综述：提高再生骨料混凝土抗冻性的综合评述

本综述系统评述了提高再生骨料混凝土（RAC）抗冻性（耐久性关键指标）的策略，聚焦于再生粗骨料（RCA）预处理（如去除/强化旧砂浆）及RAC整体增强（如添加辅助胶凝材料（SCMs）、纳米材料、纤维、引气剂（AEA））等方法。文章深入分析了不同方法的改性机理与提升效率（如微波加热、碳化处理等可使质量损失率降低超40%），并指出需在效率、成本与环境影响间取得平衡，以推动RAC在寒冷地区的绿色应用。

　　

再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete, RAC）利用建筑废弃物再生粗骨料（Recycled Coarse Aggregate, RCA），是应对建筑垃圾堆积和自然资源消耗的可持续策略。然而，RAC因含有孔隙率高的旧砂浆及新旧界面过渡区（Interfacial Transition Zone, ITZ）等多重界面结构，其力学性能与耐久性，尤其是抗冻性，显著低于天然骨料混凝土（Natural Aggregate Concrete, NAC）。在冻融（Freeze-Thaw, FT）循环作用下，RAC内部更易达到临界水饱和度，产生更大的结晶压力和微结构损伤，导致表面砂浆剥落和性能劣化速率加快。这不仅制约了RAC在寒冷地区的应用，也挑战了其全生命周期的环境经济效益。因此，提升RAC抗冻性成为推动建筑行业绿色低碳转型的核心技术关键。

冻融循环下RAC的劣化特征

冻融破坏是寒冷地区混凝土结构耐久性的主要威胁。当RAC经历FT循环时，内部自由水冻结产生体积膨胀（约9%），引发冻胀应力；融化时则产生收缩应力。这种周期性应力作用于RAC固有的薄弱环节——旧砂浆层与新旧ITZ。旧砂浆本身多孔、疏松，且存在微裂纹；而ITZ区域（旧骨料与旧砂浆间、新旧砂浆间）因“壁效应”导致缺陷更为集中（距骨料表面约15-50μm范围）。这些缺陷使RAC具有更高的孔隙率和吸水率，为水分迁移和冰晶形成提供了通道与空间，加速了FT损伤进程。表现为相对动弹性模量（Relative Dynamic Elastic Modulus, RDEM）下降和质量损失率增加。

RCA的预处理方法

预处理旨在改善RCA自身性能，主要分为两类：去除旧砂浆和强化旧砂浆及ITZ。

去除旧砂浆的方法包括机械研磨、加热研磨、微波加热和超声处理等。例如，微波加热能选择性加热旧砂浆中的水分，产生蒸汽压力使其剥落，从而显著降低RCA的吸水率。研究表明，经微波处理的RAC，其FT循环后的质量损失率可降低40%以上。

强化旧砂浆及ITZ的方法包括化学溶液浸泡（如聚乙烯醇PVA、硅烷乳液）、碳酸化处理和微生物沉积等。碳酸化处理利用CO₂与旧砂浆中氢氧化钙反应生成碳酸钙，填充孔隙并提高密实度；硅烷乳液浸泡则通过憎水作用降低RCA的吸水能力。这些处理能有效强化ITZ，改善RAC的抗冻性。碳化处理同样被证实能使RAC质量损失率降低超40%。

RAC的整体增强技术

通过直接在RAC拌合物中添加功能材料，可全面提升基体性能。

添加辅助胶凝材料（Supplementary Cementitious Materials, SCMs），如粉煤灰、矿渣、硅灰等，能通过火山灰反应生成二次水化硅酸钙（C-S-H）凝胶，细化孔隙结构，降低有害孔比例，从而提高抗冻性。硅灰的引入效果尤为显著。

掺入纳米材料（如纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米Al₂O₃）能起到填充效应和晶核作用，进一步优化混凝土的微观结构。纳米SiO₂还能与氢氧化钙反应生成更多C-S-H凝胶，增强ITZ。

加入纤维（如钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维）可在混凝土中形成三维乱向支撑体系，有效抑制微裂纹的扩展，延缓FT损伤。纤维的桥接作用能消耗裂缝扩展能量。

使用引气剂（Air-Entraining Agent, AEA）是提高混凝土抗冻性的经典方法。AEA能在拌合物中引入大量均匀、封闭的微小气泡（通常直径10-1000μm），为水结冰时的体积膨胀提供“缓冲空间”，释放冻胀压力。研究表明，添加SCMs、纳米材料或纤维均可使RAC的质量损失率降低超40%或使RDEM提升超40%。

其他方法

除上述从材料本身改性外，还可采用表面处理技术（如硅烷浸渍、涂层）为RAC结构提供额外防护屏障，阻隔水分和侵蚀介质侵入。此外，优化养护制度（如延长湿养护时间）也有助于促进水泥水化，提高早期强度与密实度，从而间接提升抗冻性能。这些方法通常作为内部改性不足时的补充措施。

结论与展望

综上所述，RCA预处理和RAC整体增强均能显著改善RAC的抗冻性。微波加热、碳化处理、硅烷乳液浸泡等预处理方法，以及添加SCMs、纳米材料、纤维等增强技术，均被证实能有效降低FT循环下的质量损失率（常超过40%）或提升RDEM。其根本改性机理在于通过减少初始缺陷、优化孔隙结构、强化ITZ、引入应力缓冲体系等途径，增强RAC抵抗FT应力破坏的能力。

未来研究需关注以下几点：深入揭示多重ITZ在FT作用下的损伤演化机理；开发高效、低成本、低环境影响的复合改性技术；建立考虑抗冻性能的RAC寿命预测模型；制定适用于RAC在寒冷地区应用的技术标准与规范。通过解决这些关键问题，将有力促进RAC在更广泛领域的应用，助力建筑行业的绿色可持续发展。