廢棄混凝土的發展及利用

石 齊 曾春明 郭 遠

(江西省建筑材料工業科學研究設計院，江西 南昌 330001)

1 引言

21 世紀，世界建筑業行業進入高速發展。集居點建設以及水利工程發展的趨勢，基礎設施建設將增速發展，社會對混凝土的需求量迅速增加?；炷磷鳛樽畲蟮娜嗽觳牧?，原材開采對于大自然的資源占用和環境破壞，成了可持續發展的負擔。城市拆遷及工程改造成為混凝土浪費的主要原因。城市公用與民用建筑、市政設施正大量進行更新、改造過程中，混凝土用量較大，作為混凝土重要原材料的粗細骨料出現了明顯不足，將數量龐大的廢棄混凝土有效處理和利用，加工成再生粗細骨料進而配制成再生混凝土。堅持可持續發展觀，具有明顯的社會、經濟和環境效益。

再生骨料是將廢棄混凝土經過破碎、清洗、分級和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土，稱為再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土。通過再生骨料混凝土技術可實現對廢棄混凝土的再加工，使其恢復原有的性能，形成新的建材產品，從而既能使有限的資源得以再利用，又解決了部分環保問題。這是發展綠色混凝土，實現建筑資源環境可持續發展的主要措施之一。

2 再生混凝土的發展和利用現狀

我國建筑業的發展遠遠超過一些發達國家，同時對再生混凝土的開發研究晚于工業發達國家，因此我國政府也鼓勵廢棄物的研究和應用，同時國內的一些專家學者在這方面進行已加緊對再生混凝土的研究利用進行立項研究。要致力于發展循環經濟、綠色經濟、可再生資源回收、加工和再利用。可對拆除下來的廢舊混凝土現場破碎加工成商品混凝土骨料、建筑砌塊集料、道路填鋪料、三合土集料等不同用途的再生集料，使加工后的建筑垃圾成為商品，并可直接應用，大大提高了廢舊混凝土的利用效率，有效實現了拆除工程的環保化、無污染、零排放［1］。

與天然骨料相比，再生骨料的性能有較大差異。再生骨料一般是通過對廢棄混凝土破碎、篩分、清洗而獲得，因此，其不僅含有設計強度等級高低不同的混凝土成分，而且含有許多低密度的建筑材料，如粘土磚、硬化石膏的碎塊，甚至含有用于混凝土表面的找平砂漿、用于找平砂漿表面的油漆或各種裝飾涂料和其它有機物?；炷两Y構的表面在自然界中已經發生了炭化，或者經過其它腐蝕環境侵蝕后，已經變得松軟，特別是十幾年前的混凝土結構設計強度較低，因此，很難獲得高強再生骨料。

我國廢棄混凝土的研究起步晚于歐美等發達國家，國內目前的再生骨料生產工藝主要有以下幾種:

(1)我國臺灣地區采用包括油壓式履帶型碎石機和重物篩選機系統的廢棄混凝土塊破碎及處理設備，其生產工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 臺灣地區再生骨料生產工藝圖

(2)史巍和侯景鵬［2］設計了一套帶有風力分級設備的骨料再生工藝，見圖2。該工藝構思新穎，使用了風力分級裝置及吸塵設備將粒徑為0.155mm 的骨料篩分出來，為循環利用再生細骨料奠定了基礎。

(3)經對比分析國內外再生骨料的生產工藝，優化后的工藝流程如圖3 所示。

圖2 史巍和侯景鵬設計的再生骨料生產流程圖

圖3 優化后再生骨料生產流程圖

總體而言，雖然再生集料的部分性能不如天然集料，利用再生集料研制和生產的混凝土構件性能也比天然集料的差。但若通過摻加外加劑，則可以大大改善再生混凝土的性能，只要選擇合適的外加劑，再生混凝土的利用就可以十分廣泛，而且利用廢棄混凝土做集料來生產再生混凝土，對資源循環利用、凈化環境、造福社會具有重要意義。

3 再生混凝土的基本性能及存在的問題

國外的許多研究人員［3］已經論述了再生混凝土質量與原生混凝土和砂漿性能、原生混凝土損壞狀況、破碎方法和新混合料成分之間的關系。一般認為粘附在再生骨料上的基體混凝土水泥砂漿膠結料、砂漿和界面區的質量、以及基體混凝土中砂漿含量對測定再生混凝土性能中起重要影響。試驗結果表明再生混凝土強度特性受一些關鍵因素的影響，如基體混凝土強度，基體混凝土中粗細骨料的比率，基體混凝土中骨料最大粒徑與再生混凝土骨料最大粒徑之比及再生骨料的磨蝕損失和吸水性的影響。這些因素還影響水灰比、骨料最大粒徑和干拌時間對再生混凝土強度特性的作用。

3.1 再生混凝土的基本性能

(1)抗壓強度。相關試驗表明:與天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d 抗壓強度約低15%，但其相差的幅度會隨著齡期的增長而慢慢縮小。再生混凝土的強度和所使用的廢棄混凝土的強度有著緊密的聯系。在同一水灰比條件下，再生骨料強度越高再生混凝土的強度也就越高。從一般建筑物拆除下的廢棄混凝土強度在C20 左右，在水灰比為0.6 并用再生骨料完全取代天然骨料時，其28d 的抗壓強度可達到23.5MPa，完全符合普通混凝土的強度要求。

(2)抗拉強度。再生混凝土的抗拉強度和它的抗壓強度一樣，隨著齡期的增長而增長，而且再生混凝土的抗拉強度與天然骨料混凝土抗拉強度的差也隨著齡期的增長而增大，到28d 齡期后才基本不變。但是如果在再生混凝土中摻加微細硅粉和高效減水劑則能明顯提高其抗拉強度，尤其在28d 齡期以后最為明顯。

(3)工作性。再生骨料比天然骨料吸水率大、空隙多、表面粗糙度高、用漿量多。有關研究成果表明，在相同水灰比條件下，再生混凝土中再生骨料所取代的比例越高其坍落度就越小。同時，骨料表面粗糙，增大了拌和物在拌和與澆筑時的摩擦力。

(4)干縮性。由于再生混凝土使用的是吸水率大、空隙率高的再生骨料，因此它的干縮性比天然骨料混凝土要大，且其干縮的程度和干縮持續時間隨著再生骨料取代比例的增大而增大和加長。在再生骨料取代比例達到50%以上時，其干縮時間持續較長，但在50d 齡期后干縮速率十分緩慢，干縮的增量也較小。

3.2 廢棄混凝土利用存在的問題

(1)再生混凝土沒有技術標準。作為剛走向市場的新材料，再生混凝土推廣的第二個難關就是相關技術的標準目前尚未確定。沒有技術標準，就無法確保在大量生產應用中的質量穩定，再生混凝土就很難被大多數建筑承包商所接受。目前國內這些領域的標準還幾乎是一片空白。

(2)集中建立再生混凝土生產基地。有條件的城市可建立再生骨料生產廠和利用再生骨料的混凝土攪拌站或預制品加工廠，以充分利用廢棄混凝土。結合城市規劃，廠址選在廢棄混凝土存放處附近，這樣不但節約土地，而且材料來源豐富，更便于就地取材。也可將粉碎——攪拌一體機直接安放在房屋拆除現場，當場回收、利用廢棄混凝土，將其變成再生混凝土并隨即用于新建工程上，這樣可進一步降低成本。

(3)加強再生混凝土立法。加強立法，利用經濟杠桿的調節作用制定再生骨料推廣應用的強制性措施。發達國家普遍采用立法形式來保障廢棄混凝土的再生利用，國際上已召開三次有關廢棄混凝土再生利用的專題會議。歐洲一些國家在再生骨料應用方面開展的研究較早并制定了相應的“應用指南”，也有成功的工程應用實例。因此，政府在政策上要對再生骨料的回收利用給以扶持，把再生骨料的回收利用作為一個新的建筑產業。

4 再生混凝土發展方向

再生混凝土的生產和合理利用將會把建筑業、建材業的發展與保護生態環境、治理環境污染有機地結合起來，在獲得經濟效益的同時，又消納了大量垃圾，減少了污染及土地占用［4］。對于建筑用砂緊缺的城市，又解決了混凝土骨料的來源，而且不但可降低成本，又可滿足施工規范的要求。

再生混凝土目前廣泛應用于道路建設中的路基、路面、路面磚和馬牙磚等工程，在建筑工程中主要用于基礎墊層、底板、臺子、填充墻和非結構構件等抗壓強度要求不是很高的部位。由于對再生混凝土的耐久性目前尚無突破性研究，因此它還沒有被用于房屋結構中柱、梁、板等重要部位或構件。

對再生混凝土開發研究出多種產品，如制成再生混凝土預制構件、砌塊或其他產品，從而拓寬其應用道路，提高利用率。另外，若能通過摻加活性超細礦物粉(如粉煤灰、高爐礦渣、硅粉、氟石粉等)和高效減水劑等外加劑，通過一定的技術途徑對再生骨料進行改性，制成強度高、耐久性好的高性能綠色混凝土，從而廣泛應用于承重結構中，這將會有更為明顯的社會效益、經濟效益和環境效益。

5 結束語

(1)再生混凝土技術能夠從根本上解決廢棄混凝土的出路問題，既能減輕環境的污染，又能節省天然骨料資源，緩解骨料供求矛盾，減少自然資源和能源的消耗，具有顯著的社會、經濟和環境效益，符合可持續發展的要求，是發展綠色混凝土的主要途徑之一。

(2)再生混凝土實際應用的研究中，不僅要對如何提高再生混凝土強度進行研究，而且對其耐久性如抗滲性、耐磨性及抗碳化等也要進行進一步研究，從而逐步實現再生混凝土的高性能化。

(3)再生混凝土與普通混凝土在原材料、配合比以及施工工藝等方面存在較大的差別，現行普通混凝土的標準、規程等不適合再生混凝土;另一方面，由于水泥、骨料與國外使用的水泥、骨料在成分和性能上差別較大，因而不能直接使用國外的有關標準。

(4)再生骨料作為有潛在發展能力的材料，經過適當的加工處理，能夠得到符合規范要求的再生骨料。

［1］杜婷，李惠強，吳賢國.再生混凝土的研究現狀及存在問題［J］.建筑技術，2007(2):25 -27.

［2］候景鵬，史巍，宋玉普.再生混凝土技術的研究開發與應用推廣［J］.建筑技術，2002，33(1):15 -17.

［3］任慶旺.再生混凝土的研究現狀及其基本性能［J］.建筑技術開發，2005，32(2):44 -46.

［4］邢振賢，周曰農.再生混凝土性能研究與開發思路［J］.建筑技術開發，1998，25(5):28 -31.