建筑垃圾再生骨料在綠色混凝土中的應(yīng)用推廣

廖天

（海南瑞澤新型建材股份有限公司 海南省三亞市 572011）

1 引言

近些年來我國工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，使建筑行業(yè)達(dá)到了一個(gè)新的高度，不僅對(duì)資源的要求更高，建筑手藝也隨之提升，在這個(gè)更新?lián)Q代的過程中，必然有淘汰的材料和建筑，導(dǎo)致產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，而這些建筑垃圾并沒有什么有效的解決方式，目前廣泛的把建筑垃圾用送到遠(yuǎn)離城市的區(qū)域。可是這些建筑垃圾不但占據(jù)了很大范圍的自然用地和農(nóng)耕用地，還會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成破壞。相關(guān)科研人員表示，建筑垃圾從另一方面來講是放錯(cuò)地方的資源，通過一系列系統(tǒng)性的進(jìn)化系統(tǒng)，可以再次利用，造福人類。在建筑混凝土中就可以通過建筑垃圾的廢棄黏土磚進(jìn)行骨料的再生，解決混凝土的粗骨料制作問題。

2 建筑垃圾的構(gòu)成和利用現(xiàn)狀

2.1 建筑垃圾的構(gòu)成

建筑垃圾的種類各式各樣，成分也因?yàn)榻ㄖ牧系牟煌卜N類多樣。而建筑物主要成分是混凝土，這些廢棄的混凝土在拆除之后通過技術(shù)加工制成特殊的再生骨料，可以用于道路鋪設(shè)，制作墊層，進(jìn)行再生利用混凝土的制作，以及其他混凝土產(chǎn)品的制作。這種提取出來的粗骨料在承重和抗壓上起到一定的作用。除了分離出來的混凝土，建筑物和構(gòu)筑物還有大量的砌體結(jié)構(gòu)可以利用。這些砌體結(jié)構(gòu)的成分是大量的瓦片、沙土、磚塊、砂漿，可以直接再利用的成分很少，需要進(jìn)行特殊分類和使用新型的運(yùn)作方式來提高再利用的量。

2.2 建筑垃圾的利用現(xiàn)狀

歐美發(fā)達(dá)國家以及亞洲的日本、韓國等，在建筑垃圾的再利用方面已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。像是德國擁有世界上最高效的垃圾回收處理再利用系統(tǒng)，德國非常重視垃圾經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)資源的再利用有了不少資金投入，從源頭上遏制了垃圾的排放，使整個(gè)國家資源利用高效，低碳環(huán)保。我國因?yàn)榉鶈T遼闊，資源充足，所以在很大的程度上沒有意識(shí)到資源再利用的重要性，在資源再生方面起步較晚。隨著改革開放工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國家政策引導(dǎo)了一系列節(jié)能減排的方案，大大促使了資源再利用的產(chǎn)生，并且建設(shè)部、環(huán)保部先后出臺(tái)相關(guān)政策，來保證資源再利用的實(shí)施。

目前，我國在建筑垃圾回收方面有了一定技術(shù)，道路、管道、護(hù)坡材料等已采用建筑垃圾再生骨料混凝土，而且已初步使用在城市建設(shè)過程中。

3 再生骨料混凝土的理念及應(yīng)用

3.1 再生混凝土的理念

再生混凝土也稱之為再生骨料混凝土，是通過建筑物或者構(gòu)筑物拆解后的廢棄物通過機(jī)器分級(jí)破碎成一定粒度的骨料，一定程度上代替全部或者是部分混凝土中合成的砂石，制作而成的新型綠色混凝土。再生混凝土的出現(xiàn)是建筑材料資源利用化的體現(xiàn)，是響應(yīng)國家政策，協(xié)調(diào)生態(tài)平衡的重要舉措，同時(shí)也保障了我國資源再利用，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的理念，如圖1所示。

圖1 再生骨料的生產(chǎn)工藝流程圖

3.2 再生混凝土的研究和應(yīng)用

制作混凝土?xí)r需要大量的礦物原料，進(jìn)行大量開采不但會(huì)耗費(fèi)人力物力，還會(huì)破壞自然環(huán)境，影響生態(tài)平衡。在20世紀(jì)40年代時(shí)，世界各國對(duì)建筑垃圾再生骨料的再次利用進(jìn)行了初步研究。到了70年代時(shí)，國際材料和研究試驗(yàn)聯(lián)合會(huì)成立了“混凝土的拆除與再利用技術(shù)委員會(huì)”，通過不斷研究，把混凝土再利用的理論初次在公路建設(shè)上使用，但是技術(shù)委員會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久度規(guī)定了相關(guān)指標(biāo)，保證正常使用的穩(wěn)定和安全。后來隨著微波技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在公路上的廢棄混凝土可以完全回收和利用，通過研發(fā)出的一系列完整的回收加工再利用機(jī)器設(shè)備，完善的實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的粉碎、攪拌、混合，制作出再生混凝土。詳細(xì)步驟如圖2所示。

我國的起步雖然遲，但是我國的技術(shù)革新速度飛快，通過建材企業(yè)的聯(lián)合研究，國家政策的支持和引導(dǎo)，在較短時(shí)間內(nèi)使再生混凝土技術(shù)得到完善。除此之外，各大高校的建材專業(yè)通過協(xié)力研究，解決了再生混凝土耐久性不足，廢棄瓦料制作再生混凝土?xí)r的提取成分等問題。我國的部分一線城市，通過開展試點(diǎn)，成功開展高性能再生混凝土的應(yīng)用，在沿海地區(qū)深度推廣，大大提高了建筑垃圾的利用率，取得巨大的成功。

3.3 再生混凝土的可持續(xù)發(fā)展

當(dāng)今社會(huì)隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，混凝土起到了至關(guān)重要的作用。因?yàn)榛炷恋母咝詢r(jià)比，混凝土被廣泛應(yīng)用在各種工程項(xiàng)目，并且呈一種逐年增加的趨勢。

圖2 再生混凝土的制作流程圖

混凝土制造的原理是通過一定的混合比例把骨料和水，添加一定的外加劑和摻合料進(jìn)行混合、攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而成。因?yàn)榛炷恋闹圃斓脑牧夏壳昂軓V泛，這些骨料可以通過開采山巖以及大型水域的沉底泥沙過濾篩選獲得。但是，之前的開采缺乏保護(hù)意識(shí)，所以使大量自然環(huán)境被破壞，如果繼續(xù)這樣開采下去，即便我國幅員遼闊，資源豐富，我國最終將變成資源枯竭型國家。所以為了“節(jié)能減排”的理念，推行資源再利用的實(shí)施，是當(dāng)前符合可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

4 再生混凝土不同因素的影響分析

4.1 再生混凝土的影響因素分析

4.1.1 砂率對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的百分率，砂率通過改變骨料的表面積粗糙程度，來影響混凝土的攪拌物的和易性。所以在確定砂率的使用原則上，優(yōu)先選用在保證混凝土攪拌物的粘聚性和流動(dòng)性的前提下，使用水泥漿最省時(shí)的砂率。

隨著砂率的增加，混凝土的強(qiáng)度先增高再降低。在0.47這個(gè)值之間有個(gè)最大臨界值，不管是緊實(shí)度還是和易性都是最好的。當(dāng)?shù)陀谂R界值時(shí)，因?yàn)榭障峨S之變大，所以填進(jìn)去的砂石比重更大，所以混凝土更加密實(shí)，承重能力也得到提高。當(dāng)砂率大于0.47時(shí)，因?yàn)楣橇系氖褂昧繙p少，材料的稠度急劇下降，所以制品的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)想的結(jié)果。

4.1.2 水泥摻量對(duì)制品性能的影響

水泥摻量就是1立方混凝土中水泥用量，水灰比=w/c，c即為水泥用量，可以根據(jù)混凝土的流動(dòng)性來控制用水量，從而控制混凝土產(chǎn)品的牢固性和穩(wěn)定性。相比較天然骨料制作的混凝土和建筑垃圾再利用生成的混凝土，研究發(fā)現(xiàn)再生的混凝土的制品強(qiáng)度遠(yuǎn)大于天然骨料所配置的混凝土。

除此之外，紅磚類的再生骨料完全可以取代相關(guān)混凝土建造的天然骨料，并且相比于一般的塌落程度，再生水泥的使用量越多，越能提升制品的強(qiáng)度和應(yīng)用范圍，并且生態(tài)環(huán)境也會(huì)隨著再利用有所提升。

4.1.3 再生骨料對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響

因?yàn)樵偕橇嫌兄烊还橇线_(dá)不到的吸水性和筒壓強(qiáng)度，在相同的測試條件下，紅磚類和混凝土類的再生骨料的取代率的差距變化是明顯的。

研究表明，再生混凝土的強(qiáng)度隨著再生骨料的取代率的增加呈現(xiàn)著下降的趨勢，但是再生骨料的使用程度越多，整體制件的含水量就隨之上升，原因是再生骨料的制作過程中出現(xiàn)了二次破碎，使骨料制件出現(xiàn)了多重的裂紋，在和水混合的過程中水灰比過大，最終導(dǎo)致再生混凝土的制品強(qiáng)度下降。所以在保證再生骨料混凝土的強(qiáng)度的前提下，需要盡可能的減少再生骨料的摻入，使制件可以滿足工程所需的要求，又可以多次重復(fù)再利用。

4.2 再生混凝土配合比設(shè)計(jì)和市場

4.2.1 正交設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析

把水泥摻量、再生粗骨料取代率、再生細(xì)骨料取代率設(shè)置為三個(gè)制約因素，進(jìn)行正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行極差分析。如圖3所示。

圖3 正交設(shè)計(jì)的極差分析

分析結(jié)果表明，影響因素的順序依次是水泥大于再生細(xì)骨料大于再生粗骨料，其他因素造成的影響較小，但是在資源利用率這方面還有待提升。

4.2.2 市場分析

通過分析當(dāng)今材料的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，再生骨料擁有可以滿足實(shí)際的豐富來源。并且建筑再生骨料混凝土的材料成本大約每平米182元，相比天然骨料的開采加工的費(fèi)用，還節(jié)省人力物力，有很大的優(yōu)勢，并且骨料的再利用大大減少了環(huán)境的負(fù)擔(dān)，擁有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。未來市場制造再生混凝土的機(jī)器將快速更新?lián)Q代，資源再利用也將成為建筑行業(yè)的主流，在以后的建筑中起到越來越重要的作用。

5 結(jié)語

通過對(duì)再生骨料的探討論證，對(duì)混凝土的原料以及制件的強(qiáng)度、耐久度等相關(guān)測試，再生混凝土的再生骨料完全可以對(duì)天然骨料進(jìn)行替代，不但節(jié)省資源和經(jīng)濟(jì)，還有效的提高了性能，是遵循可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，對(duì)未來建筑行業(yè)有著重大意義。

[1]林志偉.基于綜合利用建筑垃圾再生骨料混凝土的研究[D].昆明理工大學(xué)，2007.

[2]杜朝華.建筑垃圾再生骨料混凝土及構(gòu)件受力性能研究[D].鄭州大學(xué)，2012.

[3]權(quán)宗剛.地震后建筑垃圾資源化技術(shù)及其在重建中的應(yīng)用探討[C].房建材料與綠色建筑，2009：92～95.