再生混凝土及再生砌塊在綠色建筑中的應(yīng)用研究

凌菁

摘要：混凝土在建筑工程施工以及拆除所產(chǎn)生的垃圾中占有可觀比例，采用傳統(tǒng)的填埋或堆放形式處理，不僅占用和污染土地資源，而且由于其難以在短時(shí)間內(nèi)降解，導(dǎo)致建筑垃圾的增速逐漸超出了資源環(huán)境的承載力。本文基于對(duì)綠色建筑以及再生材料利用的闡釋，介紹了再生混凝土以及再生砌塊的制備工藝和力學(xué)性能特征，探討了將其運(yùn)用于綠色建筑施工時(shí)，需要掌握的技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：綠色建筑;再生材料;工藝原理;應(yīng)用技術(shù)

綠色建筑理念旨在減輕資源環(huán)境的負(fù)擔(dān)并保持生態(tài)系統(tǒng)的完整性，而混凝土作為建筑工程施工中使用比例最大的材料，能否對(duì)其實(shí)現(xiàn)再利用，不僅事關(guān)資源的優(yōu)化利用，還對(duì)節(jié)能、控制建筑全壽命周期污染物排放意義重大。

一、綠色建筑以及再生材料的利用

近年來(lái)人們對(duì)于自身活動(dòng)造成的環(huán)境劣化、資源過(guò)度消耗，有了更加客觀的認(rèn)知，因此以資源環(huán)境的承載力來(lái)制定社會(huì)總體能耗、自然資源開(kāi)發(fā)利用以及污染物排放總量的控制規(guī)劃，成為了絕大部分國(guó)家和地區(qū)的共識(shí)。在這一背景下，為了滿足人們的建筑使用需求和優(yōu)化生活環(huán)境，依靠技術(shù)進(jìn)步以及新材料的研發(fā)，誕生了綠色建筑的理念。力圖提高建筑工程產(chǎn)業(yè)鏈的資源環(huán)境效益，通過(guò)運(yùn)用節(jié)能技術(shù)、材料以及提升再生材料的使用比例，從多個(gè)方面達(dá)到降低資源環(huán)境負(fù)擔(dān)的目的。依據(jù)現(xiàn)行的綠色建筑相關(guān)技術(shù)規(guī)范，當(dāng)項(xiàng)目可再生或可循環(huán)利用的材料所占比例高于30%時(shí)，才能夠被認(rèn)可為綠色建筑。此外，對(duì)于綠色建筑的節(jié)能效果以及綠色建材的成分、各項(xiàng)性能指標(biāo)，也有非常明確的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。目前在再生材料的應(yīng)用方面，由于混凝土在建筑工程中的用量、比例都明顯高于其它材料，加之廢棄混凝土處理帶來(lái)的問(wèn)題，所以將廢棄混凝土處理和加工成可以再利用的建筑工程材料，是最受關(guān)注的研究課題之一。

二、再生混凝土和再生砌塊的制備工藝與性能特征

（一）再生混凝土及其生產(chǎn)工藝

再生混凝土的生產(chǎn)技術(shù)主要是將建筑工程施工或者老舊建筑破拆產(chǎn)生的廢棄混凝土進(jìn)行加工，最終使之成為混凝土制備所需的骨料，根據(jù)新的混凝土使用要求，部分或者全部替代傳統(tǒng)的天然砂石等骨料。在再生混凝土骨料的加工過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)如圖1所示的多個(gè)工藝流程，通過(guò)其中的粉碎和篩分工序，能夠制備出不同粒徑的骨料，可供建筑工程施工中的混凝土拌合選用。

（二）再生混凝土骨料的性能特征

再生混凝土骨料當(dāng)中包含了水泥砂漿等復(fù)雜的成分，因此其力學(xué)和物理性能與傳統(tǒng)的混凝土骨料有所區(qū)別，在綠色建筑工程施工中使用時(shí)，必需充分了解其性能特征并進(jìn)行必要的試驗(yàn)，才能夠確保使用了再生混凝土及其制品的構(gòu)件的強(qiáng)度等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。首先由于在粉碎過(guò)程中采用了機(jī)械擠壓和沖擊的方式，因此再生混凝土骨料的微觀結(jié)構(gòu)存在大量裂隙，導(dǎo)致其吸水率偏高且強(qiáng)度遜于天然骨料[1]。其次由于自身的成分相對(duì)復(fù)雜，而且表觀極不規(guī)則，所以再生混凝土骨料與水泥漿的結(jié)合度相對(duì)較差，在新拌混凝土的固化過(guò)程中有著較高的收縮率。此外再生混凝土骨料因自身強(qiáng)度差、吸水率和孔隙率高等特點(diǎn)，造成新拌混凝土的后期強(qiáng)度低于普通混凝土。

（三）再生砌塊的制備工藝和性能特征

制做再生砌塊并將其用于建筑的墻體施工，是再生混凝土骨料的主要應(yīng)用方式，既可以提高建筑固體廢棄物的利用率，又能夠基于節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)出成本低廉的綠色建材。將建筑垃圾加工為再生混凝土，進(jìn)而生產(chǎn)再生砌塊的工藝流程詳見(jiàn)圖1所示，除了使用再生骨料替代天然材料，為了彌補(bǔ)再生混凝土在力學(xué)、工藝等性能上的差距，通常需要通過(guò)添加纖維材料、再生玻璃顆粒以及外加劑，優(yōu)化新拌混凝土的性能和再生砌塊的強(qiáng)度、導(dǎo)熱率等指標(biāo)，使之達(dá)到綠色建筑的相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前空心再生砌塊的抗壓、抗剪等力學(xué)性能已經(jīng)與普通混凝土砌塊相當(dāng)，再生混凝土骨料的使用率可以達(dá)到30%～70%，導(dǎo)熱率約為3.3，完全符合綠色建筑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此再生混凝土及再生砌塊有著非常好的應(yīng)用前景。

三、綠色建筑施工中再生混凝土相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

（一）再生骨料的替代率

理論上再生混凝土骨料的替代率越高，則意味著廢棄混凝土的再利用量越大，在廢舊建筑物拆除與新施工工程量雙雙快速增長(zhǎng)的背景下，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提升建筑產(chǎn)業(yè)鏈的資源環(huán)境效益意義重大，目前建筑物拆除產(chǎn)生的固態(tài)垃圾構(gòu)成詳見(jiàn)圖2所示。但由于再生混凝土骨料的力學(xué)、物理性能存在一定的缺陷，因此必需均衡施工技術(shù)要求和環(huán)境保護(hù)的需要，將再生骨料的替代率控制在合理的水平[2]。在工程施工實(shí)踐中，應(yīng)基于對(duì)不同粗、細(xì)再生骨料替代率混凝土各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試和分析，確定最終的技術(shù)方案。根據(jù)目前的研究資料顯示，細(xì)骨料的替代率應(yīng)控制在60%以下為宜，否則會(huì)出現(xiàn)混凝土固化后抗壓強(qiáng)度顯著下降的現(xiàn)象，而粗骨料的替代率則保持在35%左右。

（二）級(jí)配與配比設(shè)計(jì)

骨料的級(jí)配選擇與配比優(yōu)化，決定了再生砌塊的性能能否達(dá)到綠色建筑的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在針對(duì)具體工程制定砌塊的制備工藝方案時(shí)，首先原則上要保障再生材料使用率達(dá)到總量的30%。其次在依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范初步計(jì)算出粗細(xì)骨料的級(jí)配與混凝土配比之后，應(yīng)基于試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其力學(xué)、工藝性能是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求。在必要時(shí)選擇添加纖維材料改善其力學(xué)性能，或者利用外加劑調(diào)節(jié)其固化周期和工藝性能。此外還應(yīng)結(jié)合綠色建筑的節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)再生砌塊的節(jié)能效果，確保其導(dǎo)熱率達(dá)到要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

再生混凝土技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于控制建筑固體垃圾、污染物排放以及減少能源消耗都有非常積極的作用，探索將其應(yīng)用于綠色建筑施工，不僅有助于實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展理念，還能優(yōu)化建筑工程的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)全社會(huì)資源環(huán)境效益的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉敏.基于再生混凝土及再生砌塊在綠色建筑中的應(yīng)用研究[J].四川水泥，2017（8）.

[2]李偉.再生混凝土及再生砌塊在綠色建筑中的應(yīng)用研究[J].節(jié)能，2019（5）.

（作者單位：南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）