一、混凝土强度的无损检测

混凝土强度的无损检测是非常重要的，了解检测细节才能更好的利用数据，每个细节的处理都非常关键，都要重视。中达咨询就混凝土强度的无损检测和大家说明一下。

随着无损检测技术的迅速发展和日臻成熟，无损检测技术在建设工程中的作用日益明显。它不仅已成为工程事故的检测和分析手段之一，而且正在成为工程质量控制和构筑物使用过程中可靠性监控的一种工具。可以说，在整个施工、验收及使用过程中都有其用武之地。

混凝土强度无损检测根据其原理可分为半破损法、非破损法、综合法。常见的主要有回弹法、超声法、拔出法、钻芯法、超声回弹综合法等。近年来，虽然在基础理论方面并无新的重大突破，但在检测方法、数据处理、评定技术等方面的研究取得了一定的成果。不仅使检测的范围更加广泛，而且检测精度也有不同程度的提高。例如：目前利用回弹法可以检测再生混凝土，利用超声―回弹综合法甚至可以用来评定冻融混凝土。与其他方法相比，在综合法的研究方面更是取得了很大进展，这表明综合法将是以后检测方法的主要研究方向。而在数据处理及评定技术方面新的研究主要有：利用逆回归模型引入区间估计，引入了在非线性数据分析领域比较成熟的人工神经网络（ANN）技术等。

一、混凝土强度无损检测的基础理论及检测仪器

混凝土强度无损检测方法必须建立在混凝土的强度与适当物理量之间的相互关系的基础上。为了寻找与混凝土强度密切相关，而又能在结构或构件上用无损方法直接测量的物理量，往往采用回归法和演绎法。虽然与回归法相比，演绎法具有更好的普适性，但由于以往对强度与物理量的关系研究较少，目前用的较多的仍然是前一种方法。近年来随着基础科学的发展，为混凝土性能与物理量之间理论关系的研究奠定了基础。

目前，常用的无损检测强度方法多是通过混凝土应力应变性质或密实度和空隙率来推算混凝土强度的。因此，必须建立混凝土应力应变性质及空隙率与强度的理论关系。到目前为止，从已经取得的理论方面的研究成果，我们可以了解到混凝土强度不但是弹性性质的函数，而且还是塑性性质和实验条件的函数，要提高无损检测精度，必须同时反映这两个因素。同时研究结果还表明，要用材料密度或空隙率指标测定混凝土强度时，虽然空隙率是强度的主要影响因素，但单反映空隙率是不够的，还必须把材料潜在强度和孔结构作为重要参考因素，才能提高检测精度。从而为某些以空隙率为推算强度依据的无损检测方法，例如射线法、渗透法等，指明了方向。虽然基础理论的研究难度大、见效慢，近年来对其的研究方较少，但它是无损检测技术总体研究中不可缺少的组成部分，应给予足够的重视。

随着测试方法和电子技术的发展，无损检测仪器也发展到一个新水平。目前国内外关于检测仪器的研究动向主要有以下趋势：传感系统多样化、仪器智能化、专用化、小型化、一体化、集约化。检测仪器的研究同时也是无损检测技术发展的基础，我国目前电子工业发展水平足以提供各种先进仪器，但如何将电子技术与检测技术紧密结合起来，却是我们，目前有待解决的问题。

二、混凝土强度无损检测的方法

近年来，对混凝土强度无损检测方法的研究取得了一定的进展，下面我们从半破损法、非破损法、综合法几个方面进行说明。

1.半破损法

半破损法是以不影响结构或构件的承载能力为前提，在结构或构件上直接进行破坏性实验，或直接钻取芯样进行破坏实验。然后根据实验值与结构混凝土标准强度的相关关系，换算成标准强度换算值，并根据此推算出强度标准值的推定值或特征强度。属于这类方法的有拔出法、钻芯法、射击法等。这类方法的特点是以局部破坏性试验获得结构混凝土的实际抵抗破坏的能力，因而直观可靠，测试结果易为人们所接受。其缺点是造成结构物的局部破坏，须进行修补，而且不宜用于大面积的全面检测。

由于拔出法强度的离散性往往较大，可靠性不如钻芯法，而射击法的实验结果受骨料影响十分明显，所以钻芯法是目前工程中应用为广泛的半破损法。并以制定了《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03:08）。但由于要造成结构或构件局部破坏，不宜在同一结构中大面积使用，因此，国内外都主张把钻芯法与其他非破损法结合使用。一方面利用非破损方法检测混凝土的均匀性，以减少钻芯数量，另一方面又利用钻芯法来校正非破损法的检测结果，以提高可靠性。所以，近年来关于钻芯法单独检测混凝土强度的研究较少，更多的研究集中在钻芯法与其他非破损法结合使用方面。

近年来，随着人们对结构的安全度和抗震要求的提高，使构件配筋率越来越大，钢筋间距越来越小。如混凝土梁、柱内纵向受力钢筋和加密区箍筋的间距大多在100mm以下，有的在75mm以下。根据CECS03:88，在芯样中很难避免不取到钢筋，而钢筋对芯样抗压强度的影响是一个尚未解决的复杂问题，因此，极大地影响了钻芯法检测精度和可信度。所以，研究利用小直径芯样检测结构混凝土是钻芯法目前研究的主要方向。而且通过实验研究表明，采用小直径芯样检测商品混凝土及高强混凝土切实可行，且效果很好，可以在工程实际中推广应用。

2.非破损法

非破损法是指以混凝土强度与某些物理量之间的相互关系为基础，检测时在不影响结构或构件混凝土任何性能的前提下，测试这些物理量，然后根据相关关系推算被测混凝土的标准强度换算值，并根据此推算出强度标准值的推定值或特征强度。属于这类方法的有回弹法、超声法、成熟度法等。这类方法的特点是测试方便、费用低廉，但其测试结果的可靠性取决于被测物理量与强度之间的相关性。因此，必须在测试前建立严格的相关公式或校准曲线。由于这种相关关系往往受许多因素的影响。所以，所建立的相关公式有其局限性，当条件变化时，应进行相应的修正，以保证推算结果的可靠性。

在非破损法中，回弹法由于具有仪器构造简单、方法简便、测试值在一定条件下与混凝土强度有较好的相关性、测试费用低廉等特点，已成为我国应用广泛的无损检测方法之一。因此，近年来的研究多集中在与回弹法相关的领域。目前，利用回弹法不仅可以检测常规的混凝土结构，而且可以检测再生混凝土，研究人员针对不同的再生粗骨料取代率，采用普通混凝土回弹仪对再生混凝土试块进行了抗压强度检测。结果表明，回弹法可以用于再生混凝土抗压强度检测。并且，通过采用多种回归模型进行比较分析，得到了再生混凝土统一测强曲线公式。定量分析表明，其测试精度满足混凝土质量控制要求。同时为了反映再生粗骨料取代率的影响，研究人员还给出了按再生粗骨料取代率分类的测强曲线及回归方程。后，对比了再生混凝土与普通混凝土全国统一曲线。结果表明，再生混凝土的表面硬度小于普通混凝土，但其随抗压强度增加的速度快于普通混凝土。同时，在预应力钢筒混凝土压力管道的检测中对回弹法进行了尝识性的应用。经综合对比分析，证明回弹法可以用于管道混凝土强度的检测。但是目前采用回弹法测试管道强度还处于尝试阶段，还不能真正解决实际的工程问题。另外，在回弹法的修正方面的研究也比较活跃，目前主要是利用钻芯法对回弹结果进行修正，也有学者认为用钻芯法修正回弹法可看成是钻芯―回弹综合法，因此，这方面的研究成果在将下一部分进行阐述。

3.综合法

所谓综合法就是采用两种或两种以上的无损检测方法，获取多项物理参量，并建立强度与多项物理参量的综合相关关系，以便从不同角度综合评价混凝土强度。由于综合法采用多项物理参数，能较全面地反映构成混凝土强度的各种因素，并且还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素，因而它比单一物理量的无损检测方法具有更高的准确性和可靠性。目前常用的有综合法有超声―回弹综合法、钻芯―回弹综合法等，其中超声―回弹综合法已在我国广泛应用，并以制定相应的技术规程（CECS02:08）。

近年来，随着人们对检测结果的要求不断提高，综合法越来越受到人们的重视。目前，利用超声―回弹综合法不仅可以检测负温混凝土强度，预测混凝土的早期强度，甚至可以用来评定冻融混凝土抗压强度。钻芯―回弹综合法则在检测已有结构混凝土和商品混凝土方面有较好的应用，同时，在对钻芯―回弹综合法中的修正系数η的研究中发现，其服从对数正态分布，这一结果为在实际工程中剔除异常数据提供了相应的理论依据。而目前关于综合法的其他研究还有“回弹一超声一拔出”综合法检测混凝土强度，钻芯拉剥法现场检测修补混凝土粘结强度等。为了更好的了解各种常用检测方法的发展现状，现列表对其进行比较说明：

三、数据处理

1.数据融合思想及以逆回归模型为基础的区间估计

为了进一步提高检测结果的精度，使回弹法的推定结果成为工程验收标准。新的研究不仅引入了数据融合思想及逆回归模型，还利用置信检验理论给出了在一定置信度下的建筑结构混凝土强度的置信区间，并给出了混凝土强度的合格和不合格的判定标准，形成了逆回归回弹法检测建筑结构混凝土强度的新体系。与传统的回归模型和点估计方法相比，新的方法不仅能提高检测结果的精度，而且更加符合工程实际，并能对混凝土强度做出定量化的判断。

2.人工神经网络（ANN）技术

鉴于回归法在分析混凝土强度无损检测数据时存在局限性，新的研究在处理数据时引入了在非线性数据分析领域比较成熟的人工神经网络（ANN）技术。结果表明ANN适合处理这类数据，并在一些方面补充了回归法的不足。表2则罗列了回归法与神经网络法细节和实质性的差异。

此外，回归法中难以处理的高维数据，反而可以成为ANN改善误差的一种途径。因此，ANN的引入将使混凝土强度无损检测数据分析中可以增加新的相关变量，以便更深入或更广泛的考察混凝土强度无损检测及其数据处理的有关问题。但是，目前ANN在混凝土强度无损检测数据处理方面的应用较少，还存在一些问题，需要进一步的完善。它的处理结果可以为回归法处理结果提供参考和补充。

四、结语

1.从目前的研究成果来看，综合法由于自身的优点，已成为目前研究的主要方向。同时随着人们对检测技术要求的进一步提高，相信综合法将是混凝土强度无损检测未来发展的主要趋势。

2.在数据处理方面，随着对检测结果精度要求的不断提高。利用传统的回归模型和点估计方法有时很难达到我们的要求。因此，寻找更加有效，精度更高的数据处理方法是以后研究的主要方向。

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二、浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文

浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文

在日常学习和工作中，说到论文，大家肯定都不陌生吧，论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。你所见过的论文是什么样的呢？以下是我为大家收集的浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文，希望对大家有所帮助。

摘要：

新建筑工程的建设和旧建筑工程的拆除都会产生大量的建筑垃圾，既造成环境污染又浪费大量资源，如何处理日益增多的建筑废弃垃圾，减轻对环境的污染，已成为各个国家必须面对的重要课题.通过分析再生混凝土的物理、力学性能、耐久性能、剪切性能以及抗震性能，探讨了再生混凝土的应用前景。

关键词:再生混凝土;性能指标;建筑垃圾;应用前景

引言

目前我国正处于大兴土木的建设时期，土木建筑的快速发展带动了国民经济，也成为了消耗资源和产生垃圾多的行业.为了有效减少环境污染破环，减少废弃混凝土的数量，做到可持续协调发展，目前解决该问题的方法只有再生利用，于是跟再生混凝土有关的一些技术和研究也快速发展起来。

再生骨料或再生混凝土骨料[1-2]是指将废弃混凝土块破碎、分级，并按一定的级配混合后形成的骨料，而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土.再生混凝土是建筑材料的循环再利用，是与生态环境发展相协调的重要一部分，也符合国家的可持续发展战略.本文主要讨论再生混凝土基本性能，探讨再生混凝土应用工程的发展前景。

1、再生混凝土研究现状

1.1国外研究现状国外对于再生混凝土的研究比较早，可以追溯到二次世界大战期间，连年的战争破坏了大量的建筑物，同时也产生了大量的废弃物，因此许多欧洲国家均不同程度地面临着如何处理废弃物的问题[2].20世纪50年代，苏联和德国为了处理大量废弃混凝土同时为城市重建提供新的原材料，相继开展了再生混凝土技术的研究工作.1977年日本政府制定了JIS TR A 0006《再生骨料和再生混凝土使用规范》;1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》，规定建筑施工过程中产生的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾，必须送往“再生资源化设施”进行处理。

对于废弃物再利用，美国政府也制定了《超基金法》，规定:“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒.”这个规定给再生混凝土的发展提供了*作依据和法律保障.

1.2国内研究现状

我国对再生混凝土的研究工作起步相对较晚，目前还停留在实验室研究阶段，不过政府对再生混凝土研究工作相当重视，相继投入了不少的资金，也取得了一些成果.同济大学对再生混凝土技术进行了大量的研究工作[2-3]，包括再生混凝土的强度和工作性能、废弃混凝土破碎及再生工艺研究、再生混凝土耐久性研究、再生混凝土梁柱试验研究、再生混凝土框架节点试验研究、再生混凝土框架结构抗震性能的研究等.2007年同济大学编写了地方标准《再生混凝土应用技术规程》(DG/TJ 08-2018-2007)，为再生混凝土的应用提供了技术指导。

另外，中科院、东南大学、浙江大学和北京工业大学等相关科研单位也对再生混凝土开展了大量的研究工作，并开发了相关的再生混凝土技术。

2、再生混凝土性能特点

2.1物理力学性能东南大学陈亮等对再生骨料混凝土技术开发与研究的新进展进行了综述与对比分析[3]，分析结果表明再生混凝土的破坏过程和破坏模式与普通混凝土基本一致.从破坏形态来看，再生混凝土的破坏基本上始自粗骨料和水泥凝胶体面的黏结破坏，再生混凝土的长期抗压强度发展规律与普通混凝土有所差异.分析还指出，全部采用废混凝土作骨料的再生混凝土与相同配合比的普通碎石混凝土相比，抗压强度降低9%，抗拉强度降低7%，抗压弹性模量降低28%，抗拉弹性模量降低34%，说明再生混凝土脆性降低，韧性增加.而全部采用废弃混凝土作骨料的再生混凝土较相同配合比的普通混凝土极限拉应变增大28%，拉伸弹模降低34%，抗压强度比有所增加，说明再生混凝土的抗裂性能较好。

中国科学院武汉岩土力学研究所骆行文等通过一系列试验，分析研究了不同再生混凝土取代率对静力力学性能的影响，研究了再生混凝土声波传播特征参数随再生混凝土轴向压缩变形的变化规律[4].指出随着再生混凝土取代率的增加，再生混凝土的应力峰值在减小，再生混凝土的弹性模量和变形模量也在降低.分析还表明再生混凝土声波传播速度随着再生混凝土的轴向压缩变形先增大后减小，在再生混凝土轴向压缩过程中，超声波在再生混凝土中波幅先增大后减小。

同济大学肖建庄通过不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的单轴受压应力应变全曲线试验，分析了再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力应变全曲线形状和再生混凝土抗压强度、弹性模量、峰值及极限应变的影响[5].研究表明，再生混凝土的应力应变全曲线的总体形状与普通混凝土的相似，但曲线上各特征点的应力和应变值有所区别;再生混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值高于普通泥凝土;再生混凝土的峰值应变大于普通混凝土;再生混凝土的弹性模量明显低于普通混凝土.分析还指出再生混凝土应力应变全曲线的上升段和下降段可以分别用3次多项式和有理分式分别进行拟合。

浙江大学徐亦东等采用优质矿物掺合料和高效减水剂成功配制出C40—C60高性能再生混凝土，并采用电液伺服压力试验机对高性能再生混凝土进行单轴受压试验，测得其应力应变曲线并进行理论分析，总结出了再生混凝土单轴受压应力应变全曲线的数学表达式，与试验结果吻合较好[6-7]。

西班牙加泰罗尼亚理工大学M.Etxeberria等设计4种不同的再生混凝土粗集料取代率，通过4种混凝土的搭配比例来得到相同的抗压强度，分析了再生混凝土的力学性能[8].试验中，回收集料处于吸水状态，但不饱和，以控制新拌混凝土的性能、有效水灰比和更低的强度偏差.结果表明采用中低抗压强度的集料生产再生混凝土，其必要性已被证实归结于水泥的用量，测定了再生混凝土相对较低的弹性模量，此结果验证了几位学者提出的数学模型的有效性。

葡萄牙里斯本理工大学N.Fonseca等通过不同的养护条件分析了再生混凝土的物理力学性能，分析了再生混凝土的抗压强度、劈裂强度、弹性模量和磨耗值，分析结果表明影响再生混凝土物理力学的养护条件大体上跟普通混凝土一致[9]。

意大利马尔凯理工大学Valeria Corinaldesi等采用取代率为30%的再生集料配制再生混凝土，分析了梁柱结合处再生混凝土在周期荷载下适用于结构的可行性[10].当取代率为30%时，再生混凝土与普通混凝土有几乎相同的抗压强度，然而，再生混凝土的抗拉强度、劈裂强度和弹性模量比普通混凝土偏低.基于周期荷载试验结果，通过参数裂缝类型、分布能、延展性和设计值来评价梁柱结点处的性能，结果显示，利用再生混凝土浇筑的结点具备充足的结构性能。

2.2耐久性能

武汉大学刘数华、饶美娟对再生混凝土的变形性能主要包括弹性行为、干缩与徐变、温度变形性能，再生混凝土的耐久性包括渗透性、抗冻耐久性和抗化学侵蚀性能[11].对再生混凝土的变形性能和耐久性能进行深入分析，结果表明，再生骨料对再生混凝土变形性能和耐久性能虽有不同影响，但亦可满足于工程应用。

湖南省高速公路管理局龚先兵和长沙理工大学刘朝晖、李九苏对道路再生骨料混凝土的耐久性进行系统试验研究，包括抗硫酸盐侵蚀试验、抗冻性试验和干缩性试验，结果表明，再生骨料混凝土的耐久性能能够满足道路工程的需要[12]。

浙江大学徐亦冬，沈建生根据再生骨料的特性并结合当今的研究热点“高性能混凝土”技术，使再生混凝土向高性能化的方向发展[13].研究表明，尽管再生骨料属于低品质骨料，但通过将粉煤灰、矿渣及硅灰等矿物掺合料应用于再生混凝土中，充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应，可使再生混凝上具有良好的工作性及较高的强度等级。

安徽水利水电学院的魏应乐对再生混凝士的抗渗性、抗冻融性、抗碳化、氯离子渗透性、硫酸盐侵蚀、耐磨性进行了分析，并提出了减小水灰比、掺加粉煤灰、采用二次搅拌工艺、减小再生骨料大粒径、采用半饱和面于状态等改善再生混凝土耐久性的措施[14].研究结果表明，再生混凝土的抗渗性、抗冻融行、抗硫酸盐侵蚀性、抗氯离子渗透性和耐磨性均较普通混凝土弱。

美国威斯康星大学麦迪逊分校A.Gokce等在中干试验环境下，对引气型再生混凝土和非引气型再生混凝土进行自由状态下冻融耐久性试验[15]，结果表明，直接冻融坚固性试验为判断再生混凝土集料的坚固性提供了更为实际的试验条件，硫酸盐坚固性试验不能预测再生混凝土集料的冻融难易程度。

英国诺桑比亚大学Alan Richardson等基于质量损失和极限抗压强度2个指标，采用对比试验，对再生混凝土的冻融耐久性试验进行研究[16]，结果表明，再生混凝土与普通混凝土几乎有着相似的耐久性，原因归结于在分批前对再生集料仔细的选择和处理.耐久性是材料的一个重要指标，再生集料需要被大量的测试以便用于工业生产，本文表明了未来应用的可能性。

2.3抗剪性能

广西大学黄莹、邓志恒等通过对四点受力等高变宽梁进行剪切试验，探讨水灰比相同的条件下，再生骨料取代率对再生混凝土剪切性能的.影响[17].研究表明，再生混凝土剪切破坏形态和普通混凝土相似，但其抗剪强度和变形能力均低于普通混凝土.在对再生混凝土抗剪强度、剪切变形和剪切模量分析的基础上，绘制了再生混凝土的剪应力应变曲线，建议了剪应力应变曲线方程和剪切模量的计算公式。

广东省建筑科学研究院黄健和同济大学建筑工程系肖建庄、雷斌对影响再生混凝土梁抗剪承载力的各因素作了定性分析，得出再生混凝土梁抗剪机理，包括剪跨比、混凝土强度及配箍率在内的诸多因素对再生混凝土梁抗剪承载力的影响趋势与普通混凝土梁基本一致的结论[18].同时指出增大荷载分项系数可明显提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标，但在配箍率较小时，荷载分项系数提高至1.5时再生混凝土梁抗剪可靠度也不能满足可靠度要求.增大再生混凝士抗压强度平均值，使其标准值达到与普通混凝土相同的水平，再生混凝土梁的抗剪可靠度均可满足规范要求，这是提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标的佳途径。

西安建筑科技大学刘丰、白国良等试验采用等高变宽梁，考虑混凝土强度等级和再生骨料取代率，研究了再生混凝土梁的抗剪强度和变形及其发展规律[19]，得出了再生混凝土梁抗剪极限承载力与取代率没有直接关系的结论，同时还得出再生混凝土梁的切应力主应变曲线接近直线，试验所得抗剪强度相对普通混凝土较低的结论。

郑州大学的张雷顺通过13根再生混凝土梁与普通混凝土梁的对比试验，对再生粗骨料取代2.4抗震性能同济大学建筑工程系的肖建庄、朱晓晖完成了3种不同再生粗骨料取代率再生混凝土框架边节点在恒定竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究[23]，指出再生混凝土节点的破坏过程与普通混凝土相类似，虽然再生混凝土节点的抗震性能略低于普通混凝土，但再生混凝土节点的延性等抗震性能仍满足相应抗震设防要求，说明再生混凝土可用于有抗震设防要求的框架节点中。

同济大学结构工程研究所的孙跃东等通过对3榀1∶2比例框架模型在不同的竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能的对比试验，研究了再生混凝土框架在低周反复荷载作用下以及不同轴向力作用下对再生混凝土框架抗震性能的影响[24].结果表明，再生混凝土框架，在不同轴力和低周反复荷载作用下，其受力特性、破坏形态和破坏机制没有明显的差别，破坏机构均表现为明显的“强柱弱梁”类型;再生混凝土框架具有较好的抗震性能，结构进入弹塑性阶段后，框架的滞回曲线均比较丰满，表明框架都具有良好的耗能能力;框架的位移延性系数为3.76～4.34，表明框架延性良好，再生混凝土框架的位移延性小于普通混凝土框架，随着轴向荷载的增加，框架的延性降低。

北京工业大学建筑工程学院的张建伟、曹万林等进行了7个剪跨比为1.5的中高剪力墙低周反复荷载试验研究[25]，在试验的基础上，分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能及破坏特征.研究表明，再生细骨料掺量的增加，使再生混凝土中高剪力墙的抗震性能有所降低以及随着配筋率的提高，其承载力、延性、耗能能力有所提高.同时指出轴压比的提高，使再生混凝土剪力墙的承载力提高，弹塑性变形能力降低。

北京工业大学的尹海鹏等进行了1根普通混凝土柱和3根不同取代率的再生混凝土柱模型的低周反复荷载试验研究[26]，模型按1/2缩尺.试验结果表明，随着再生骨料取代率的增加，其混凝土的弹性模量明显减小，试件初始刚度明显下降、承载力呈下降趋势、耗能值下降，抗震能力呈下降趋势，并指出再生混凝土柱可用于多层结构轴压比较小的柱的抗震设计。

3、存在问题及应用前景

3.1存在问题近几年再生混凝土研究工作取得了一些成就，不过，鉴于再生骨料自身的局限性和目前我国对再生混凝土利用的实际情况，还存在一些障碍和不足，主要表现在以下几个方面。

(1)目前合适的处理废弃混凝土的设备与相关技术较少，对废弃混凝土再生利用的认识还不到位.

(2)废弃混凝土来源广泛且非常复杂，如何合理分级处理是需要解决的关键问题。

(3)相应的标准规范太少，实际*作时比较困难，目前还难以大面积推广。

3.2应用前景

再生骨料混凝土与普通混凝土相比，虽然在物理力学性能等指标上稍有逊色，但毋庸置疑的是，再生混凝土具有广阔的应用前景.具体应用时，可根据结构所处的部位进行选择性替代[27-28].对于主要的承重结构，再生粗骨料取代率可以适当减少，设定限值或容许范围.对于一般结构工程，例如人行道板、桥梁护栏、防护砌块和其它附属结构，取代率可根据情况适当增大。

摘要：

为了有效减轻不断增加的废弃混凝土带来的环保压力，减少资源浪费，建议对废弃混凝土回收处理成再生骨料，部分或全部代替天然骨料来配置再生混凝土，使废弃混凝土变成土木工程领域的绿色资源。文章从再生骨料生产工艺、性能，再生混凝土物理性能、力学性能及其耐久性等方面介绍了再生混凝土技术在国内外的研究进展，主要从材料、结构、力学性能，耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的问题，指出了需进一步深入研究的方向，为再生混凝土技术在科研与工程应用中提供参考意见。

关键词：

再生混凝土；再生骨料；力学性能；耐久性

1、再生混凝土简介及其研究的必要性

再生混凝土（Recycled Concrete），是指将废弃混凝土块经裂解、破碎、清洗与筛分后，制成混凝土骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）的简称。

近年来，我国建筑垃圾逐年上升，建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30%～40%，其中主要是废弃混凝土，这些垃圾严重影响了城市生活环境，造成了很大的环境污染。目前国内处理这些废弃混凝土的方法有两种：一、运往郊外堆存。这会成为新的垃圾源，显然不可取；二、作为回填材料简单地使用。这会浪费资源，不符合我国建设资源节约型社会要求。据估计，2008年发生的汶川特大地震，产生的建筑垃圾约3亿吨，地震所造成的建筑垃圾量远远超过中国每年建筑施工所产生的建筑垃圾的总和，地震所造成的建筑垃圾量十分庞大，如何对其进行资源化利用，是摆在我们面前的一个新的课题，也是一个挑战。再生混凝土技术是一个很好的解决方法，通过对废弃混凝土的再加工来恢复其原有性能，形成新的建材产品，从而既能对有限的资源进行再利用，又解决了部分环保问题。这既是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的重要途径，也是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现。

2、再生骨料的生产工艺及性能

2.1再生骨料的生产工艺

对废弃混凝土进行充分再利用的前提是要保证再生骨料生产工艺是经济可行的。再生骨料的生产需要解决一系列问题，包括对废弃混凝土块或钢筋混凝土块的回收、破碎与筛分等。简单的混凝土破碎及筛分工艺如图1所示。

2.2再生骨料的性能

经过破碎处理的废弃混凝土，生产出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂浆，这些水泥砂浆大多独立成块，只有少量附着在天然骨料的表面，导致了再生骨料密度小，吸水率高，粘结能力弱的特点。一般地，再生骨料棱角较多，表面比较粗糙。对废弃混凝土块进行再生破坏过程中，由于积累了损伤，会使再生骨料内部产生大量的微裂纹。研究表明，同天然骨料相比，再生骨料孔隙率较高，密度较小，吸水性增强和骨料强度较低。

3、再生混凝土物理性能及力学性能

3.1再生混凝土物理性能

由于再生骨料的表观密度比天然骨料小，因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。随着再生骨料掺量的增加，再生混凝土的密度有规律地减小，如果再生混凝土全部采用再生骨料，则其密度比普通混凝土相比，降低了7.5%。再生混凝土有自重低的特点，这能降低结构自重，提高构件的抗震性能。同时，由于再生骨料孔隙较高，使得再生混凝土具有良好的保温性能。

3.2再生混凝土的强度

再生混凝土的强度与基体混凝土（相对于再生混凝土而言，用来生产再生骨料的原始混凝土称为基体混凝土）的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相关。由于基体混凝土的强度等级、使用环境各不相同，裂解、破碎的'工艺及质量控制措施的差异，导致再生混凝土强度变化的规律性不明显，不同的研究者所得的结论也有所差异。Hansen的试验结果表明，随着基体混凝土强度的降低，再生混凝土的强度也下降。一般情况下，再生骨料混凝土的抗压强度基体混凝土或相同配比的普通混凝土的抗压强度更低，降低范围为0%-30%，平均降低15%。邢振贤等全部采用废弃混凝土再生骨料制作出再生混凝土，指出再生混凝土的抗弯强度约为基准混凝土强度的75%-90%。和配合比相同的基准混凝土相比，抗压强度降低了9%，抗拉强度降低了7%。

应该注意的是，再生骨料表面包裹着水泥砂浆，使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量基本一样，界面结合可能得到一定的加强。以此同时，再生骨料表面的大量微裂缝会吸入新的水泥颗粒，使得接触区的水化更加完全，终形成致密的界面结构。由于界面结合得到加强，一定程度的补偿了因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化。

3.3再生混凝土的弹性模量

由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上，导致再生混凝土的弹性模量通常较低，一般约为基体混凝土的70%-80%。再生混凝土弹性模量低，变形大，因此它的抗震性能和抵抗动荷载的能力较强。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大，当水灰比由0.8降低到0.4时，再生混凝土的抗压弹性模量增加33.7%。

3.4再生混凝土的干缩与徐变

再生混凝土的干缩量和徐变量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品质、基体混凝土的性能以及再生混凝土的配合比决定了干缩率的增大数值。Yamato等人研究表明，当天然骨料与再生骨料共同使用时，再生混凝土的干缩率会增加；水灰比增加时，再生混凝土的干缩率也会增加。

4、再生混凝土的耐久性

4.1再生混凝土的抗渗性

与混凝土渗透性有关因素主要分为两类。

（1）混凝土拌和料的组分、拌和物配合比以及工艺参数，即拌和料的制备、成型和养护等；

（2）混凝土随时间而发生的变化，即在外部环境、结构应力、流体性能和渗透条件等因素作用下，混凝土内部发生的物理和化学变化。

由于再生骨料的孔隙率较大，因此再生混凝土的抗渗性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里掺加粉煤灰之后，由于粉煤灰能使再生骨料的毛细孔道细化，因而很大地改善了再生混凝土的抗渗性。

4.2再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性

再生混凝土的孔隙率及渗透性较高，它的抗硫酸盐侵蚀性比普通的混凝土差。同样的，往里面掺加粉煤灰，能够减少硫酸盐的渗透，使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。

4.3再生混凝土的抗裂性

与普通混凝土相比，再生混凝土极限伸长率增加了27.7%。再生混凝土弹性模量较低，拉压比较高，因此再生混凝土抗裂性比基体混凝土更好。

4.4再生混凝土的抗冻融性

再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明，再生骨料与天然骨料共同使用时或者减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。

5、结语

通过对再生混凝土的研究，我们得出以下结论与建议，希望能够引起行业或者有关部门的重视。

第一，再生混凝土技术可以从根本上解决废弃混凝土的出路问题，既能减轻废弃混凝土对环境的污染，又能节省天然骨料资源，具有显著的社会、经济和环境效益，是发展绿色混凝土的主要途径之一，符合我国可持续发展战略的要求。

第二，在工程应用研究中，不单要对如何提高再生混凝土的强度进行研究，而且还要对其耐久性如抗渗性、抗裂性等加强研究，来逐步提高再生混凝土的性能。

第三，同普通混凝土相比，再生混凝土的配合比设计和施工工艺均有许多不同之处，应区别对待。

第四，对再生混凝土进行合理设计，基本上能够达到普通混凝土的性能要求。为了更好地推广应用再生混凝土技术，我们还需要对其结构性能（抗弯，抗剪，抗冲切及抗震等）和设计方法多加强研究。

第五，再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面有重大差异，按照现行普通混凝土的标准、规程等显然是有许多不足之处的；另一方面，国内的水泥、骨料与国外使用的水泥、骨料在成分和性能上差别也较大，因而更不能直接使用国外的相关标准。因此，建议结合再生骨料分级情况，尽早制定出适合国内情祝的再生混凝土的有关标准和规程。

第六，通过对再生混凝土的经济性进行综合研究，在我国广泛推广应用再生混凝土，同样需要xx积极的产业政策扶持和国家的法律法规保障。

参考文献

[1]苏南，王博麟.废混凝土回收粗粒料品质与再生混凝土工程性质之探讨[J].中国土木水利工程学刊，2009，12（03）：435-444.

[2]吴中伟.绿色高性能混凝土与科技创新[J].建筑材料学报，2011（01）：1～5.

[3]邢锋，冯乃谦，丁建彤.再生骨料混凝土[J].混凝土与水泥制品， 1999（02）：10～13.

[4]孙跃东，肖建庄.再生混凝土骨料[J].混凝土，2014（06）：33-36.

[5]邢振贤，周日农.再生混凝土性能研究与开发思路[J].建筑技术开发，2005，25（05）：28-31.

三、再生骨料的基本性能

摘要:本文对国内外再生骨料和再生骨料混凝土的研究现状进行了分析，总结了再生骨料和再生骨料混凝土的基本性能。发现再生骨料的表观密度和堆积密度分别在2.31-2.62(Kg/m3)和1.29-1.47(Kg/m3)之间，其吸水率处于4%-10%之间，压碎指标在14.2-23.1之间。再生骨料混凝土抗压强度随再生骨料替代率增加而降低，随水灰比增大而降低。再生骨料混凝土的抗拉强度受替代率影响比较小。随着再生骨料替代率的增大，再生骨料混凝土的坍落度急剧下降、弹性模量降低、收缩值显著增大、抗冻性基本不变、渗透性增大、碳化速度略有增加、抗硫酸盐侵蚀性略有降低。基于众多文献研究成果，经回归分析提出了再生骨料混凝土抗压强度和弹性模量计算公式，后讨论了再生骨料混凝土的应用状况。

1、引言

目前,我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%～ 40%。绝大部分建筑垃圾未经任何处理,便被采用露天堆放或填埋的方式进行处理,造成了严重的环境污染[1]。废弃混凝土作为建筑垃圾的重要组成部分，经估算2003年我国的混凝土废料量已经达到了1.8亿吨,给环境造成了较大的负面影响。同时,混凝土生产需要大量的砂石骨料,而随着对天然砂石的不断开采,天然骨料资源亦将趋于枯竭,且其开采的运输能耗与费用惊人,对生态环境的破坏也十分严重。

再生骨料混凝土简称再生混凝土，废弃混凝土作为再生骨料的来源又称母体混凝土。废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后形成的骨料简称再生骨料;再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的混凝土称为再生骨料混凝土。充分利用再生骨料混凝土，不但能有效降低建筑垃圾的数量，减少建筑垃圾对自然环境的污染，同时利用再生骨料制造再生骨料混凝土还能减少建筑工程中对天然骨料的开采，达到了保护环境的目的。

2、再生骨料的基本性能

2.1、再生骨料的堆积密度和表观密度

同天然砂石骨料相比,再生骨料表面包裹着相当数量的水泥砂浆,由于水泥砂浆的孔隙率大,棱角众多，所以再生骨料的表观密度和堆积密度比天然骨料低，由表1和表2可知：再生骨料的表观密度和堆积密度分别为天然骨料的88%-97%和87%-99%,分别在2.31-2.62(Kg/m3)和1.29-1.47(Kg/m3)之间。

再生骨料表观密度、堆积密度,还与再生骨料母体混凝土的强度等级、配比、使用时间、使用环境及地域等因素有关。再生骨料的密度随着母体混凝土强度的降低而减低，降低幅度达到7%[6]，当再生骨料的压碎指标变大，骨料强度降低时，骨料表观密度和堆积密度也随之变小[16]，见图1。

中华人民共和国建筑用卵石、碎石国家标准GB/T14658-2001规定：骨料的表观密度应大于2500kg/m3，堆积密度应大于1350kg/m3，由表1和表2可知，再生骨料的表观密度和堆积密度达不到天然骨料的标准。但由于再生骨料的低密度有利于抗震，降低结构物自重，因此，有关再生骨料的相应规程应充分考虑再生骨料实际性能。

2. 2、再生骨料的吸水率

再生骨料的吸水率远高于天然骨料，当骨料的粒径范围为5-20mmm时，天然骨料的吸水率为2.2%左右，从表3可知再生骨料的吸水率基本处于4%-10%之间。

影响再生骨料吸水率的因素很多，主要有以下几个方面：

(1)、影响再生骨料吸水率大于天然骨料的主要原因是再生骨料表面包裹着一层砂浆，这层砂浆使得再生骨料表面比天然骨料表面粗糙、棱角更多;且母体混凝土块在解体、破碎过程中的损伤累积，使再生骨料表面砂浆内部存在大量微裂纹,这些因素使的再生骨料的吸水率和吸水速率大大提高。

(2)、再生骨料的吸水随着骨料粒径的减小而增大，其变化曲线如图2[7]。

(3)、再生骨料的吸水率还受到母体混凝土材料的强度、组成及使用环境的气候条件等因素的影响。再生骨料吸水率和压碎指标有密切联系，其吸水率随着压碎指标的增大而增大[11]，见图3。主要原因可以解释为，再生骨料压碎指标的增大，骨料表面的水泥砂浆覆盖的越多，骨料表面的空隙率越大，因此骨料的吸水率越大。同时母体混凝土所出的环境越干燥，使用时间越长，再生骨料的吸水率也相应的越大。

2. 3、再生骨料的压碎指标

压碎指标是表征骨料强度的一个参数。中华人民共和国建筑用卵石、碎石国家标准GB/T14658-2001规定:Ⅰ类骨料的压碎指标应小于10%,Ⅱ类应小于20%,Ⅲ类应小于30%。由表4可见,大多数再生骨料能满足国标中Ⅱ类骨料对压碎指标的要求，又根据国标GB/T14658-2001，Ⅱ类骨料宜用于混凝土强度C30-C60，及抗渗、抗冻和其它要求的混凝土。因此再生骨料的压碎指标性能满足大多数实际工程的需要。

再生骨料强度下降的主要原因为：

(1)再生骨料表面包裹着水泥浆、砂浆和泥块等一些其它的杂物，由于这些包裹骨料表面杂物的较低强度以及破碎加工过程对母体混凝土中的天然骨料造成的损伤,使得再生骨料整体强度降低。

(2)同时再生骨料的压碎指标还与再生骨料母体混凝土的强度和加工破碎方法有关。再生骨料母体混凝土的强度越高，再生骨料的压碎指标越小，加工过程中水泥浆体和砂浆脱落越多,再生骨料的压碎指标就越小。