低温等离子体技术优化再生骨料混凝土界面结构

摘要

我国年产建筑垃圾已逾35亿吨，其中废弃混凝土占60%～70%，而再生骨料混凝土因界面过渡区微观缺陷造成的性能劣化，难以用于承重结构。研究探讨的核心问题是：低温等离子体表面改性能否从根本上强化再生骨料与水泥浆体的界面结合，从而突破其性能瓶颈。研究以表面改性理论与界面增强机理为框架，以某企业提供的拆除C30废弃混凝土再生骨料为对象，骨料经清洗、破碎分级与干燥后，在氧气低温等离子体环境中完成表面活化，按C30等级设计配合比，以50%～100%取代率制备混凝土试件；借助扫描电子显微镜-能谱分析、显微硬度测试与抗压强度试验，建立微观结构与宏观性能的跨尺度关联。结果表明：处理后骨料表面砂浆附着层厚度由2.1mm降至0.6mm，吸水率由6.8%降至4.2%，接触角由78°降至31°；界面过渡区宽度由65μm缩减至42μm，降幅35.4%，界面区显微硬度由68.5HV提升至89.2HV，Ca/Si比由1.8降至1.3；混凝土28d抗压强度由32.8MPa提高至38.5MPa，增幅17.4%，达到C35等级要求，优于传统化学改性方法的8%～15%。研究揭示了物理刻蚀与化学活化协同增强界面的作用机理，构建了“处理参数—表面特性—界面结构—宏观性能”跨尺度分析框架，为建筑垃圾资源化与土木工程可持续发展提供了新途径。