碱集料反应对再生混凝土耐久性影响研究

陈 然

(重庆交通大学材料科学与工程学院 重庆 400074)

废物的控制和回收是我们未来社会可持续发展的基本战略。据估计，2012年全球产生了约13亿吨城市固体废物，预计到2025年将达到22亿吨[1]。混凝土行业的快速发展导致在2012年至2022年的10年时间里，天然骨料的消耗量预计为45.9至66.3 Gt[2]。因此，使用再生混凝土作为骨料是建筑行业可持续发展的重要而有效的策略。目前，许多国家已经制定了一些回收计划，并取得了不同程度的成功，日本的混凝土废物回收率高达98%，欧洲为30%，澳大利亚为57%，美国为68%[3]。

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。许多研究人员已经研究了再生混凝土在结构上的适用性，基本上可以获得优良的机械性能，包括压缩性，拉伸性，溢出强度和弹性模量[4]。

本文试图对以前的再生混凝土AAR研究进行综述，比较了再生混凝土和原混凝土之间AAR性能的差异，讨论了影响再生混凝土中AAR的因素。最后，提出了进一步研究再生混凝土AAR的一些见识和建议。

(一)尺寸和密度

几项研究表明，即使用相同的母体混凝土和相同的加工方法生产，细粒再生混凝土的密度通常比粗粒再生混凝土低。Poon证明，在特定尺寸范围内，通常对于大于5mm的粗再生混凝土，再生混凝土的密度会随粒径的增加而增加[5]。McCarthy等人证明对于较小尺寸的再生混凝土，在高碱性环境下与再生混凝土中的活性骨料混合时，膨胀稍高[6]。

(二)破碎阶段

破碎阶段也显着影响再生混凝土的膨胀，经过二级破碎的再生混凝土的膨胀明显高于仅具有一级破碎的再生混凝土。这可能是因为二次破碎阶段允许更多的反应性组分参与AAR。具体而言，在初步破碎和筛分过程中，粘附的砂浆首先破裂并掉落。在随后的破碎阶段，粘附的砂浆的分离更加彻底，并且大量的活性天然骨料被破坏，更多的表面暴露发生AAR[7]。

(三)碱含量

除了水泥中的碱以外，对于再生混凝土中的AAR，也应考虑RM中旧水泥浆中的碱浸出。据Johnson等报道，未清洗再生混凝土浇铸的样品的膨胀明显高于使用清洗再生混凝土的试样[8]。清洗再生混凝土的混凝土的低膨胀归因于碱的损失在洗涤过程中。Desmyter等人也报道了类似的AAR结果[9]。

Shehata等研究了新再生混凝土中所用水泥的碱含量对AAR膨胀的影响，当水泥碱含量低于0.8 wt%时，再生混凝土的AAR膨胀率高于天然Spratt骨料的膨胀率[10]。该观察结果揭示了再生混凝土释放的碱对AAR膨胀的影响。

(四)再生混凝土含水量

对于原始混凝土，原混凝土的低吸水率对有效含水量影响很小，可以忽略原混凝土吸收的水量。但是，对于再生骨料混凝土，再生混凝土的RM表现出很高的吸收潜力，可以超过5%，再生混凝土制成的砂浆的吸水率可达到10%[11]。由于再生混凝土的高吸水率，可以显着改变再生混凝土的有效水灰比。因此，对于含有反应性再生混凝土的再生骨料混凝土，吸水率不可忽略，因为它可能会影响测得的AAR膨胀。

再生混凝土中的碱骨料反应(AAR)比其原始混凝土的AAR更复杂，因为它受许多因素的影响，原始骨料的碱反应性和反应程度、残留砂浆的存在、生产程序、碱含量、含水率等。只有加快碱集料反应机理的研究才能系统解决这些因素对混凝土耐久性的影响，建立评价混凝土碱集料反应的机制，有效预防碱集料反应。