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再生混凝土研究及再生混凝土柱力学性能分析

一、再生混凝土研究现状与制备技术

（一）再生混凝土材料特性与研究瓶颈

再生混凝土，作为一种将废弃混凝土块经过破碎、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，再加入水泥、水等配而成的新混凝土，在资源回收利用与环境保护方面具有重要意义。然而，再生骨料因表面附着老旧砂浆，呈现出一系列不利于混凝土性能的特性。其吸水率比天然集料高出6-8倍，孔隙率大，这导致再生混凝土在拌和过程中需水量增加，工作性能变差。而且再生骨料的压碎指标高，相比天然骨料，其抵抗压碎的能力较弱，在受到外力作用时更容易破碎，影响混凝土的强度。同时，再生混凝土的表观密度较低，一般再生集料的表观密度仅为天然集料的85%以上，且离散性大。

这些特性使得再生混凝土的力学性能和耐久性能劣于天然混凝土。在力学性能方面，再生混凝土的抗压强度、抗折强度等往往不如天然混凝土，限制了其在一些对强度要求较高的结构中的应用。在耐久性能上，高吸水率和大孔隙率使得外界的侵蚀介质更容易进入混凝土内部，加速混凝土的劣化，降低其抗渗性、抗冻性、抗硫酸盐侵蚀性等，缩短了结构的使用寿命。

国内外众多学者针对这些问题展开了深入研究，焦点集中在如何改善再生骨料与水泥基体的界面结合性能。因为再生骨料与水泥基体之间的界面过渡区是影响再生混凝土性能的关键薄弱环节，旧砂浆的存在使得各组分之间的黏结力较弱。若能增强这一界面的粘结强度，改善界面过渡区的结构，就能有效提升再生混凝土的整体性能，从而突破其在工程应用中的瓶颈。

（二）再生混凝土性能优化技术

工艺优化：两级搅拌与预涂覆技术

两级搅拌法为提升再生混凝土性能提供了一种有效的工艺途径。在第一阶段，以低水灰比的水泥浆对再生骨料进行预搅拌，时长控制在60-90秒。在这个过程中，低水灰比的水泥浆能够充分填充再生骨料表层的孔隙及微裂纹，在骨料表面形成一层较为致密的包覆层，增强骨料自身的强度。到了第二阶段，加入余量水继续搅拌120秒，此时水泥浆与其他组分充分混合，形成均匀的混凝土拌和物。通过这种方式，再生混凝土的28d抗压强度能够提升20%，效果显著。

在两级搅拌法的基础上，火山灰预涂覆技术进一步拓展了性能优化的空间。粉煤灰、硅灰等火山灰质材料被广泛应用于预涂覆工艺中。这些材料具有较高的火山灰活性，在与水泥浆混合并预涂覆在再生骨料表面后，它们不仅能够填充老界面过渡区的孔隙，还会与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，生成新的火山灰产物，如C-S-H凝胶等。这些新生成的产物进一步细化了界面过渡区的微观结构，增强了再生骨料与水泥基体之间的化学粘结力，使得界面粘结强度得到显著改善，从而实现再生混凝土抗压强度的进一步提升，为再生混凝土在更广泛工程领域的应用奠定了基础。

2.物理强化：表面处理与杂质去除

物理强化手段致力于通过各种物理方法改善再生骨料的性能。加热摩擦法利用高温和机械摩擦的共同作用，使再生骨料表面的老化砂浆在热胀冷缩和摩擦力的影响下脱落，从而去除部分附着的老旧砂浆，提高骨料的洁净度和强度。微波技术则是利用微波的热效应和非热效应，促使老化砂浆与骨料分离，同时微波还可能对骨料内部的微观结构产生一定的改善作用，增强骨料的性能。超声波清洗是利用超声波在液体中传播时产生的空化效应，使老化砂浆在强大的冲击力作用下从骨料表面剥离。

以微波改性为例，相关研究表明，经过微波处理后的再生混凝土，其抗压强度、弹性模量及抗弯强度均有明显提高。但这些物理方法也存在一定的局限性。加热摩擦法和微波技术在处理过程中往往需要消耗大量的能源，增加了生产成本；而且高强度的处理过程可能会导致骨料内部产生更多的微裂纹，虽然表面性能得到改善，但内部结构的损伤可能会在一定程度上影响骨料的综合性能，在实际应用中需要谨慎权衡。

3.化学改性：表面包覆与孔结构优化

化学改性主要是利用化学溶液对再生骨料进行表面处理，以实现性能优化。聚乙烯醇（PVA）溶液具有良好的成膜性和粘结性，当它涂覆在再生骨料表面时，会形成一层致密的保护膜，有效降低骨料的吸水率。硅烷类憎水剂能够与骨料表面的物质发生化学反应，在骨料表面形成一层憎水层，阻止水分的侵入，改良孔结构，提高混凝土的耐久性。

但化学处理并非毫无弊端。部分化学处理可能会对再生骨料的其他性能产生负面影响，如一些化学溶液的处理可能导致压碎指标上升，使骨料在承受压力时更容易破碎；或者在一定程度上降低抗压强度，影响混凝土的承载能力。因此，在采用化学改性方法时，需要通过大量的试验研究，精确控制化学溶液的浓度、处理时间等参数，在改性效果与强度损失之间寻求最佳的平衡，确保再生混凝土在满足耐久性要求的同时，仍能具备足够的力学性能以满足工程实际需求。

二、再生混凝土柱力学性能关键指标分析