第7章-再生混凝土(RAC)

第七章再生混凝土（RAC）王功勋湖南科技大学土木工程学院主要内容RAC简介RA的加工与性能RA的强化与活化硬化RAC的性能一、RAC简介全世界混凝土总产量0246810121416181995200020052010年吨（10亿）混凝土用量巨大，使得砂石骨料短缺。建筑垃圾堆积如山，如何处理？解决天然骨料资源紧张的问题；解决建筑垃圾的堆放、占地和环境污染问题；实现混凝土工业的可持续发展。RAC——未来混凝土工业发展方向之一生产使用废弃RAC的研究应用概况日本1977年，制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》；1995年，废弃混凝土的利用率为65%，占全国商品混凝土产量的1/10，达1000万m3/y；2000年，废弃混凝土的利用率达90%.美国1982年，已将破碎的水硬性水泥混凝土包含进了骨集料中；（ASTMC-33-82“混凝土骨料标准”）RAC在美国交通建设中被普遍使用。已有20个州将RAC用于基层和底基层，其中15个州制定了相关规范；出现的问题——抗冻融循环能力较差；耐磨度差；易出现横向裂缝。荷兰——20世纪80年代，已制定有关利用RA制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的规范；德国——1998年提出“在混凝土中石油再生骨料的应用指南”；丹麦——1990年颁布法规修正案将回收的混凝土按强度分两类：第一类，20MPa以下；第二类，20~40MPa；法国——利用废弃混凝土和废砖生产砖石混凝土砌块；俄罗斯——重点研究了RAC的配合比设计以及新拌混凝土的特性。欧洲各国研究起步较晚，处于试验和慎重使用阶段；试验研究较为零散，缺乏系统的应用基础研究；缺乏完善的技术、规程和标准。中国在上海，废混凝土再生及高效利用深入系统的研究始于2002年，该项目获得2007年度上海市科技进步二等奖，同济大学的肖建庄教授主编的全国第一本地方性《再生混凝土应用技术规程》已经正式颁布实施一年余。汶川大地震废墟建筑废料总量不下5亿t2008年5月30日，住房和城乡建设部近日制定并发布《地震灾区建筑垃圾处理技术导则》（试行）。2008年6月14日，灾区建筑垃圾资源化列为国家“十一五”科技支撑计划项目；“地震灾区建筑垃圾资源化与抗震节能房屋建设科技示范”正式立项；2009年5月17日，项目下属的两个子课题：“地震灾区建筑垃圾资源化及其示范生产线”和“灾区重建用再生砌块砌体与再生混凝土结构体系房屋示范”已分别获得科技部验收。（同济大学、中国建材研究院）国家有关灾后建筑垃圾资源化利用的政策江苏黄埔再生资源利用有限公司二、RA的加工与性能废弃混凝土破碎清洗筛分再生粗骨料再生细骨料最简单的RA生产方式流程图1.RA的加工混凝土块破碎预处理（锤击、切割、分拣）初加工再生骨料（5-40mm）充填型加热装置（约300℃热风）二级破碎处理二级筛分（5mm筛分机）三级筛分（0.15mm）高品质再生粗骨料（5-20mm）微细粉料（0.15mm以下）高品质再生细骨料磁性分选杂物分选一级破碎处理（颚式破碎机）一级筛分（5mm筛分机）(a)(g)(f)(e)(d)(c)(b)(h)RA加工生产图粒形与表面结构——多棱角、表面粗糙度大表观密度——明显小于OA，2100~2400Kg/m3吸水率强度与坚固性2.RA的性能RA的吸水特性（1）RA的吸水率较OA的要大。（2）RA的吸水率随其表观密度的降低而增大。（3）RA的吸水率随其粒径减小而迅速增大。（4）RA的吸水率与原生混凝土的强度等级有关。原生混凝土的强度等级越高，RA吸水率越小，吸水速率越慢。类别指标再生粗骨料再生细骨料1类2类3类1类2类吸水率(%)＜3＜5＜7＜5＜10RA的强度（1）RA的强度低于OA。（2）RA的强度与原生混凝土强度等级相关。（3）RA强度的表征——压碎指标。（4）RA的坚固性——抗冻性、抗磨损性等。小结颗粒棱角多;表面粗糙;微裂纹;孔隙率大;吸水率大;堆积密度小;压碎指标高;再生混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能也均低于新混凝土。（1）RA的强化——机械强化法（2）RA的活化——化学浆液活化法三、RA的强化与活化（1）RA的强化原理——通过机械撞击、摩擦等作用去除骨料表面的砂浆层，减少骨料棱角，或者将裂缝严重、强度较低的骨料剔除掉。方法——有研磨体研磨（常温、加热）、无研磨体研磨缺点——对设备性能要求较高，能耗大骨料砂浆（1）RA的活化化学浆液活化酸液活化水泥浆包裹水玻璃处理聚合物乳液改性冰醋酸、稀盐酸浸泡纯水泥浆、水泥外掺粉煤灰原理——利用化学浆液，将再生骨料本身的微细裂纹粘合、与再生骨料中某些成分反应的生成物来修复裂纹和填充孔隙以及改变再生骨料表面的化学组成等途径，从而使再生骨料的性能得到改善。水泥浆包裹RA强化试验条件水泥浆包裹RA的物理特性及压碎指标水泥浆包裹RAC的立方体抗压强度水玻璃处理试验条件：水玻璃模数为3.0；分别配制质量百分比为1%、3%、5%、7%的水玻璃溶液，常温条件下浸泡1h后，捞出并晾干备用。水玻璃处理结论：经浓度为3%的水玻璃溶液处理后的再生骨料混凝土抗压强度可得到大幅度提高。与未经处理的基准试样相比，其7d、28d、60d的抗压强度分别提高了30.6%、27.1%、17.8%。有待进一步研究的问题：水玻璃模数、浓度与强化效果的关系；水玻璃浸泡方式（浸泡时间、干燥方式等）与强化效果的关系；四、硬化RAC的性能强度干缩变形耐久性RA对强度的影响RA对混凝土干缩、抗硫酸盐的影响Air-dried(AD),oven-dried(OD)andSSD(saturatedsurface-dried)afreewater-to-cement(w/c)ratioof0.57；afineaggregatetototalaggregateratioof0.375.不同RA对混凝土性能的影响RA掺量对混凝土塌落度的影响RA掺量对混凝土塌落度的影响RA掺量与混凝土抗压强度关系搅拌工艺对RAC性能的影响Seven-dayTwenty-eight-dayLoosecementpasteforNMADensecementpasteforTSMASEMAnalysisSEMAnalysisFilledcrackinRAusingTSMA.UnfilledcrackinRAusingNMA.AggregateFilledcrackCementmortarAggregateCementmortarFilledcrackNewinterfacialzoneforTSMAPoorernewinterfacialzoneforNMASEMAnalysisCementmortarCementmortarAggregateAggregatePoornewITZNewITZ结论：（1）由于RA的吸水率及吸水速度较大，RAC的粘聚性和保水性相对更好。（2）由于刚度较低，和原生骨料配制的混凝土相比，RAC的弹性模量较低，干缩和徐变较大。（3）由于孔隙率较高和密度较低，和原生骨料配制的混凝土相比，RAC强度较低。（4）对RA进行活化处理，可有效提高RAC的强度。（5）二次搅拌工艺能有效填充RA的表面裂缝、改善界面薄弱区、提高RAC强度。TheEnd！