再生混凝土研究的現(xiàn)狀及意義

秦荷成　趙治超　謝 華

[摘 要] 文章闡述再生混凝土技術(shù)研究的基本現(xiàn)狀，對(duì)再生混凝土技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行簡要分析。論述再生混凝土可以滿足世界環(huán)境組織提出的“綠色”要求，廢棄混凝土的再生循環(huán)利用已成為一項(xiàng)亟待解決的課題。

[關(guān)鍵詞] 再生混凝土；研究現(xiàn)狀；意義

[作者簡介] 秦荷成，廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工程師，國家注冊(cè)一級(jí)建造師，碩士，廣西 南寧，530003；趙治超，廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師 ，碩士，廣西 南寧，530003；謝華，廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程師，碩士，廣西 南寧，530022

[中圖分類號(hào)] TU528 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1007-7723（2013）03-0040-0002

一、再生混凝土技術(shù)的產(chǎn)生

再生混凝土也可稱之為再生骨料混凝土（英文名為Recycled Concrete RC），它是指將一些廢棄混凝土塊經(jīng)過回收、破碎，然后再清洗、分級(jí)后，部分或者全部取代天然骨料，再按一定的比例與水泥、砂、水混合配制成的新混凝土。

它的重要意義在于充分地循環(huán)利用建筑材料。對(duì)于再生混凝土來說，原生混凝土是用來生產(chǎn)再生骨料的原始混凝土，它的作用則在配合比相同的情況下同再生混凝土進(jìn)行配比。

縱觀人類文明建設(shè)的發(fā)展歷程，砼材料早在19世紀(jì)初開始生產(chǎn)和使用，目前它在建筑行業(yè)中是用量最多、范圍最廣的一種建筑材料之一。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程速度的加快，混凝土材料的人均消費(fèi)量與日俱增。相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示，目前，我國砼的年產(chǎn)量約占世界總量（年產(chǎn)量約28億立方米）的45%左右[1]。混凝土主要由粗骨料（石）和細(xì)骨料（砂）組成，這兩種骨料大概占混凝土總量的75%左右。在過去的經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中，資源保護(hù)和環(huán)保意識(shí)沒有得到足夠的重視，以為砂石骨料來源廣，價(jià)格低，取之不盡用之不竭，并進(jìn)行大肆開采，甚至出現(xiàn)濫采濫用的現(xiàn)象，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，伴隨著世界人口的不斷增多，對(duì)骨料砂石需求也與日俱增。與此同時(shí)，長時(shí)間對(duì)資源的開采和消耗勢必會(huì)造成資源枯竭，原有砂石骨料資源豐富的情形不復(fù)存在，取而代之的是骨料的短缺和環(huán)境的污染。天然砂石的自然形成需要漫長的地質(zhì)年代甚至更久，屬于不可再生資源，長此進(jìn)行大肆開采而不采取相關(guān)的保護(hù)措施，天然骨料必將面臨短缺問題。另一方面，隨著水泥結(jié)構(gòu)適用年限的到達(dá)，大量的建筑物將被拆除，必然會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄混凝土。世界上每年都會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾。對(duì)比國內(nèi)外的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在一些發(fā)達(dá)國家，如美國、德國等，每年產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量大得驚人。德國每年拆除的廢棄砼量大約為3800萬噸左右；美國年廢棄砼量大約為6000萬噸。我國每年的建筑垃圾數(shù)量同樣不容忽視（約4000萬噸），混凝土塊則占到三分之一 [3]。建筑垃圾對(duì)耕地的占領(lǐng)不斷擴(kuò)大，粉塵等對(duì)環(huán)境的污染隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步在不斷加劇，處理大量的建筑垃圾不僅需要大量的人力物力，對(duì)環(huán)境的影響更令人擔(dān)憂。

如果能將這些廢棄砼塊適當(dāng)處理后，作為骨料再重新應(yīng)用到實(shí)際工程中，這將為資源環(huán)境的保護(hù)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展起到重大的推進(jìn)作用。目前，世界各國都在致力于對(duì)廢棄砼再生利用課題的研究，大多數(shù)將廢棄砼塊生產(chǎn)為再生粗骨料，組合形式有：粗骨料為再生骨料與天然骨料的混合骨料，或全部為再生骨料，細(xì)骨料為天然砂。下文所提到的再生骨料指的都是再生粗骨料。再生砼的產(chǎn)生，為砼生產(chǎn)過程中的物質(zhì)循環(huán)利用指明了方向，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了建筑行業(yè)以及整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

二、再生混凝土基本性能研究

砼配合比和再生骨料的性能會(huì)影響再生砼的各項(xiàng)性能。相同條件下，它的力學(xué)性能、變形性能、耐久性能、和易性等性能低于普通砼，使得再生砼結(jié)構(gòu)性能較普通砼結(jié)構(gòu)有不同程度地降低。

（一）再生混凝土的和易性

影響再生混凝土和易性的因素主要有：再生骨料取代率以及水膠比。再生骨料表面粗糙，孔隙率大，導(dǎo)致吸水率增加，在相同條件下，塌落度會(huì)比普通混凝土的小。且隨著再生骨料的增加，塌落度會(huì)逐漸降低。其次，同天然骨料混凝土類似，相同條件下，水膠比越大塌落度越大。

（二）再生混凝土的力學(xué)性能

再生骨料破碎方法、骨料替代率、原生砼的強(qiáng)度等級(jí)以及再生砼的配合比等對(duì)再生砼的強(qiáng)度都有一定程度的影響。再生砼強(qiáng)度變化的規(guī)律性較差，主要是因?yàn)樵诺膹?qiáng)度等級(jí)、使用環(huán)境各不相同，再加上破碎工藝也有差異。以下是相關(guān)研究人員得出的結(jié)論：

1. 一般情況下，如果所采用的混凝土設(shè)計(jì)配合比相同的情況下，配制的再生混凝土比天然骨料混凝的抗壓強(qiáng)度要低，其主要原因是再生骨料與新、舊水泥漿之間結(jié)合比較弱。

2. 有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，原生砼強(qiáng)度對(duì)再生砼抗壓強(qiáng)度有一定的影響，一般是會(huì)隨著原生砼的強(qiáng)度下降而降低。

3. 隨再生骨料用量的增加再生混凝土的抗壓強(qiáng)度而降低，當(dāng)水膠比相同時(shí)，再生骨料取代天然骨料的替代率在30%以內(nèi)時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度降低程度比較小，此后，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著替代率的增加而降低。再生混凝土的強(qiáng)度也會(huì)隨著水膠比的降低而減輕。

4. 邢振賢等實(shí)驗(yàn)證明，和配合比相同的天然骨料砼相比較，全部采用再生骨料配制的再生砼，抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度都會(huì)降低約10%左右。

5. 相比同配合比的天然骨料砼，再生砼抗拉強(qiáng)度會(huì)有所降低，但降低幅度會(huì)隨著齡期的增長而逐漸減小。

6. 相比同配合比天然骨料砼的情況下，全部采用再生骨料配制的再生砼抗折強(qiáng)度一般要下降10%至25%左右。但一般都可以達(dá)到4～5MPa，能夠滿足工程需求。水膠比對(duì)再生砼抗折強(qiáng)度有很大關(guān)系，基本成正比例關(guān)系，同時(shí)抗折強(qiáng)度也會(huì)隨著再生砼抗壓強(qiáng)度的增大而線性增大。

（三）再生混凝土的耐久性

有關(guān)研究表明，同比天然骨料砼來說，再生砼抗裂性能較好，但抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕性、抗凍融性、抗磨性則不及天然骨料砼。在再生砼中摻入適量的粉煤灰，可以在一定程度上改善其抗?jié)B性和抗硫酸鹽侵蝕性，通過降低水膠比則可以提高其抗凍融性。

三、再生混凝土的研究意義

在建筑工程領(lǐng)域中，混凝土是用量最多、同時(shí)也是應(yīng)用最廣泛的建筑材料之一。相對(duì)建筑鋼材、木材等材料而言，混凝土價(jià)格便宜、力學(xué)性能穩(wěn)定、耐久性好、適應(yīng)范圍廣，這些優(yōu)勢決定了它在建筑市場所占據(jù)的地位。近幾年來，隨著舊建筑的拆除和新建筑的建設(shè)，帶來了一系列關(guān)于自然能源、資源、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)等問題。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，混凝土集料需求越來越多，造成資源的大規(guī)模開采，耗費(fèi)大量的人力、物力資源。其次，隨著新建筑的建立舊建筑的拆除，這樣會(huì)產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，勢必對(duì)環(huán)境造成很大的污染并且要占用大量的掩埋垃圾用地；為了最大限度地增加對(duì)建筑垃圾的再生利用，必須最大限度地減少對(duì)自然資源的開采，這才是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本。根據(jù)權(quán)威部門的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，混凝土的主要組成材料是碎石或卵石、砂子和水等天然資源，目前，這些天然骨料正以約80億噸每年的速度消耗。同時(shí)，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高、城市建設(shè)的快速發(fā)展，20世紀(jì)60至80年代的建筑物已經(jīng)落后于人們當(dāng)今使用要求，很多建筑物將面臨改造、加固甚至被拆除，這樣的建筑垃圾必定會(huì)日益增多。據(jù)英國的混凝土?xí)h資料顯示，從1991后的十年間，全世界廢棄的混凝土統(tǒng)計(jì)的總量超過10億噸。我國建筑垃圾的每年產(chǎn)量很大，目前，在國內(nèi)建筑垃圾處理的方法主要是掩埋，這樣勢必會(huì)占用大量的垃圾掩埋用地，如果長期這樣下去，我們將會(huì)缺少掩埋用地，這已經(jīng)警示我們尋找處理建筑垃圾辦法的迫切性。

因此，如果能將建筑廢棄混凝土回收再利用，經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚砗筮\(yùn)用到實(shí)際工程中，在能降低廢棄混凝土對(duì)自然環(huán)境的影響的同時(shí)，又能很好地保護(hù)天然資源，這樣對(duì)于建筑垃圾的處理、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展以及居住環(huán)境的改善都具有非常重要的意義。再生混凝土可以滿足世界環(huán)境組織提出的“綠色”要求，是一種可持續(xù)發(fā)展的新型綠色混凝土，廢棄混凝土的再生循環(huán)利用已成為一項(xiàng)亟待解決的課題。

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