[科普中国]-再生混凝土

性质表观密度和堆积密度

再生集料成分不仅有少量脱离砂浆的石子、部分包裹砂浆的石子，还有少量独立成块的水泥砂浆。因为水泥砂浆的表面粗糙、棱角多并且在混凝土构建破坏和集料生产过程中集料内部出现大量微细裂缝，从而导致再生集料孔隙率大，进而使得表观密度和堆积密度降低。研究认为，再生集料的表观密度为天然集料的85%以上，并且其离散性很大。

吸水率由于废旧混凝土在破碎过程中受到较大外力作用，在集料内部会出现大量微细裂缝，使得再生集料的吸水率和吸水速率都远高于天然集料。研究认为，再生集料的吸水率是天然集料的6-8倍。一般认为，再生细集料的吸水率超过10%，而再生粗集料一般吸水率为5%左右。由于再生集料的孔隙率较大，在短时间内再生集料就可以吸水饱和。在再生混凝土配合比设计时需要考虑再生集料的高吸水率问题。

再生粗集料的高吸水率和低表观密度的特征均是由于集料表面附着的废旧砂浆所致，因此再生粗集料的吸水率与表观密度存在一定的相关性。根据国内研究成果，再生粗集料的表观密度与吸水率之间具有如下公式所示的关系。

ρ=2.7/2.7W+1

式中：ρ——再生粗集料的表观密度，g/cm^3；

W——再生粗集料的吸水率，%。1

形状和表面特征集料的形状和表面特征对混凝土性能有影响，立方体或球状颗粒且表面光滑时，对新拌混凝土的流动性有利，但与水泥石的黏结较差。与天然集料相比，大部分再生集料表面都包裹着砂浆，因此表面很粗糙、比表面积大，这对提高与水泥石的黏结有利，但对于新拌混凝土的流动性不利，还会增加水泥的用量。

为了定量描述再生粗集料的表面粗糙度，国内部分研究人员提出以相对表面粗糙度来表征再生粗集料的表面特征。相对表面粗糙度的测试方法为：取干燥状态的单级试样（10-15mm或15-20mm）不少于1kg，倒入水灰比为0.6的基准水泥净浆中，迅速搅拌均匀；然后倒入筛孔为10mm的圆孔筛中，将多余净浆筛去；移入标准养护室中养护7d（或28d）；取出放入烘箱中烘干至恒温，放在天平上称量试样裹浆后的质量，相对表面粗糙度用式计算。

λ=1000（M-m）/m

式中：λ——相对表面粗糙度；

M——裹浆后的质量，g；

m——裹浆前的质量，g。

再生集料性能改善由于再生集料在性能上较天然集料差，对再生混凝土的许多性能产生不利影响，因此可以通过改善再生集料性能来提高再生混凝土的性能。

（1）机械活化

其目的在于破坏弱的再生颗粒或去除黏附于再生颗粒表面的水泥砂浆，从而提高再生集料的强度。但该方法能耗较高，同时会产生大量难以处理的粉末。

（2）酸液活化

将集料置于酸液中，如冰醋酸、盐酸溶液中，利用酸液与再生集料中的水泥水化物Ca(OH)2反应，起到改善再生集料颗粒表面的作用，从而改善再生集料的性能。

（3）化学浆液处理

用高强度水泥和水按照一定比例调成水泥浆。利用浆液对再生集料进行浸泡、干燥处理，以改善再生集料的空隙结构，从而提高再生集料质量。

（4）水玻璃溶液处理

用水玻璃溶液浸渍再生集料，利用水玻璃与再生集料表面的水泥水化物填充再生集料孔隙，从而改善再生集料的密度。2