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再生塑料混凝土研究現(xiàn)狀

文檔作者：董振平1 趙凱月2 王艷1 文檔來(lái)源： 1．西安建筑科技大學(xué) 2．賀州學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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2017年第3期(總第329期)
Number 3 in 2017(Total No．329)
混凝土
Concrete
原材料及輔助物料
MATERIAL AND ADMINICLE
doi：10．3969，j．issn．1002-3550．2017．03．025
再生塑料混凝土研究現(xiàn)狀
董振平1。趙凱月z，王艷1
(1．西安建筑科技大學(xué)，陜西西安710055；2．賀州學(xué)院，廣西賀州542800)
摘要：近幾年隨著世界各國(guó)塑料制品消費(fèi)量大幅增長(zhǎng)，產(chǎn)生的大量塑料廢棄物亟待處理。由于其經(jīng)濟(jì)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)，將廢棄塑
料回收處理后摻入砂漿或混凝土中已成為解決塑料廢棄物的最佳方案之一。綜合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，介紹了混凝土用塑料類型及其相
關(guān)處理方法，并介紹了塑料摻人對(duì)混凝土物理性能、力學(xué)性能、耐久性能影響的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
關(guān)鍵詞：塑料；砂漿；混凝土；物理性能；力學(xué)性能；耐久性能
中圖分類號(hào)：TU528．041 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)： 1002—3550(2017)03—0100—05
Research status of recycled PET concrete
DONGZhenpin91，ZHAOKaiyue2，WANG Yahl
(1．Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’all710055，China；2．HezhouUniversity，Hezhnu 542800，China)
Abstract：In recent years，the substantial consumption growth in plastics in the world leads to a huge amount of waste plastics which
need urgent treatment．Due to its economic and ecological advantages，the waste plastics recycling and incorporation in mortar or concrete
hasbecomeone ofthebest solutionto solvethe plasticwasteproblem．Throughthe studyofthe references athomeandabroad，itdiscussed
the plastic type and associated processing methods and reviewed the research status of physical performance，mechanical properties and
durability．
Keywords：plastic；mortar；concrete；physicalproperties；mechanicalproperties；durability
O 引言
我國(guó)塑料工業(yè)與美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家相比起步較晚，但
發(fā)展速度很快，目前已躋身世界塑料工業(yè)制造與消費(fèi)大國(guó)
行列。我國(guó)塑料原料(合成樹(shù)脂)、塑料制品的生產(chǎn)量和消
費(fèi)量?jī)H次于美國(guó)，居世界第2位，2010年我國(guó)人均塑料消
費(fèi)量46蠅，略高于世界40 kg的平均水平。2014年，我國(guó)
塑料制品產(chǎn)量為7 387．8萬(wàn)t，同比上一年增長(zhǎng)5．3％。同發(fā)
達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)當(dāng)前在塑料廢棄物資源再利用方面還存
在一定差距。廢棄塑料大量流失在自然環(huán)境或填埋場(chǎng)中，
不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，而且也是對(duì)資源的極大
浪費(fèi)。
塑料混凝土是指摻人少量合成材料的混凝土，為20世紀(jì)
70年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑材料。這種混凝土
大致可分為四類：聚合物水泥混凝土、元水泥塑料混凝土
(樹(shù)脂混凝土)、聚合石膏和以多孔塑料為填料的塑料混凝
土。其中聚合物水泥混凝是在普通混凝土中摻入少量聚合
物，主要改善混凝土耐磨抗裂等特殊性能，常用于機(jī)場(chǎng)跑
道、公路、公共建筑物、工業(yè)建筑物和試驗(yàn)室地面面層；無(wú)
水泥塑料混凝土是指不用水泥，而用合成樹(shù)脂作為膠結(jié)材
料，以砂、石或其他礦物料作填料而制成的混凝土，常用于
海港碼頭、地下結(jié)構(gòu)、地下鐵道、礦井建筑及化學(xué)工業(yè)廠
房、管道等；聚合石膏為合成樹(shù)脂和石膏相互作用而生成
的一種新的膠凝物質(zhì)，常用于防水材料、墻板以及波形板
等預(yù)制構(gòu)件；以多孑L塑料作填料的塑料混凝土其最大特點(diǎn)
是質(zhì)量輕，保溫效果較好。
塑料混凝土具有優(yōu)良的抗沖耐磨性能，而且施工技術(shù)
簡(jiǎn)單，能在常溫下固化，硬化也極為迅速。再生塑料是解決
我國(guó)塑料資源短缺問(wèn)題的有效途徑之一。塑料混凝土作為
一種新型材料，目前國(guó)外大多數(shù)研究集中在物理力學(xué)性能
方面，關(guān)于耐久性文章鮮見(jiàn)報(bào)道，而國(guó)內(nèi)關(guān)于再生塑料混
凝土的相關(guān)研究基本沒(méi)有。通過(guò)調(diào)查國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，本研究主
要介紹各種再生塑料混凝土的物理性能、力學(xué)性能和耐久
性能的研究現(xiàn)狀和研究成果【卜塒。
1塑料及其生產(chǎn)工藝
PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)是最常用的聚合物，它不
會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生直接危害，但由于其在廢棄垃圾中占有相當(dāng)
大的體積并且對(duì)大氣和生物制劑的高電阻，它可以看作一
種有毒物質(zhì)。不同類型的塑料已用于試驗(yàn)研究中，主要有：
PET瓶、PVC管、高密度聚氯乙烯(HDPE)、熱固性塑料、分
解和回收的塑料垃圾、發(fā)泡聚苯乙烯泡沫(EPS)、玻璃鋼
收稿日期：2016--04-28
基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(51308445)；廣西科技開(kāi)發(fā)課題(桂科能15122001．3—18)
·100·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
(GRP)、聚碳酸酯和聚氨酯泡沫塑料，它們作為骨料、填充
物或者纖維加入混凝土中得到的塑料混凝土極大程度上
緩解了塑料廢棄物處理壓力∽一1-29]。
塑料廢棄物有兩種處理方法，物理方法：將塑料廢棄
物集合并破碎成小粒徑全部或部分替代混凝土或砂漿骨
料，然后再循環(huán)到生產(chǎn)中，此方法得到的塑料顆?？捎糜?
制造質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低的產(chǎn)品，由于多種原因，這種回收
方法并不適用于所有塑料廢棄物；化學(xué)方法：將塑料廢棄
物通過(guò)醇解過(guò)程、水解過(guò)程或堿解過(guò)程得到不飽和聚酯樹(shù)
J]旨(UPER)、聚氨酯和涂層材料，其中UPER可作為纖維增
強(qiáng)材料生產(chǎn)高性能聚合物混凝土。塑料纖維較傳統(tǒng)鋼纖維
有以下優(yōu)點(diǎn)：顯著降低同體積混凝土質(zhì)量、降低運(yùn)輸成本、
較高的抗腐蝕能力和抗?jié)B能力、提高與添加劑的兼容性、
低熱導(dǎo)率和高工作性能[1,4,24-25】。
2塑料混凝土物理性能
2．1 密度Choi等嘲形毯婦卿蚓陽(yáng)鰳望嬲姑，密度為1 390 kg／m，，
比普通河砂低47％，故塑料砂漿密度小于普通砂漿，而其不
吸水特性彌補(bǔ)了傳統(tǒng)細(xì)骨料高吸水率的缺陷。J．M．L．Reis
等【13】分析了含塑料顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿(PME)和含塑料
顆粒的UPER砂漿(PMP)的物理性能，發(fā)現(xiàn)隨著塑料顆粒
取代率由0增至20％，PME的干密度由1 810 kg／m3降至
1 450 kg／m3，下降19．8％，PMP的干密度由1 818 kg／m3降至
1 378 kg／m3，下降24．2％。Juana等【1】發(fā)現(xiàn)只含砂和樹(shù)脂時(shí)，隨
著樹(shù)脂摻量增加，砂漿干濕密度輕微增大，這與文獻(xiàn)[4，13]
結(jié)論不同，可能是由于樹(shù)脂取代率超過(guò)15％以后，樹(shù)脂足
夠濕砂，從而導(dǎo)致砂漿壓實(shí)水平提高。Semiha等【12】研究顯
示水膠比一定時(shí)，粉煤灰砂漿、礦渣砂漿和普通砂漿干重
依次降低，這和粉煤灰、礦渣和水泥密度下降趨勢(shì)保持一
致，當(dāng)水膠比由0．5降至0．45時(shí)，砂漿干重增加，這是由于
后者所含固體材料增加的原因。
劉峰等阿試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著塑料顆粒摻量的增加，混凝土的
密度有所降低，未摻再生塑料顆?；炷撩芏葹?．465 g／cm，，
摻11％再生塑料顆粒混凝土密度為2．391 g／cm3，這是由于
再生塑料顆粒密度小于天然砂所致。楊樹(shù)桐等pq發(fā)現(xiàn)了相同
的下降趨勢(shì)，試驗(yàn)基準(zhǔn)混凝土28 d干堆積密度為2 346 kg／m3，
隨著廢棄塑料顆粒摻量的增加，混凝土28 d干堆積密度逐
漸降低，當(dāng)廢棄塑料顆粒摻量為15％時(shí)，混凝土28 d干堆
積密度為2 253 kg／m3。
綜合文獻(xiàn)f4，13，28，30]發(fā)現(xiàn)，隨著塑料顆粒摻量的增
加砂漿或混凝土密度呈下降趨勢(shì)，隨著取代率的不同，下
降程度不同，國(guó)外的取代率偏大，甚至達(dá)到100％，已經(jīng)偏
向輕骨料混凝土，國(guó)內(nèi)的研究較少，且偏向于小取代率，最
高不過(guò)18％。
2．2含氣量
Choi等盹研究顯示塑料混凝土含氣量較普通混凝土有
所降低，水灰比的變化影響了含氣量變化幅度。關(guān)于塑料混
凝士含氣量的測(cè)試尚未見(jiàn)其他報(bào)道，含氣量對(duì)于塑料混凝
土抗凍性影響較為顯著，在測(cè)定新拌混凝土性能時(shí)，應(yīng)添
加這一指標(biāo)，方便耐久性分析。
2．3流值或坍落度
Semiha等【·21研究塑料顆粒取代率為100％的砂漿時(shí)發(fā)
現(xiàn)，礦渣砂漿較普通砂漿有相似的流值，而粉煤灰砂漿較
礦渣砂漿流值顯著提高，這是因?yàn)榈V渣和普通波特蘭水泥
有著相近的密度，礦渣表面粗糙的紋理增大了摩擦而呈球
形的粉煤灰顆粒有效減少了內(nèi)部摩擦。Choi等[4】研究顯示
隨著塑料顆粒摻量的增加，砂漿流值增大，這是由于塑料
顆粒豐滿的外形和光滑的表面紋理減小了砂漿和塑料顆
粒之間的摩擦。結(jié)合文獻(xiàn)[4，12】發(fā)現(xiàn)，光滑的塑料顆粒作為
細(xì)骨料替代物摻人砂漿中，能夠提高其流動(dòng)性。
R．V．Silva等[291通過(guò)調(diào)節(jié)水灰比大小使塑料混凝土坍
落度維持在(130_+15)mill。Choi等【4】發(fā)現(xiàn)無(wú)論水灰比為
0．45、0．49還是0．53，隨著塑料顆粒摻量增加，混凝土的坍
落度變大，工作性能提高。Youcef等【13】得到了與Choi等【4】
相似的結(jié)論：無(wú)論纖維的長(zhǎng)度和摻量，塑料纖維的摻入能
夠提高自密實(shí)混凝土的擴(kuò)展度，這是由于塑料纖維光滑的
外表提高了新拌混凝土的流動(dòng)性。Batayneh M罔發(fā)現(xiàn)隨著
塑料廢棄物摻量的增加，混凝土坍落度降低，當(dāng)塑料取代
細(xì)骨料率為20％時(shí)，坍落度降低至58 mm，而塑料混凝土
工作性能的提高與塑料經(jīng)過(guò)表面處理劑與否有直接關(guān)系。
C．Albano等【笠】研究結(jié)果與Batayneh M嗍相似，發(fā)現(xiàn)塑料顆
粒取代率為10％的混凝土坍落度大于取代率為20％的，這
和文獻(xiàn)[4，13]得到的結(jié)論不同，說(shuō)明不同的塑料來(lái)源，尺寸
及水灰比會(huì)對(duì)坍落度造成不同的影響。
同時(shí)摻有樹(shù)脂和塑料顆粒的混凝土，其新拌混凝土性
能較單摻塑料顆粒的混凝土優(yōu)異，樹(shù)脂的存在提高了砂和
塑料顆粒之間的黏結(jié)力。由于塑料的尺寸、外形和表面紋理
的不同影響了水灰比和坍落度最終會(huì)對(duì)混凝土力學(xué)性能
造成影響。
3力學(xué)性能
3．1抗壓強(qiáng)度
Juana等[1】研究顯示僅含樹(shù)脂時(shí)，隨著樹(shù)脂取代率增
加，砂漿7 d抗壓強(qiáng)度顯著提高，而28 d強(qiáng)度較7 d強(qiáng)度
并無(wú)明顯提高，這是由于養(yǎng)護(hù)期間，樹(shù)脂、MEKP和辛酸鈷
形成的聚合物鏈交聯(lián)影響，該聚合速率早期提高很快，但隨
著時(shí)間增長(zhǎng)聚合速率顯著下降；同時(shí)含塑料顆粒和樹(shù)脂時(shí)，
隨著樹(shù)脂取代率的增加，砂漿抗壓強(qiáng)度顯著提高，塑料顆粒
的加入，輕微降低了砂漿抗壓強(qiáng)度。Choi等[41得到與Juana
等【l】相反的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)隨著塑料顆粒摻量的增加砂漿抗壓
強(qiáng)度呈減小趨勢(shì)，當(dāng)塑料取代率為100％時(shí)，28 d強(qiáng)度下降
42％，可見(jiàn)塑料顆粒和樹(shù)脂對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度有著不同的改
善作用，另外MEKP等界面處理劑的存在可能擴(kuò)大了這一
差距。Semiha等[12]發(fā)現(xiàn)礦渣塑料砂漿前期抗壓強(qiáng)度略低于
普通塑料砂漿，28 d以后二者強(qiáng)度相當(dāng)，粉煤灰塑料砂漿的
抗壓強(qiáng)度明顯低于上述二者，這是因?yàn)榈V渣水化需要的氫
氧化鈣和水分是在水泥水化完成以后才出現(xiàn)的，粉煤灰的
·101·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
早期強(qiáng)度較低，常溫下粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)程很慢，當(dāng)
粉煤灰摻量到50％時(shí)，粉煤灰塑料砂漿早期抗壓強(qiáng)度并不
達(dá)標(biāo)。
劉峰等1281試驗(yàn)結(jié)果顯示混凝土7、28 d立方體抗壓強(qiáng)
度隨著再生塑料顆粒摻量的增加先提高后降低，且摻再生
塑料顆粒的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度比普通混凝土高，增幅
為3．2％～19．4％；隨著再生塑料顆粒摻量的增加，軸心抗壓
強(qiáng)度先提高后降低，且均比普通混凝土提高1．70％～5．79％，
當(dāng)摻量為5％時(shí)，軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。Youcef等【2l】認(rèn)
為隨著塑料顆粒摻量增加，混凝土抗壓強(qiáng)度增加，這與
R．V．Silva等[291結(jié)論不同，他認(rèn)為隨著塑料摻量的增加，抗
壓強(qiáng)度下降，在相對(duì)干燥的環(huán)境中這種降低作用尤其明顯，
這是由于塑料的不滲水特性和其較大的尺寸，使其降低了
混凝土的填實(shí)水平，而沒(méi)被吸收的水分環(huán)繞在塑料周圍降
低了其與水泥基的黏結(jié)強(qiáng)度，學(xué)者[26-271取得了相似的結(jié)論，
他們認(rèn)為纖維的摻入增加了混凝土的各向不同性，密實(shí)度
降低，從而抗壓強(qiáng)度降低。
3．2劈拉和抗折強(qiáng)度
王磊[31]用不同濃度的KH．570溶液(硅烷偶聯(lián)劑)對(duì)
ABS／PC塑料顆粒改性處理，發(fā)現(xiàn)摻量6％是塑料混凝土強(qiáng)
度最大值區(qū)域，添加偶聯(lián)劑想進(jìn)一步提高其劈拉強(qiáng)度，難度
加大，且此時(shí)塑料顆粒含量較少，塑料顆粒與混凝土之間
的交界面也較小，故偶聯(lián)劑的改性效果并不明顯。劉峰等[281
認(rèn)為摻再生塑料顆?；炷恋呐芽估瓘?qiáng)度比普通混凝
土高，增幅為27．54％-48．79％，當(dāng)摻量為5％時(shí)劈裂抗拉強(qiáng)
度達(dá)到3．08 MPa，提高約50％，Youcef等[21]得到了相似的
結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)纖維摻量4、7 kg／m3時(shí)這種提高作用尤為
顯著，纖維長(zhǎng)度對(duì)劈拉強(qiáng)度影響不大。劉樹(shù)桐等毗，導(dǎo)到了
與文獻(xiàn)[21，28]相反的結(jié)論，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)廢棄塑料顆粒摻量
大于5％后，隨著廢棄塑料顆粒摻量的增加，混凝土28 d劈
拉強(qiáng)度呈明顯下降趨勢(shì)。
J．M．L．Reis等【l司發(fā)現(xiàn)隨著塑料顆粒取代率的增加，無(wú)論
是PME或PMP的抗折強(qiáng)度都有明顯下降趨勢(shì)，劉峰等㈣
則認(rèn)為塑料顆粒的摻入能夠明顯提高混凝土抗折強(qiáng)度，可
見(jiàn)不同類型的塑料顆粒對(duì)強(qiáng)度有著不同的影響。Femando
等[171系統(tǒng)研究了3種體積摻量為1％的塑料纖維和聚丙烯
纖維(PP纖維)混凝土并認(rèn)為PETa型塑料纖維混凝土較
普通混凝土和PP纖維混凝土而言，能夠明顯提高其抗折強(qiáng)
度。Youcef等[2l】研究顯示2 cm塑料纖維無(wú)論以何種摻量
都沒(méi)有提高自密實(shí)混凝土的抗折強(qiáng)度，4、6 cm的纖維在
摻量為7 kg／m3時(shí)抗折強(qiáng)度較基準(zhǔn)混凝土提高了14％、11％，
這可能是由于長(zhǎng)纖維和水泥基體之間有更有效的黏結(jié)，沿
傾斜或垂直的方向阻礙了裂縫的發(fā)展。文獻(xiàn)[16—18，21]說(shuō)明
不同類型的塑料顆?；蛘咚芰项w粒表面是否經(jīng)過(guò)處理，對(duì)
其抗折強(qiáng)度有顯著影響，而塑料纖維的增強(qiáng)作用則與纖維
的長(zhǎng)度有關(guān)，摻加長(zhǎng)度適宜的纖維能夠明顯提高混凝土抗
折強(qiáng)度。
3．3彈性模量
Sung等[321、Nabajyoti等[33]和劉樹(shù)桐等[251發(fā)現(xiàn)隨著塑料
·102·
摻量的提高，再生塑料混凝土彈性模量輕微降低，這是由
于塑料的彈性模量遠(yuǎn)低于普通河砂，塑料的摻人提高了自
由干燥收縮應(yīng)變，延緩裂縫的生成。Fareed等【20試驗(yàn)結(jié)果顯
示。用MEKP做引發(fā)劑的混凝土其極限壓應(yīng)變較BPO做
引發(fā)劑的要小，通過(guò)掃描電鏡觀察到前者更多的鏈接也證
實(shí)了這一點(diǎn)，用BPO做引發(fā)劑的混凝土，其醇解率1：1時(shí)
的極限壓應(yīng)變較大，而用MEKP做引發(fā)劑的則是2：1時(shí)較
大；用MEKP做引發(fā)劑的混凝土其彈性模量較BPO大，而
醇解率對(duì)彈性模量幾乎沒(méi)有影響；用MEKP做引發(fā)劑的混
凝土其斷裂模量較BPO大，這和抗壓強(qiáng)度結(jié)果保持一致；
無(wú)論是BPO還是MEKP混凝土，都是在醇解率為l：1時(shí)取
得最大斷裂模量，但此時(shí)MEKP混凝土較BPO混凝土提
高5．2％。J．M．L．Reis等[161發(fā)現(xiàn)PME的壓縮模量有明顯提
高，其中塑料顆粒取代率為5％時(shí)提高最多到78．2％，即使
取代率為20％也提高了2％，而PME或者PMP的彎曲模量都在塑料顆粒取代率為5燃高程度最大，分別為78．4％、
23．8％。
綜合文獻(xiàn)[16，20，25，32．33]發(fā)現(xiàn)，塑料顆?；蛘咚芰?
纖維的摻入一定程度上降低了混凝土的彈性模量，而引發(fā)
劑和促進(jìn)劑的加入彌補(bǔ)了這一損失，同時(shí)提高了混凝土的
極限壓應(yīng)變和斷裂模量，可見(jiàn)塑料作為有機(jī)物和界面處理
劑或者引發(fā)劑發(fā)生反應(yīng)，生成的有機(jī)鏈加強(qiáng)了界面的黏結(jié)，
從而提高了其力學(xué)性能。
3．4變形性能
J．M．L．Reis等【1l】將UPER質(zhì)量摻量為12％的混凝土進(jìn)
行三分點(diǎn)加載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)，混凝土脆
性增加，抗裂性降低。在基質(zhì)聚合過(guò)程中發(fā)現(xiàn)脆性增加，界
面強(qiáng)化，形成的總破裂導(dǎo)致斷裂參數(shù)隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)而降
低。Youcef等【2l】觀察荷載位移曲線，發(fā)現(xiàn)在未開(kāi)裂前，3種
類型塑料纖維混凝土曲線是相似的，隨著加載繼續(xù)，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)
度為2 cm的纖維無(wú)論以何種摻量其極限荷載都要小于對(duì)
應(yīng)的4,6 cm纖維的，但是當(dāng)纖維摻量達(dá)到7 kg／m，時(shí)，每種
長(zhǎng)度的塑料纖維混凝土荷載位移曲線都趨于飽滿，表現(xiàn)出
了較好的延性。劉峰等[281研究結(jié)果顯示普通混凝土拉壓比
小于再生塑料混凝土，說(shuō)明再生塑料顆粒能改善混凝土的
脆性破壞性能，雖然再生塑料顆粒摻量不同，但是其拉壓
比基本相同，表明再生塑料顆粒對(duì)混凝土脆性改善作用與
其摻量無(wú)關(guān)。劉樹(shù)桐等踟試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)摻廢棄塑料顆?；炷?
彎曲延性略有提高，同時(shí)混凝土28 d承載能力也有所提
高，這是因?yàn)樵囼?yàn)采用的塑料顆粒為圓柱狀，其在混凝土
中雜亂無(wú)章隨機(jī)分布，類似于纖維混凝土中的短纖維絲。
J．M．L．Reis等[瑚、Fernando等【切、Sung等[32】認(rèn)為無(wú)論是塑料
纖維摻人混凝土或者是塑料顆粒取代細(xì)骨料混凝土，塑料
纖維的摻入都在一定程度上改善了混凝土脆性，表現(xiàn)出了
延性特征。
塑料顆?；蛘咚芰侠w維的摻入雖然一定程度上降低了
混凝土的力學(xué)強(qiáng)度M6，姍，z9-30]，但是其表現(xiàn)出的延性特征還
是很有實(shí)際意義的，對(duì)于有一定延性要求的材料或者是有
吸水要求的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和路面混凝土還是有其應(yīng)用價(jià)值的。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
4耐久性能
4．1抗氯離子滲透研究
Fraj AB等田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PUR泡沫的摻人降低了塑料混
凝土的氯離子遷移系數(shù)，并且適當(dāng)降低水灰比，增加水泥用
量可以顯著提高混凝土抗氯離子侵蝕能力，這與R．V．Silva
等圈研究得到的結(jié)論不同，后者認(rèn)為塑料混凝土氯離子遷
移系數(shù)高于基準(zhǔn)混凝土，氯離子滲透性最高的是試驗(yàn)室養(yǎng)
護(hù)的塑料混凝土，最低的是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的塑料混凝土，塑料
來(lái)源與類型的不同是產(chǎn)生這一差距的主要原因。Jong．Pila
等口習(xí)研究顯示再生塑料混凝土的抗氯離子滲透性較普通
混凝土而言略有降低，而Kou SC等幽則發(fā)現(xiàn)隨著PVC摻
量和養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，混凝土抗氯離子滲透性增加，但還
是低于普通混凝土，與文獻(xiàn)[35]結(jié)論并不相悖。
4．2碳化}生能研究
Semiha等[12】發(fā)現(xiàn)粉煤灰砂漿和普通砂漿相比有更深
的碳化深度，其中粉煤灰砂漿無(wú)論在0、7、28、90、180 d均
有最深的碳化深度，這是因?yàn)檩^高的WPLA／b不僅降低了
工作性能，而且造成了多孔結(jié)構(gòu)，使得CO：侵入量變大，碳
化深度加深。R．V．Silva等圈研究顯示塑料混凝土較基準(zhǔn)混
凝土有更深的碳化深度，處于試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)環(huán)境的塑料混凝
土碳化深度最高而處于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)環(huán)境下的塑料混凝土碳
化深度最低，這與Lo岡和Gtineyisi[371發(fā)現(xiàn)的變化趨勢(shì)一致。
4．3介質(zhì)侵蝕研究
H．Janfeshan等囹用塑料顆粒取代部分骨料，將混凝土
浸泡于5％硫酸溶液中得到如下結(jié)論：當(dāng)塑料顆粒取代率為
0、5％、10％、15％時(shí)，混凝土的質(zhì)量損失率分別為13．47％、
10．26％、8．98％、6．57％，取代率為15％的混凝土具有最低的
質(zhì)量損失率和最佳抵抗硫酸侵蝕的能力，這可能是由于混
凝土和硫酸反應(yīng)生成的石膏導(dǎo)致水泥漿體體積膨脹，而塑
料顆粒具有較好的延性和多孔性，可以更好的抵抗體積膨
脹產(chǎn)生的內(nèi)在壓力；隨著在硫酸溶液中浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)，
混凝土的壓碎荷載和超聲波速下降趨勢(shì)類似，這是由于隨
著浸泡時(shí)問(wèn)增長(zhǎng)，有害孔和腐蝕產(chǎn)物數(shù)量增多，從而導(dǎo)致
孔隙率增大，密度下降，兩者是互相促進(jìn)的。Jong．Pila等口目
系統(tǒng)研究了再生塑料混凝土試件分別在堿溶液(pHl2．6)、
3％氯化鈉溶液、4％氯化鈣溶液、3％硫酸溶液和3％硫酸鈉
溶液浸泡后的抗壓強(qiáng)度變化，發(fā)現(xiàn)隨著浸泡時(shí)間增長(zhǎng)，在堿
溶液和酸溶液中的試件表面持續(xù)惡化，抗壓強(qiáng)度降低較快，
在堿性或酸性環(huán)境中混凝土表現(xiàn)出了較差的耐化學(xué)腐蝕
性，而在鹽溶液、硫酸鈉溶液或者氯化鈣溶液中抗壓強(qiáng)度
無(wú)顯著下降，在這三類介質(zhì)環(huán)境中，混凝土有較好的耐腐
蝕性。結(jié)合文獻(xiàn)『3，35]發(fā)現(xiàn)，塑料混凝土較普通混凝土而
言，耐化學(xué)腐蝕性得到了一定程度的提高，管道工程可以
考慮優(yōu)化使用塑料混凝土。
4．4其他耐久性研究
Semiha等【-21發(fā)現(xiàn)礦渣砂漿和普通砂漿相比，90 d內(nèi)干
縮相差不大，90 d以后干縮較普通砂漿減小，這是由于礦渣
和水泥收縮機(jī)理相差不大，而礦渣對(duì)收縮的抑制作用在90 d
以后才得以體現(xiàn)，粉煤灰砂漿收縮最小則是由于粉煤灰的
稀釋作用。R．V．Silva等咧研究顯示塑料混凝土較基準(zhǔn)混凝
土干縮程度降低，處于相對(duì)干燥環(huán)境養(yǎng)護(hù)的塑料混凝土干
縮值變化幅度較大，11．1％～28．3％。
Luis等閻研究顯示，隨著塑料摻量提高，混凝土耐磨性
提高，Nabajyoti等p目取得相似結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)塑料取代率為
10％時(shí)，耐磨性提高程度最大，而且這一耐久性指標(biāo)和混
凝土抗壓強(qiáng)度有一定的關(guān)聯(lián)性。
Jong．Pila等【3l】研究顯示在180個(gè)凍融循環(huán)之前，再生
塑料混凝土和普通混凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量變化相近，在
210個(gè)凍融循環(huán)之后，開(kāi)始有所差距，在300個(gè)凍融循環(huán)之
后，差距達(dá)到4％，與普通混凝土相比，再生塑料混凝土抗
凍性稍有提高。
5結(jié)語(yǔ)
目前，“十三五”期間國(guó)家不斷加大環(huán)境保護(hù)力度，推
動(dòng)低碳循環(huán)發(fā)展。再生塑料混凝土的應(yīng)用與推廣勢(shì)在必
行，而在推廣過(guò)程中，再生塑料混凝土的工作性能和耐久
性能受到了極大關(guān)注。就目前而言，存在以下問(wèn)題：
(1)塑料廢棄物處理成本較高，而用物理方法處理的
塑料廢棄物作為骨料替代物，其各方面性能較化學(xué)方法處
理的塑料廢棄物差。如何在低處理成本的情況下，獲得高
性能的再生塑料混凝土是今后的一個(gè)研究方向。
(2)國(guó)內(nèi)的塑料顆粒取代細(xì)骨料取代率較低，一般不
超過(guò)20％，國(guó)外研究取代率較高，甚至達(dá)到了100％，而塑
料的大摻量是解決塑料廢棄物的有效途徑，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大取
代率塑料混凝土性能的研究工作。
(3)塑料顆粒作為骨料摻入混凝土中一定程度上降低
了混凝土的力學(xué)強(qiáng)度，通過(guò)界面處理劑，如硅烷偶聯(lián)劑，可
以補(bǔ)償強(qiáng)度損失，但關(guān)于經(jīng)過(guò)界面處理的改性塑料混凝土
的力學(xué)性能研究幾乎沒(méi)有，并且引發(fā)劑和促進(jìn)劑對(duì)塑料混
凝土強(qiáng)度的提高作用有待繼續(xù)研究。如果能將塑料廢棄物
利用和自密實(shí)混凝土結(jié)合起來(lái)，將極大促進(jìn)塑料廢棄物的
循環(huán)再利用。
(4)國(guó)外塑料混凝土物理性能和力學(xué)性能的研究已經(jīng)
較多，但本構(gòu)關(guān)系等相關(guān)力學(xué)模型尚未完善，耐久性的研
究仍處于起步階段，且均為單因素的研究，耦合因素下的
耐久性研究至今未見(jiàn)報(bào)道。國(guó)內(nèi)只有零星幾篇文章研究了
塑料混凝土的物理和力學(xué)性能，加強(qiáng)塑料混凝土耐久性相
關(guān)性能研究勢(shì)在必行。
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第一作者：董振平(1970一)，男，高級(jí)工程師，從事混凝土結(jié)構(gòu)鑒
定檢測(cè)與加固方面研究。
聯(lián)系地址： 陜西省西安市雁塔路13號(hào)西安建筑科技大學(xué)土木
工程學(xué)院(7 10055)
聯(lián)系電話： 13072942952

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