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再生粗骨料混凝土耐久性的多维度试验与机理探究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着城市化进程的不断加速和建筑行业的蓬勃发展，建筑垃圾的产生量与日俱增。据相关数据显示，2023年我国建筑垃圾年产生量超过30亿吨，占城市垃圾总量的40%以上，已然成为排放量最大的城市固体废弃物。传统的建筑垃圾处理方式，如填埋和焚烧，不仅耗费大量的土地资源，还会对土壤、水体和大气环境造成严重污染，同时也是对资源的极大浪费。在此背景下，研究建筑垃圾的再生利用成为了建筑领域的热点话题。

再生粗骨料混凝土作为一种新型工程材料，通过将废弃混凝土经过破碎、分级、清洗等一系列工序后，制成再生粗骨料，部分或全部替代天然骨料，并按一定配合比配制而成。这种材料的出现，为建筑垃圾的资源化利用提供了有效途径，不仅能够降低建筑垃圾处理的成本，减少对天然骨料的过度开采，缓解资源短缺问题，还能在很大程度上减轻建筑垃圾对环境的负面影响，符合可持续发展的战略理念。

然而，再生粗骨料混凝土在实际应用中，其耐久性是一个关键问题。耐久性的好坏直接关系到再生粗骨料混凝土结构的使用寿命和安全性，进而影响到其在工程中的广泛应用。目前，关于再生粗骨料混凝土耐久性的研究还相对较少，且不够系统全面。深入研究再生粗骨料混凝土的耐久性，有助于全面了解其性能特点和劣化机制，为其在工程中的科学合理应用提供坚实的技术支撑，推动再生粗骨料混凝土在建筑行业的广泛应用，促进建筑垃圾的资源化利用，实现建筑行业的绿色可持续发展。

1.2国内外研究现状

国外对再生粗骨料混凝土耐久性的研究起步较早。一些发达国家如美国、日本、德国等，在再生混凝土技术研发和应用方面积累了丰富的经验。在抗渗性研究方面，B.C.S.J通过试验研究了水灰比为0.5-0.7，坍落度为21cm的再生混凝土的渗透性，结果表明，再生混凝土的渗透性为普通混凝土的2-5倍，且试验结果较为离散；Rasheeduzzafar和Khan比较了水灰比相同的再生混凝土与普通混凝土的渗透性，发现再生混凝土的渗透性随水灰比的增大而增加，当水灰比较高时，两者差别不大，当水灰比较小时，再生混凝土的渗透性约为普通混凝土的3倍。在抗冻融性研究中，Malhotrah和Buck、Coquillat、Rottler、Karaa等人的试验表明再生混凝土的抗冻融性并不低于普通混凝土，有些情况下甚至优于普通混凝土；而Nishibayashi和Yamura、Salem等人、Oliveira和Vazquez的试验则发现再生混凝土的抗冻融性较普通混凝土差，原因主要是再生骨料吸水率较高。

国内对再生粗骨料混凝土耐久性的研究也在逐步深入。学者们在再生骨料的基本性能及强化、再生混凝土的配合比设计以及物理力学性能等方面进行了一定的研究。例如，有研究探讨了不同再生粗骨料掺量对混凝土抗压强度、抗渗性能等的影响。然而，目前国内外的研究大多只涉及到耐久性中的单个因素，如单独研究抗渗性、抗冻融性或碳化等，综合系统全面的耐久性能试验研究与分析较少，并且多因素条件下再生混凝土耐久性的试验研究基本处于空白，这使得对再生混凝土耐久性的评估存在片面性，无法全面准确地掌握再生粗骨料混凝土在复杂实际环境中的性能变化。

1.3研究内容与方法

1.3.1研究内容

本研究将围绕再生粗骨料混凝土的耐久性展开多方面试验研究：

对再生粗骨料进行全面的物理、化学检测，详细分析再生粗骨料的力学性能，如压碎指标、表观密度等，以及物理性能，包括吸水率、孔隙率等，深入了解再生粗骨料的特性。

制备不同配合比的再生粗骨料混凝土，严格按照标准养护条件进行养护，测定其抗压强度，探究再生粗骨料掺量对混凝土强度的影响规律；进行抗渗性能试验，确定再生粗骨料混凝土的抗渗等级，分析其抗渗性能与普通混凝土的差异；开展耐久性相关的其他试验，如碳化试验、冻融循环试验等，研究再生粗骨料混凝土在不同环境因素作用下的性能变化。

对不同材料试验数据进行系统分析，深入探讨不同再生粗骨料掺量、不同养护条件以及不同环境因素等对再生粗骨料混凝土性能的影响，建立相关的性能影响模型，为再生粗骨料混凝土的工程应用提供理论依据。

1.3.2研究方法

实验研究法：采集实际工程中的废弃混凝土，经过破碎、分级、清洗等处理得到再生粗骨料。根据不同的配合比设计，制备再生粗骨料混凝土试件，对试件进行标准养护和硬化处理。按照相关标准规范，对试件的抗压强度、抗渗性能、耐久性等指标进行精确测定，获取第一手实验数据。

分析比对法：对实验过程中得到的数据进行详细的统计和分析，对比不同配合比、不同养护条件下再生粗骨料混凝土的性能差异，找出影响其性能的关键因素，明确各因素之间的相互关系和作用机制。

图表分析法：将实验数据进行合理的图表处理，如绘制抗压强度