對日本再生骨料混凝土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的探析和思考

鄭捷（上海建工材料工程有限公司，高級工程師）

編者按：新《環(huán)境保護(hù)法》于 2015 年 1 月 1 日實施，該法令條款中提到國家鼓勵企業(yè)使用廢棄物綜合利用技術(shù)及減少廢棄物排放量。再生骨料是實現(xiàn)建筑垃圾資源化的主要途徑。目前再生骨料品質(zhì)較低，大多用于道路建設(shè)，高附加值地應(yīng)用還較少。那么如何提高再生骨料品質(zhì)、推行再生骨料高附加值地應(yīng)用？再生骨料在發(fā)展中面臨的問題是什么？國內(nèi)外現(xiàn)有利用再生骨料配制混凝土施工的案例有哪些可以借鑒的技術(shù)？再生骨料未來在我國的發(fā)展趨勢是什么？本期特別策劃誠邀相關(guān)專業(yè)人員討論。

0 前言

再生骨料是指建筑物解體后所產(chǎn)生的混凝土塊經(jīng)破碎、磨碎、分級等處理而形成的混凝土用骨料的總稱。為了減輕環(huán)境負(fù)荷、節(jié)省資源、加快資源循環(huán)利用的步伐，我國對再生骨料混凝土的研究和開發(fā)的重視程度日益增加，但由于認(rèn)識上的偏差以及各種因素的制約，再生骨料混凝土的實際應(yīng)用尚處于試驗階段，尤其在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的制定方面還未形成綱領(lǐng)性、系統(tǒng)性的建筑技術(shù)規(guī)范。最近日本建筑學(xué)會發(fā)表了《再生骨料混凝土的設(shè)計 ? 制造 ? 施工指針》（草案）（以下簡稱草案），對再生骨料原料的采用即被解體的 RC建筑物的調(diào)查方法、再生骨料的制造、品質(zhì)管理以及用于建筑物的構(gòu)件、再生骨料混凝土的配合比設(shè)計、混凝土的制造方法、運輸、施工、品質(zhì)管理作了系統(tǒng)的規(guī)定，本文就該草案相關(guān)內(nèi)容作一探析，與大家分享。

1 草案制定的背景

早在 1977 年日本建筑業(yè)協(xié)會就制定了《再生骨料及再生混凝土的使用標(biāo)準(zhǔn)》（草案），直至 2005 年日本混凝土工程協(xié)會在《混凝土用再生骨料》標(biāo)準(zhǔn)中率先提出根據(jù)品質(zhì)將再生骨料分為 H（高品質(zhì)）、M（中品質(zhì)）、L（低品質(zhì)）3 種。期間曾有日本建設(shè)部、日本建筑中心分別于 1986、1994、1999 年制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)日本環(huán)境部公布的《環(huán)境 ? 循環(huán)型社會 ? 生物多樣性白皮書（2013 年）》的統(tǒng)計，2010 年度日本總的物資投入量為 16.1 億噸，約 1/3 即 5.43 億噸是土木建筑，同年度的預(yù)拌混凝土產(chǎn)量約 8500 萬m3（約19600 萬噸），總物資投入量的 12% 被混凝土生產(chǎn)所利用。

統(tǒng)計還顯示日本近年來建筑廢棄物占產(chǎn)生廢棄物總排出量的 20%，2010 年度混凝土塊的比例占建筑廢棄物的 50%。與此同時 60 年代、70 年代經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展時期所建的數(shù)量龐大的建筑物又迎來了使用壽命的終止期，解體后的廢混凝土量將大幅度增加，因此再生利用是建設(shè)資源循環(huán)型社會必不可少及亟待解決的課題。

2 再生骨料混凝土的種類、品質(zhì)和適用構(gòu)件

2.1 再生骨料混凝土的種類

由于再生骨料的品質(zhì)受原混凝土的影響，草案規(guī)定再生骨料混凝土的品質(zhì)管理分為特定型與非特定型。特定型的再生骨料混凝土是指所采用的再生骨料由特定的混凝土塊制造，非特定型則由非特定的混凝土塊所制造。特定型的再生骨料混凝土從建筑物解體到再生骨料制造、再生骨料混凝土的生產(chǎn)始終貫徹執(zhí)行質(zhì)量責(zé)任制，再生骨料可以免檢。而非特定型的情況下，再生骨料及再生骨料混凝土的品質(zhì)不僅要通過 JIS 的認(rèn)證及第三方的認(rèn)定，而且解體工程所生產(chǎn)的再生骨料及再生骨料混凝土的檢查頻率會增加許多。

為了滿足施工部位、構(gòu)件的要求，有時將再生骨料與普通骨料混合使用，一般有以下幾種使用情況：① 細(xì)骨料、粗骨料都為再生骨料，② 僅粗骨料采用再生骨料，③ 僅細(xì)骨料采用再生骨料；④ 再生骨料與普通骨料混合使用。草案規(guī)定細(xì)骨料全部為普通骨料的再生混凝土為 1 種，細(xì)骨料為全部或一部分采用再生骨料的再生混凝土為 2 種。再生混凝土的特定型與非特定型、再生骨料的種類、組合方法的不同，草案規(guī)定再生骨料混凝土種類如表 1[1]所示。

2.2 再生骨料混凝土的品質(zhì)

草案對每一種再生骨料混凝土的品質(zhì)檢測項目作出了規(guī)定，再生骨料混凝土 H 必須檢測坍落度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量、干燥收縮率、單位容重質(zhì)量以及耐鹽害性、耐堿骨料反應(yīng)性、耐化學(xué)腐蝕性、抗凍性，再生骨料混凝土 M 除無需檢測干燥收縮率外，其余與 H 類相同，再生骨料混凝土 L 則規(guī)定只檢測抗壓強(qiáng)度和坍落度。各種再生骨料混凝土的設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度及耐久性設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度的規(guī)定值見表 2[1]。

表 1 再生骨料混凝土的種類

表 2 再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度規(guī)定值

表 2 中的計劃使用期限的等級在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定短期為30 年，標(biāo)準(zhǔn)為 65 年，長期為 100 年。再生骨料混凝土 H 及再生骨料混凝土 M 的耐久性設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度根據(jù)抗中性化性能的試驗結(jié)果與普通混凝土相同，對再生骨料混凝土 M 而言，若未提出計劃使用期限的等級為長期的報告，其耐久性設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度經(jīng)試驗確定。在調(diào)查結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，草案規(guī)定再生骨料混凝土 H 的單位容重質(zhì)量為 2.30t/m3，再生骨料混凝土 M 為 2.25t/m3，再生骨料混凝土 L 為 2.20 t/m3。

3.3 再生骨料混凝土的適用構(gòu)件

無特殊要求但受干燥影響的構(gòu)件，計劃期限的等級為長期的結(jié)構(gòu)僅對再生骨料混凝土 H 而言，草案規(guī)定干燥收縮率在 8×10-4以下，結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫寬度容許值為 0.3mm。再生骨料混凝土 H 及再生骨料混凝土 M 在抗中性化性能、抗氯離子侵蝕方面其骨料品質(zhì)幾乎相同，在 RC 結(jié)構(gòu)上從耐久性方面考慮混凝土保護(hù)層厚度與普通混凝土同等，草案規(guī)定如表 3[1]所示。

表 3 再生骨料混凝土的保護(hù)層厚度 mm

配制防裂筋的無筋混凝土采用再生骨料混凝土 L 時，可以遵照上表規(guī)定的保護(hù)層厚度設(shè)定。再生骨料混凝土種類與適用構(gòu)件的關(guān)系見表 4[1]。

表 4 再生骨料混凝土種類與適用構(gòu)件

3 再生骨料的制造

圖 1 再生骨料制造程序

在對解體建筑物的原混凝土及原骨料調(diào)查時，草案規(guī)定須確定以下事項：① 原混凝土未產(chǎn)生因堿骨料反應(yīng)等而引起的混凝土性能的改變； ② 原混凝土氯離子含量未超標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值； ③ 原混凝土中未混入有害物質(zhì)及不純凈物質(zhì)；④ 原混凝土中不存在石棉等須特別管理的廢棄物。此外草案還列出了再生骨料的主要制造設(shè)備種類，在此不一一列舉。

4 再生骨料混凝土的材料、配合比、制造、施工

再生骨料混凝土配制所用材料如水泥、骨料、混合材、外加劑、攪拌水除再生骨料外都應(yīng)符合 JASS 5 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，再生骨料混凝土 H、再生骨料混凝土 M 及再生骨料混凝土 L應(yīng)分別符合 JISA 5021、JISA 5022、JISA 5023 及其附錄的規(guī)定。再生粗骨料的最大粒徑根據(jù)原粗骨料種類及使用部位必須滿足表 5[1]規(guī)定。

表 5 再生粗骨料的最大粒徑 mm

在配合比設(shè)計上除了符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)外，對于配制強(qiáng)度在27 N/mm2以下時，標(biāo)準(zhǔn)差為 3.0N/mm2，草案還規(guī)定了再生骨料混凝土的水灰比最大值見表 6[1]，再生骨料混凝土的空氣含量規(guī)定見表 7[1]。

表 6 生骨料混凝土的水灰比最大值

表 7 再生骨料混凝土空氣含量

再生骨料混凝土的制造、運輸與施工可根據(jù) JASS 5 的規(guī)定進(jìn)行。為了擴(kuò)大再生骨料混凝土的應(yīng)用范圍，加大資源循環(huán)的力度，草案還增加了再生骨料混凝土 M（特殊品）及再生骨料混凝土 L（特殊品），對于再生骨料混凝土 M（特殊品）主要限定在不受干燥收縮影響的結(jié)構(gòu)，而再生骨料混凝土 L（特殊品）則適用于無筋混凝土。

5 結(jié)語

通過對該草案概要的簡要分析，以下幾方面值得我們借鑒和思考：

（1）該草案與先前所制定的混凝土用再生骨料 H、混凝土用再生骨料 M、混凝土用再生骨料 L 以及鋼筋混凝土工程等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)形成了再生骨料混凝土的標(biāo)準(zhǔn)系列，全面系統(tǒng)地規(guī)范了工程建設(shè)上再生骨料及再生骨料混凝土的使用。

（2）草案對各種再生骨料混凝土明確了粗細(xì)骨料的組合方式，規(guī)定了檢測項目，根據(jù)計劃使用期限的等級規(guī)定了設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度和耐久性設(shè)計基準(zhǔn)強(qiáng)度。

（3）草案同時明確規(guī)定了各種再生骨料混凝土的適用構(gòu)件和保護(hù)層厚度。有利于再生骨料混凝土的推廣應(yīng)用。

（4）草案對再生骨料制定了標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)程序，特別強(qiáng)調(diào)了對原混凝土及原使用骨料的調(diào)查，始終貫穿了品質(zhì)管理和檢查。

雖然國外在再生骨料混凝土的研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定方面開展得較早，但在再生骨料混凝土的應(yīng)用方面也存有不足之處。據(jù)統(tǒng)計[1]2013 年日本的再生骨料混凝土使用的骨料計 11.2 萬噸，占預(yù)拌混凝土使用骨料總量的 0.1%。而我國的國情是，據(jù)中國建材報的統(tǒng)計我國混凝土生產(chǎn)企業(yè)已達(dá) 9600 余家，年設(shè)計生產(chǎn)能力 50 多億立方米，2014 年規(guī)模以上商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)累計產(chǎn)量為 15.5413 億立方米。此外每年舊房改造、各項基礎(chǔ)設(shè)施改造所解體的建筑物更是難以估量，預(yù)拌混凝土行業(yè)將成為資源綜合利用的重要力量，再生骨料混凝土的應(yīng)用前景十分廣闊。本文僅就日本新近發(fā)表的《再生骨料混凝土的設(shè)計 ? 制造 ? 施工指針》（草案）作一初探，希望同行們借鑒同時期待推動我國再生骨料混凝土的研究和應(yīng)用，以達(dá)到“他山之石，可以攻玉”之目的。

[1] 野口黃文.日本建筑學(xué)會「再生骨材を用いるコンクリ－トの設(shè)計 ? 制造 ? 施工指針（案）」の概要 [J].コンクリ－ト工學(xué)，Vol.53, No.2,2015.2 第 39 號：165-171.