經(jīng)驗(yàn)交流：我國(guó)再生混凝土研究現(xiàn)狀的綜述
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁
摘要:為了推動(dòng)再生混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用,本文在查閱量相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,對(duì)再生混凝土的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)、分析,為推動(dòng)再生混凝土的進(jìn)一步研究提供初步的理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:再生混凝土;再生骨料;研究現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)固體廢棄物中，建筑廢棄物獨(dú)占40%，其中廢棄混凝土堪稱建筑廢棄物排放量最者。近二三十年來，隨著世界范圍內(nèi)城市化進(jìn)程的加快，對(duì)原有建筑物的拆除、改造工程與日俱增。根據(jù)1996年在英國(guó)召開的混凝土?xí)h上通過的資料，全世界廢棄混凝土年產(chǎn)生量高達(dá)10億噸以上。建筑廢棄物多數(shù)堆積在城市郊區(qū)的公路、河道、溝壑附近。如此做法會(huì)惡化環(huán)境，帶來嚴(yán)重的二次污染。另外，堆放混凝土廢棄物會(huì)占用片場(chǎng)地，對(duì)于土地和空間日趨寶貴的城市是一種極的威脅，限制城市的發(fā)展空間，漸有垃圾包圍城市之勢(shì)！
混凝土原材料中用量最的砂石曾被人們認(rèn)為是用之不竭的而隨意開采。結(jié)果造成山體滑坡、河床改道，破壞了骨料原生地生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。并且天然砂石的形成需要經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，目前我們已經(jīng)面臨天然骨料的短缺，就像面臨煤炭、石油、天然氣短缺一樣。我國(guó)優(yōu)質(zhì)的天然骨料（河砂、卵石）在有些地區(qū)已枯竭，許多地區(qū)合格的混凝土用砂供應(yīng)緊張，一些城市已找不到高性能混凝土用砂。
總之，廢棄混凝土的再生利用已成為一項(xiàng)迫切需要解決的課題。將廢棄混凝土破碎作為再生骨料既能解決天然骨料資源緊缺問題，保護(hù)骨料產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境，又能解決城市廢棄物的堆放、占地和環(huán)境污染等問題，可見廢棄混凝土的再生利用有著很顯著的社會(huì)效益。利用再生骨料是當(dāng)今世界眾多國(guó)家可持續(xù)戰(zhàn)略追求目標(biāo)之一，也是發(fā)展綠色混凝土的主要措施。[1]
再生混凝土是指將廢棄的混凝土經(jīng)裂解、破碎、清理、篩分后制成混凝土骨料，全部或部分代替天然骨料配制而成的新混凝土。這是目前最常見的再生利用方法，生產(chǎn)再生混凝土骨料所用的原始混凝土稱為原生混凝土。
我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展比發(fā)達(dá)國(guó)家滯后約半個(gè)世紀(jì)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)廢棄混凝土的研究還不夠深入。而且，廢棄水泥混凝土再利用需要經(jīng)過一系列的加工和分離處理，成本相對(duì)較高，這又進(jìn)一步妨礙了廢棄混凝土利用的研究和使用進(jìn)程。
目前，國(guó)內(nèi)數(shù)十家研究機(jī)構(gòu)和學(xué)開展了再生混凝土的研究，如東南學(xué)、武漢理工學(xué)、華中科技學(xué)、北京建工學(xué)院等已經(jīng)開展利用城市垃圾制取燒結(jié)磚和再生混凝土技術(shù)的研發(fā)。如同濟(jì)學(xué)開展了將水泥混凝土廢棄物用于道路工程基層、面層、土基及防護(hù)工程的研究，并在河南湖北等地的舊路改造中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，還在同濟(jì)學(xué)校內(nèi)采用水泥混凝土廢棄物加工料建設(shè)了一條道路。上海市政工程局以再生混凝土為水泥穩(wěn)定碎石骨料，作為高等級(jí)公路面層下的主要承重層，最近在滬太路改造工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)獲得的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，上海市市政局已著手開展再生混凝土的標(biāo)準(zhǔn)化工作。[2]總之雖然我國(guó)對(duì)再生混凝土的研究起步較晚，多還處在試驗(yàn)室階段，但也取得了相應(yīng)的成果。
一、原材料相同而配合比不同（強(qiáng)度等級(jí)不同）的原生混凝土破碎而得到的不同再生骨料
在實(shí)際工程中，混凝土原材料（膠凝材料和原生骨料）基本上是相同的，只是混凝土的配合比不同，原材料相同而配合比不同的原生混凝土破碎后所得到的不同再生骨料之間性質(zhì)存在何種差異？中南學(xué)土木研究學(xué)院就這一問題作了探討。結(jié)論是與原生骨料相比，經(jīng)人工破碎而得到的再生骨料視密度小，吸水率與壓碎指標(biāo)，含泥量，顆粒偏粗；由原材料相同而配合比不同（強(qiáng)度等級(jí)不同）的原生混凝土破碎而得到的不同再生骨料，其性質(zhì)間存在的差異很小。該結(jié)論對(duì)于減小再生骨料與再生混凝土的質(zhì)量波動(dòng)是非常有意義的。
二、再生粗骨料不同取代率對(duì)混凝土和易性及強(qiáng)度的影響規(guī)律分析
云南農(nóng)業(yè)學(xué)對(duì)再生骨料不同取代率對(duì)混凝土和易性及強(qiáng)度的影響規(guī)律的研究，得到的結(jié)論是：隨著再生粗骨料取代率的不斷增，再生混凝土的流動(dòng)性將有所降低，但變化不，而粘聚性和保水性將明顯得到改善；再生粗骨料取代率在0-50%變動(dòng)時(shí)，對(duì)再生混凝土的強(qiáng)度影響較小，但超過此范圍時(shí)，將顯著降低混凝土強(qiáng)度[4]。
三、不同齡期再生骨料對(duì)再生混凝土性能的影響
浙江學(xué)郭昌生等在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制備一批原生混凝土，分別養(yǎng)護(hù)1d,28d,111d,采用顎式破碎機(jī)將其破碎制成再生骨料后分別制成再生混凝土，以研究不同齡期原生混凝土制得的再生骨料中水泥水化程度對(duì)再生混凝土性能的影響。結(jié)論是：1d齡期再生骨料中含有量未水化的水泥，其在混凝土中可以繼續(xù)水化，從而對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響。而對(duì)于28天與111天齡期再生骨料而言，其中水泥水化已基本完成，水泥的繼續(xù)水化對(duì)再生混凝土的強(qiáng)度貢獻(xiàn)甚微，此時(shí)，再生骨料的強(qiáng)度成為影響再生混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。
四、不同來源再生骨料的基本性能及其對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響
麗水學(xué)院的王智威對(duì)于不同來源再生骨料的基本性能及對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響一題的研究，結(jié)論表明：與天然骨料相比，不同來源再生骨料均具有密度低、吸水率，壓碎指標(biāo)等特點(diǎn)；不同來源再生骨料的基本性能之間存在一定的差異，對(duì)于老化比較嚴(yán)重的廢棄混凝土，其密度相對(duì)較低，吸水率較高。隨著廢棄混凝土原始強(qiáng)度的增加，再生骨料的密度增加，吸水率降低，但總體說來這些差異不；對(duì)于普通強(qiáng)度再生混凝土，不同來源再生骨料對(duì)其抗壓強(qiáng)度影響不。
五、再生骨料基本性質(zhì)及對(duì)混凝土性能的影響
華僑學(xué)陳瑩等通過系列試驗(yàn)得出結(jié)論：再生骨料表面包裹的水泥砂漿較巖石強(qiáng)度小，孔隙，并且再生骨料在混凝土塊解體破碎過程中產(chǎn)生量微裂縫，因此再生骨料較普通骨料表觀密度小，吸水率，強(qiáng)度低；隨著在生骨料顆粒粒徑的減小，顆粒間的空隙率增。為保證再生骨料的正常生產(chǎn)性能，應(yīng)特別注意再生骨料的高吸水率問題；相對(duì)配比條件下，再生骨料將降低新拌混凝土的流動(dòng)性，但粘聚性和保水性良好。再生骨料雖強(qiáng)度較天然骨料強(qiáng)度低，但因再生骨料粗糙，吸水率，與水泥砂漿界面粘結(jié)狀況改善，可以部分補(bǔ)償因骨料自身強(qiáng)度低對(duì)硬化混凝土強(qiáng)度形成的不利影響，因此，再生混凝土比天然骨料混凝土抗壓強(qiáng)度略有降低。[7]
再生骨料的外形介于碎石與卵石之間，與天然骨料相比，其針片狀顆粒含量較少，這一特點(diǎn)可以減少骨料的空隙率，同時(shí)提高再生混凝土的抗壓強(qiáng)度。為獲得最佳顆粒級(jí)配，再生骨料應(yīng)用于混凝土前，應(yīng)先過篩分級(jí)，使用時(shí)根據(jù)連續(xù)級(jí)配或單粒粒級(jí)的技術(shù)要求將不同粒徑范圍的骨料顆粒均勻混合。符合《建筑用卵石、碎石GB/T14685-2001》要求的再生骨料用于配制混凝土[8]。
六、高性能再生混凝土的試驗(yàn)研究
高性能混凝土（HPC）是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在幅度提高混凝土組分性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)在混凝土技術(shù)，在嚴(yán)格的質(zhì)量管理下制成的。除了水泥、水、骨料以外，必須摻入足夠數(shù)量的細(xì)摻合料與高效減水劑。具有良好的耐久性、工作性、力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)合理性，是混凝土未來的發(fā)展重點(diǎn)。
用再生骨料（RA）配置的HPC形成高性能再生骨料混凝土(HPRAC), 同樣具有普通HPC的優(yōu)良力學(xué)性能和耐久性。通過對(duì)界面過渡區(qū)的微觀分析，HPRAC水泥石基本較為密實(shí)，空隙很小，在界面過渡區(qū)盡管也有少量氫氧化鈣晶體，但絕部分空間還是被致密的水化產(chǎn)物占據(jù)，因而試驗(yàn)配制的HPRAC具有良好的力學(xué)性能和耐久性。
七、廢棄混凝土回收利用的經(jīng)濟(jì)分析
研究人員亦運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原理，進(jìn)行了廢棄混凝土回收利用的經(jīng)濟(jì)分析，探討了城市廢棄混凝土的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，在施工單位、區(qū)域和自然生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)不同層面上分別建立了城市廢棄混凝土利用的小循環(huán)、中循環(huán)和循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。完成這一科學(xué)的循環(huán)需要具備豐富穩(wěn)定的廢棄混凝土來源；需要制訂再生骨料利用規(guī)范；要求整個(gè)社會(huì)技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，資源實(shí)現(xiàn)跨產(chǎn)業(yè)循環(huán)利用。在科研上，廢棄混凝土的循環(huán)再利用已完成科學(xué)的論證。但在實(shí)際應(yīng)用中，建筑垃圾的循環(huán)再生應(yīng)用多處于試驗(yàn)狀態(tài)，缺乏系統(tǒng)的應(yīng)用，技術(shù)上缺乏完善的再生骨料和再生骨料混凝土的技術(shù)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)。在工廠設(shè)備的普及上，國(guó)家立法上，研究成果的經(jīng)濟(jì)可行性上都需要我們?nèi)ケM快完善。因此在我國(guó)，再生混凝土的利用上有較的發(fā)展空間。
綜上所述，再生混凝土對(duì)生態(tài)環(huán)境是一種貢獻(xiàn)，也是對(duì)混凝土技術(shù)一種革新，符合我們這個(gè)時(shí)代的要求，具有很好的社會(huì)環(huán)境效益，再生混凝土倡導(dǎo)的理念不僅適用于本身，而且還適用于其他不可再生材料的生產(chǎn)。再生混凝土的技術(shù)規(guī)范正在制定，再生混凝土完全可以用于一般混凝土結(jié)構(gòu)之中。
