建筑廢棄混凝土可再生利用探究①

張慶偉

(同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092)

0 引言

“十一五”規(guī)劃綱明確提出“要把城市群作為推進(jìn)城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)”，十二五規(guī)劃再次建議，以大城市為依托，以中小城市為重點(diǎn)，逐步形成輻射作用大的城市群，促進(jìn)大中小城市和小城鎮(zhèn)協(xié)調(diào)發(fā)展，而作為城市發(fā)展的最主要的物質(zhì)基礎(chǔ)——混凝土的需求量也在迅速增加.混凝土巨大需求量相對(duì)應(yīng)是產(chǎn)生的數(shù)量龐大的廢舊混凝土.據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年美國(guó)混凝土平均年用量2.5×104萬噸/年，廢棄混凝土平均年產(chǎn)量為1.5×104萬噸/年，回收利用率為80%，日本混凝土平均年用量為0.9×104萬噸/年，廢棄混凝土平均年產(chǎn)量為0.54×104萬噸/年，回收利用率為67%，我國(guó)2012年混凝土平均年用量200×104萬噸/年，廢棄混凝土平均年產(chǎn)量為6.4×104萬噸/年，回收利用率為 3%[1]對(duì)比發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)廢棄混凝土的可再生利用率很低，與發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)生較大差距.目前我國(guó)處理廢棄混凝土的主要方法是:運(yùn)往垃圾場(chǎng)做簡(jiǎn)單掩埋，而且清運(yùn)和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚(yáng)等問題又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，會(huì)成為城市的一大公害.

若將廢舊混凝土(WCA)加工成骨料，用它代替砂石料拌制混凝土，就有可能徹底解決廢舊混凝土的處理問題.因此，為探究廢棄混凝土的可再生利用的可行性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.

1 再生混凝土實(shí)驗(yàn)概況

粗骨料Ⅰ:采用粒徑不大于20 mm的連續(xù)級(jí)配碎石，密度2.7 g/cm;

粗骨料Ⅱ:原強(qiáng)度在C20～C25的廢棄混凝土骨料;

水泥:普通硅酸鹽水泥 P?O 42.5，密度3.4 g/cm3;

外加劑:采用聚羧酸高效減水劑(YPQ);

砂:河砂，密度 2.42g/cm3，屬 II 區(qū)中砂;

水:采用普通自來水.

1.1 探究摻入不同WCA，混凝土和易性與物理力學(xué)性能變化情況

本組實(shí)驗(yàn)共設(shè)10組實(shí)驗(yàn)，每組8個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn).保持水灰比0.5，砂率0.32不變.K0為實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)組，粗骨料選用粗骨料Ⅰ.K10，表示用原強(qiáng)度在C20～C25的廢棄混凝土骨料，代替碎石量為10%.K20...以此類推.

表1 混凝土配合比和再生混凝土性能

從表1結(jié)果看出，再生骨料混凝土的坍落度隨著WCA加入量的增加逐漸減小，當(dāng)含量達(dá)到粗骨料的50%時(shí)，則顯著減小，不能滿足施工要求的人工拌制7～9cm的要求.但當(dāng)加入2.5%的加劑用量后，可以加大塌落度數(shù)值，達(dá)到施工要求.同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中我們可以看出，隨著WCA量增加，再生混凝土的強(qiáng)度逐漸降低，近似線性變化.當(dāng)粗骨料全部用廢棄混凝土?xí)r，強(qiáng)度降低10%左右，基本滿足26.2MP.強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差5MP的要求.這說明C20再生混凝土，在強(qiáng)度方面滿足要求.

1.2 探究不同水灰比，混凝土和易性與物理力學(xué)性能變化情況

本組實(shí)驗(yàn)共設(shè)9組實(shí)驗(yàn)，每組8個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn).保持砂率0.32不變.M0為實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)組，粗骨料選用粗骨料Ⅰ.M0.75，表示水灰比為 0.75.M0.75...以此類推.

表2 水灰比混凝土配合比和再生混凝土性能

從表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，水灰比對(duì)再生混凝土的強(qiáng)度影響較大，當(dāng)水灰比由0.5降到0.35時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度增加43%，抗壓彈性模量降低6%，這說明在開發(fā)高強(qiáng)度混凝土方面，再生混凝土這一途徑，并非是好的選擇.當(dāng)水灰比由0.5升到0.75時(shí)，強(qiáng)度降低了7.1%，塌落度增加了52%，在區(qū)間0.3～0.5期間，基本滿足線性升降，這說明再生混凝土在，水灰比和塌落度方面和普通混凝土有著相似的變化規(guī)律.

2 再生混凝土目前需要解決的問題

我國(guó)再生混凝土的科學(xué)研究尚處于起步—實(shí)驗(yàn)階段.由于理論知識(shí)及數(shù)據(jù)的缺乏，有待解決的問題還很多，距離大規(guī)模應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走.綜合問題情況，認(rèn)為我國(guó)對(duì)再生混凝土的研究急需解決的幾個(gè)問題是:

(1)再生混凝土耐久性問題，基本處于零狀態(tài)，這將是再生混凝土材料能否推向市場(chǎng)的關(guān)鍵因素.

(2)再生混凝土現(xiàn)階段研究只是針對(duì)普通混凝土，國(guó)內(nèi)沒有相關(guān)規(guī)范，較難形成體系，導(dǎo)致各科研單位的成果較難進(jìn)行總和[1].

(3)目前再生混凝土的生產(chǎn)成本較普通混凝土要高，若要市場(chǎng)化生產(chǎn)，必須要做生產(chǎn)創(chuàng)新，包括在配置方面，生產(chǎn)工具方面等，以滿足經(jīng)濟(jì)性與可行性的統(tǒng)一.

3 結(jié)論及展望

(1)對(duì)再生骨料混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于C20－C25再生骨料混凝土能滿足強(qiáng)度方面建設(shè)要求.則可用于路基、路面、基礎(chǔ)墊層、底板、填充墻和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等抗壓強(qiáng)度要求不很高的部位[2].

(2)再生混凝土能否滿足高強(qiáng)度部位的要求，還需進(jìn)行探究，比如說，能否將再生混凝土應(yīng)用與建筑結(jié)構(gòu)中的柱、梁、板等承重結(jié)構(gòu).

[1]纓(河南省建筑職工大學(xué)，河南鄭州450003).建筇廢棄混凝土再生利用的分析與研究.

[2]傅曉劍等.再生混凝土的研究現(xiàn)狀及展望(第十四屆全國(guó)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)會(huì)議論文)2007.