廢棄混凝土用于堆石混凝土技術(shù)探討

賀瑞春 張來新

(珠江水利科學研究院 廣州 510611)

1 引言

混凝土作為當今主要的建筑材料之一,每年因新建各類混凝土構(gòu)筑物需要消耗大量的砂石骨料,而每年因為廢舊建筑物的拆除產(chǎn)生大量混凝土廢棄物,傳統(tǒng)的處理混凝土廢棄物方法是填埋或者露天堆放。新建混凝土構(gòu)筑物消耗的砂石骨料不但需要消耗大量人力物力,并且造成資源的浪費和對環(huán)境的破壞;而傳統(tǒng)的混凝土廢棄物處理方法既占用土地又造成環(huán)境壓力。

在資源日益匱乏的今天,人們更加注重節(jié)能和環(huán)保,傳統(tǒng)的對建筑垃圾處理方法是對資源的極大浪費,加強建筑垃圾的回收利用無疑是可持續(xù)發(fā)展的一個重要組成部分,許多國家都已經(jīng)開展建筑垃圾回收利用的研究,并應用于實際工程。在歐美日等發(fā)達國家,再生混凝土已經(jīng)實用化,目前日本廢棄混凝土的再生利用率已經(jīng)達到50%以上,并且仍有擴大的趨勢。

根據(jù)水利工程混凝土用量大的特點,以及堆石混凝土的技術(shù)特點,利用大型廢棄混凝土作為堆石,既能減輕廢棄混凝土對環(huán)境的污染,又能減少開采石料對環(huán)境造成的破壞,還可以減少因破碎廢棄混凝土造成的電能消耗。因此開展廢棄混凝土用于堆石混凝土的研究十分必要,如果該設想能付諸實際工程,將具有極大的經(jīng)濟效益和重要的社會價值。

2 堆石混凝土特性

堆石混凝土利用自密實混凝土高流動性,自動填充空隙,減少了振搗施工過程,既保證了施工質(zhì)量又提高了施工速度,同時減少了施工過程噪音的產(chǎn)生。堆石混凝土采用大塊石堆積后澆筑混凝土,減少了水泥用量,提高了經(jīng)濟效益。由于水泥用量的減少,降低了大體積混凝土的溫度,而且減小了混凝土收縮變形。水泥需求量的減少,相應的減少了水泥生產(chǎn)過程中CO2排放量,因此具有一定的社會效益。綜上所述擴展堆石混凝土的應用具有雙重效益。

3 再生混凝土特性

3.1 再生混凝土流動性

再生骨料表面粗糙,孔隙多,吸水率大導致普通再生骨料混凝土流動性差。

3.3 強度

對于再生混凝土的強度有兩種觀點,一種認為再生混凝土與同配合比采用天然骨料配置的混凝土相比抗拉、抗壓強度均有所降低,而且隨著再生骨料替代率的增大強度降低越明顯。相關(guān)試驗表明再生骨料混凝土的立方體破壞基本為再生骨料與水泥石基體之間的界面破壞,幾乎未見再生骨料破壞。造成界面破壞有學者解釋為再生骨料表面包裹的水泥漿使再生混凝土的新水泥基體與再生粗骨料之間形成粘結(jié)薄弱區(qū)。另一種觀點認為再生骨料與新拌水泥砂漿之間相容性好,更易發(fā)生化學反應;粗糙的骨料表面使界面咬合力更大;再生骨料的吸水作用降低了有效水灰比。因此再生骨料混凝土強度高于天然骨料基準混凝土。

3.3 彈性模量

再生混凝土彈性模量明顯低于同等級的普通混凝土,且隨著再生骨料替換率的增大彈性模量降低越多。

3.4 收縮

再生骨料表面具有大量水泥砂漿,且再生骨料吸水率大,因此再生混凝土具有較大的收縮變形。

3.5 耐久性

再生骨料孔隙率較大,且在骨料生產(chǎn)過程中形成許多細微裂縫,因此再生混凝土的抗?jié)B性較差,水及鹽類容易進入混凝土內(nèi)部,再生混凝土更容易受到侵蝕和凍融破壞。

4 利用廢棄混凝土澆筑堆石混凝土問題研究

4.1 工作性

根據(jù)再生混凝土流動性差的原因,劉利軍對高強度大流動性再生混凝土研究,再生骨料取代天然碎石后,混凝土的流動性與普通混凝土相比變化不大。劉利軍提出對廢棄混凝土清洗,澆注前使廢棄混凝土達到飽和面干狀態(tài),降低了再生骨料對混凝土流動性的不利影響。根據(jù)劉利軍的研究結(jié)果,利用同樣的方法處理大型廢棄混凝土,然后澆筑自密實混凝土,也可以達到一定的密實度,來保證澆筑質(zhì)量。同時也可以利用聚合物溶液和MS高效防水劑處理同樣可以降低廢棄混凝土對自密實混凝土流動性的影響,保證澆注的密實性,但其經(jīng)濟性有待進一步研究。

4.2 強度

再生混凝土強度是否低于基準混凝土有待進一步研究,并確定其原因。對于再生骨料表面的微裂縫,有學者提出水泥顆?？梢赃M入微裂縫,使接觸區(qū)水化更加充分,形成致密界面結(jié)構(gòu),加強界面結(jié)合,補償因再生骨料導致的混凝土強度降低。大塊廢棄混凝土沒有經(jīng)過破碎,因此累積損傷相對減少;自密實混凝土的高流動性以及廢棄混凝土界面強化作用。利用以上有利條件采用廢棄混凝土澆筑堆石混凝土來混的一定強度的混凝土構(gòu)筑物存在一定可能性。

4.3 干縮

再生混凝土收縮的主要原因是骨料的吸水率大,再生骨料剛度小,抵抗變形能力差引起的。根據(jù)再生混凝土產(chǎn)生的原因,可以在廢棄混凝土澆筑前灑水降低其因吸水率大造成的干縮,降低干縮變形量;同時在自密實混凝土中摻入適量膨脹劑,以抵消部分干縮變形。

4.4 耐久性

由于再生混凝土孔隙率大,其抗?jié)B性和抗凍性降低。因此可以在自密實混凝土中摻入適量粉煤灰,來提高其抗?jié)B性。對于抗凍性,再生混凝土彈性模量較低,抗壓比高,可以降低凍脹壓力對混凝土的破壞作用,可以適當提高廢棄混凝土澆筑堆石混凝土的抗凍性。同時再生混凝土的抗裂性優(yōu)于基體混凝土,對于大體積混凝土這是十分有利的。

5 對大型廢棄混凝土用作堆石混凝土的思考

針對廢棄混凝土以及堆石混凝土的特點,論述了利用大體積廢棄混凝土澆筑堆石混凝土的可能性。盡管考慮了部分問題,并提出了相應的處理方法,但大型廢棄混凝土也存在部分問題值得進一步思考。首先廢棄混凝土中往往混有鋼筋、木材等其它雜物,對大型廢棄混凝土進行分類篩選難度較大;其次廢棄混凝土往往存在不同程度的老化,且不同強度等級混凝土摻雜在一起,利用老化程度不同的混凝土和不同強度的混凝土作為堆石澆筑堆石混凝土的均勻性進一步降低,對澆筑質(zhì)量的影響較大;再次利用現(xiàn)有的拆除方法拆除混凝土構(gòu)筑物時,對大體積廢棄混凝土的損傷程度有待進一步研究,大型廢棄混凝土是否適合用作堆石,澆筑后質(zhì)量如何;最后,用于堆石混凝土澆筑的自密實混凝土是否適用于堆積大型廢棄混凝土后澆筑,利用大型廢棄混凝土澆筑堆石混凝土是否具有普通再生混凝土的特性,廢棄混凝土作為堆石混凝土的物理特性需要試驗論證,并確定其實用性。

6 結(jié)論

本文論述了再生混凝土的經(jīng)濟效益以及社會效益,并對再生混凝土和堆石混凝土的特點進行了闡述,希望能夠結(jié)合兩種混凝土的特點,利用大型廢棄混凝土作為堆石,澆筑廢棄混凝土堆石混凝土。結(jié)合兩種混凝土的優(yōu)缺點提出了利用大型廢棄混凝土作為堆石澆筑堆石混凝土,對該方法可能存在的部分問題提出了相應的意見,但其是否能夠解決相應的問題有待商榷,并提出了在實際應用中可能出現(xiàn)的問題。

盡管該方法存在一定的創(chuàng)新,但需要相關(guān)試驗論證大型廢棄混凝土作為堆石的可能性。如果能夠?qū)⒃摷夹g(shù)付諸實際工程,無疑將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,有利于社會的可持續(xù)發(fā)展。

略)