再生混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析

黃 坤，黃 杰

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，長春 130114）

隨著全球建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國對于建筑材料的需求也急劇增加。目前，全世界混凝土的需求量約為28億m3，其中我國的混凝土年需求量達(dá)到13億m3，約占世界總量的46%。在混凝土原材料中，骨料占混凝土總量的75%左右，骨料主要來源于開山取石，人們將其加工成砂石料，或者直接挖取河道中的砂、卵石及礫石。但是，這樣不僅破壞自然環(huán)境，也嚴(yán)重影響建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此對于混凝土的回收與再利用便成為重之又重[1-2]。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生的建筑垃圾達(dá)24億t左右，預(yù)計到2020年，我國建筑垃圾將達(dá)到50億t左右。目前，絕大部分廢棄混凝土采取露天堆放、埋填于地勢低洼處等方式，未經(jīng)任何處理，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費。

1 廢棄混凝土再利用現(xiàn)狀

再生混凝土骨料是指廢棄混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗與分級處理后，按照一定的比例搭配混合形成的再生骨料[3]。其可按照粒徑大小分為再生粗骨料（大于5.00 mm）與再生細(xì)骨料（0.16～5.00 mm）。由于天然骨料為不可再生資源，且開采天然骨料勢必會對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，所以對混凝土再生利用的研究與開發(fā)便顯得尤為重要。這樣能夠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，有助于實現(xiàn)建筑資源的高效利用和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

1.1 國外情況

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，歐美、日本等國重建家園，便著手于廢棄混凝土的相關(guān)研究。1976年，國際材料與結(jié)構(gòu)研究實驗聯(lián)合會（RILEM）便成立了混凝土拆除與再生利用委員會，并在哥本哈根召開了以再生混凝土為主題的會議。世界可持續(xù)發(fā)展組織也將再生建材列為重要研究課題。近些年來，再生混凝土已引起眾多國家重視。

日本、荷蘭等國家國土面積較小，資源相對匱乏，因而十分重視從廢棄混凝土中回收利用再生集料。1977年，日本政府便制定了《再生混凝土和再生骨料使用規(guī)范》，并在全國各地相繼建設(shè)已處理建筑垃圾為主的再生混凝土加工廠。而后日本政府又于1991年制定了《資源重新利用促進(jìn)法》，同時將施工過程中產(chǎn)生的建筑垃圾的處理辦法進(jìn)一步細(xì)化。據(jù)日本建設(shè)省統(tǒng)計，至2005年日本建筑廢棄物的總利用率達(dá)到85%，其中建筑垃圾粉碎廢混凝土的排放量約為3 200萬t，廢混凝土再利用高達(dá)3 100多萬t，廢棄再利用率竟達(dá)98%。但絕大部分用于修筑公路路基。此外，日本對于再生混凝土的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，如吸水性、強度、配合比、收縮性、碳化和抗凍性等。

德國則是最早對廢棄混凝土開展再生利用研究的國家之一，并且相繼頒布了《再生利用法》《混凝土再生骨料應(yīng)用指南》等，要求再生混凝土要符合天然混凝土的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計，1994年德國的廢棄混凝土排放量為4 500萬t，再生利用870 萬t。其中大部分用作公路路基基材。德國的雙層混凝土道路便采用了再生混凝土。

1.2 國內(nèi)情況

我國對于建筑垃圾的處理研究起步較晚，因而對再生混凝土的開發(fā)落后于發(fā)達(dá)國家。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市空間不斷擴(kuò)大，建筑垃圾也與日俱增?，F(xiàn)階段，我國大部分建筑垃圾都未經(jīng)處理直接露天堆放或者填埋，對土壤、水體和大氣造成了極大的污染。這成為城市發(fā)展中必須重視的問題。有關(guān)資料顯示，上海每年產(chǎn)生大約800萬t廢棄混凝土，南京在2004年僅舊城改造就產(chǎn)生了數(shù)百萬噸的建筑垃圾，香港每年產(chǎn)生1 200萬t建筑垃圾，其中廢棄混凝土就有400～600萬t。伴隨著建筑業(yè)與交通道路的飛速發(fā)展，廢棄混凝土排放量還將持續(xù)增加。

目前，國內(nèi)對于再生骨料還處于研究和摸索階段，缺乏較為系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。由于相關(guān)廢棄混凝土的基礎(chǔ)指標(biāo)和有關(guān)技術(shù)參數(shù)尚未完備，所以再生混凝土的應(yīng)用和推廣還存在諸多問題，還需要對廢棄混凝土進(jìn)行系統(tǒng)研究。

雖然我國的再生混凝土研究還處于摸索階段，但是在部分再生混凝土應(yīng)用工程中，其還是取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在合寧高速的日程維護(hù)中，再生骨料代替了80%的天然骨料，每年節(jié)約運輸成本130萬元，同時節(jié)省廢料占地費67～75萬元。北京城建集團(tuán)回收大量建筑廢料，用于砌筑砂漿、細(xì)石混凝土樓地面和混凝土墊層，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 再生混凝土的基本性能

2.1 抗壓性能

再生混凝土的強度與很多因素有著密切的聯(lián)系，如再生骨料破碎工藝、取代率以及再生混凝土的配合比等。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)再生骨料取代率由25%上升至100%時，再生混凝土28 d抗壓強度較之同等配合比的普通混凝土降低30%[4]。不同配合比的再生混凝土強度不同，同時也存在各自適宜的粉煤灰參量，粉煤灰在一定范圍內(nèi)可以提高再生混凝土的抗壓強度。

2.2 抗拉性能

與同配合比的普通混凝土相比，再生混凝土的抗拉強度較低。經(jīng)試驗，完全使用廢棄混凝土再生骨料配置的混凝土與天然骨料配置的混凝土相比，抗拉強度下降12%，且劈裂抗拉強度公式并不適合再生混凝土。

2.3 耐久性能

混凝土的耐久性指標(biāo)包括抗?jié)B性、抗凍性和抗腐蝕性等。在破碎過程中，再生骨料內(nèi)部會產(chǎn)生裂縫，大大增加了再生混凝土的孔隙率，導(dǎo)致再生混凝土與普通混凝土相比抗?jié)B性較差，但是添加適當(dāng)?shù)耐饧觿p水劑、引氣劑等）可以提高再生混凝土的抗?jié)B性能。再生骨料孔隙率高，很容易吸水飽和。30 min飽和程度就能達(dá)到95%。正因如此，再生混凝土更容易發(fā)生凍融破壞，導(dǎo)致其抗凍性明顯低于普通混凝土。鄧壽昌等研究發(fā)現(xiàn),再生混凝土的預(yù)養(yǎng)護(hù)齡期越長，抗凍性能越好，同時減低水灰比、減少再生粗骨料最大粒徑均能提高再生混凝土的抗凍性能[5]。

3 結(jié)語

再生混凝土的研究符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，其應(yīng)用前景廣闊。但是，我國對于再生混凝土的研究起步較晚，缺乏系統(tǒng)的研究分析，在大規(guī)模應(yīng)用上仍有許多問題需要解決。

一是再生骨料自身存在差異性，由于廢棄混凝土所采用的水泥、天然骨料、外加劑與破碎方式不同，再生骨料個體差異較大。這對再生混凝土強度有一定影響，所以需要完善再生骨料的研究與應(yīng)用規(guī)范體系。二是廢棄混凝土破碎工藝落后，再生骨料在破碎過程中內(nèi)部會產(chǎn)生裂縫導(dǎo)致再生混凝土抗壓強度較低，需要同步開發(fā)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，建設(shè)工廠化生產(chǎn)作業(yè)流水線。

三是再生混凝土直接生產(chǎn)成本較高，每立方米再生混凝土的直接成本比普通混凝土高出17.8%，雖然再生混凝土的綜合效益要高于普通混凝土，但是單從生產(chǎn)成本上看與普通混凝土相比并沒有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，這也是我國再生混凝土利用率低的重要原因。四是國家要加大對再生混凝土的政策和法律支持，加大綠色工程的經(jīng)濟(jì)補貼、扶持力度。生產(chǎn)過程需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，以便最終實現(xiàn)規(guī)模化和商業(yè)化。