再生混凝土的發展現狀與前景分析

黃 坤，黃 杰

（吉林建筑大學城建學院，長春 130114）

隨著全球建筑業的蓬勃發展，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境，也嚴重影響建筑業的可持續發展，因此對于混凝土的回收與再利用便成為重之又重[1-2]。據不完全統計，我國每年產生的建筑垃圾達24億t左右，預計到2020年，我國建筑垃圾將達到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，未經任何處理，造成了嚴重的環境污染和資源浪費。

1 廢棄混凝土再利用現狀

再生混凝土骨料是指廢棄混凝土塊經過破碎、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境造成嚴重破壞，所以對混凝土再生利用的研究與開發便顯得尤為重要。這樣能夠帶來良好的經濟效應，有助于實現建筑資源的高效利用和環境的可持續發展。

1.1 國外情況

第二次世界大戰結束后，歐美、日本等國重建家園，便著手于廢棄混凝土的相關研究。1976年，國際材料與結構研究實驗聯合會（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。世界可持續發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范》，并在全國各地相繼建設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《資源重新利用促進法》，同時將施工過程中產生的建筑垃圾的處理辦法進一步細化。據日本建設省統計，至2005年日本建筑廢棄物的總利用率達到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3 100多萬t，廢棄再利用率竟達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行了系統的研究，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》《混凝土再生骨料應用指南》等，要求再生混凝土要符合天然混凝土的相關標準。據統計，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落后于發達國家。隨著我國社會經濟的飛速發展，城市空間不斷擴大，建筑垃圾也與日俱增。現階段，我國大部分建筑垃圾都未經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。這成為城市發展中必須重視的問題。有關資料顯示，上海每年產生大約800萬t廢棄混凝土，南京在2004年僅舊城改造就產生了數百萬噸的建筑垃圾，香港每年產生1 200萬t建筑垃圾，其中廢棄混凝土就有400～600萬t。伴隨著建筑業與交通道路的飛速發展，廢棄混凝土排放量還將持續增加。

目前，國內對于再生骨料還處于研究和摸索階段，缺乏較為系統的應用基礎研究。由于相關廢棄混凝土的基礎指標和有關技術參數尚未完備，所以再生混凝土的應用和推廣還存在諸多問題，還需要對廢棄混凝土進行系統研究。

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用工程中，其還是取得了良好的經濟效益。在合寧高速的日程維護中，再生骨料代替了80%的天然骨料，每年節約運輸成本130萬元，同時節省廢料占地費67～75萬元。北京城建集團回收大量建筑廢料，用于砌筑砂漿、細石混凝土樓地面和混凝土墊層，取得了良好的經濟效益和社會效益。

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。研究發現，當再生骨料取代率由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包括抗滲性、抗凍性和抗腐蝕性等。在破碎過程中，再生骨料內部會產生裂縫，大大增加了再生混凝土的孔隙率，導致再生混凝土與普通混凝土相比抗滲性較差，但是添加適當的外加劑（減水劑、引氣劑等）可以提高再生混凝土的抗滲性能。再生骨料孔隙率高，很容易吸水飽和。30 min飽和程度就能達到95%。正因如此，再生混凝土更容易發生凍融破壞，導致其抗凍性明顯低于普通混凝土。鄧壽昌等研究發現,再生混凝土的預養護齡期越長，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 結語

再生混凝土的研究符合我國可持續發展戰略要求，具有良好的經濟、環境效益，其應用前景廣闊。但是，我國對于再生混凝土的研究起步較晚，缺乏系統的研究分析，在大規模應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用規范體系。二是廢棄混凝土破碎工藝落后，再生骨料在破碎過程中內部會產生裂縫導致再生混凝土抗壓強度較低，需要同步開發相關生產設備，建設工廠化生產作業流水線。

三是再生混凝土直接生產成本較高，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，但是單從生產成本上看與普通混凝土相比并沒有經濟優勢，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，加大綠色工程的經濟補貼、扶持力度。生產過程需要達到標準化和規范化，以便最終實現規模化和商業化。