建筑垃圾再生骨料在綠色混凝土中的應用推廣

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

近些年來我國工業化和城市化的快速發展，使建筑行業達到了一個新的高度，不僅對資源的要求更高，建筑手藝也隨之提升，在這個更新換代的過程中，必然有淘汰的材料和建筑，導致產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離城市的區域。可是這些建筑垃圾不但占據了很大范圍的自然用地和農耕用地，還會對自然環境造成破壞。相關科研人員表示，建筑垃圾從另一方面來講是放錯地方的資源，通過一系列系統性的進化系統，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 建筑垃圾的構成和利用現狀

2.1 建筑垃圾的構成

建筑垃圾的種類各式各樣，成分也因為建筑材料的不同也種類多樣。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加工制成特殊的再生骨料，可以用于道路鋪設，制作墊層，進行再生利用混凝土的制作，以及其他混凝土產品的制作。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，建筑物和構筑物還有大量的砌體結構可以利用。這些砌體結構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，需要進行特殊分類和使用新型的運作方式來提高再利用的量。

2.2 建筑垃圾的利用現狀

歐美發達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達到了很高的水平。像是德國擁有世界上最高效的垃圾回收處理再利用系統，德國非常重視垃圾經濟的發展，對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，使整個國家資源利用高效，低碳環保。我國因為幅員遼闊，資源充足，所以在很大的程度上沒有意識到資源再利用的重要性，在資源再生方面起步較晚。隨著改革開放工業技術的發展，國家政策引導了一系列節能減排的方案，大大促使了資源再利用的產生，并且建設部、環保部先后出臺相關政策，來保證資源再利用的實施。

目前，我國在建筑垃圾回收方面有了一定技術，道路、管道、護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過程中。

3 再生骨料混凝土的理念及應用

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筑物拆解后的廢棄物通過機器分級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。再生混凝土的出現是建筑材料資源利用化的體現，是響應國家政策，協調生態平衡的重要舉措，同時也保障了我國資源再利用，實現環境保護的理念，如圖1所示。

圖1 再生骨料的生產工藝流程圖

3.2 再生混凝土的研究和應用

制作混凝土時需要大量的礦物原料，進行大量開采不但會耗費人力物力，還會破壞自然環境，影響生態平衡。在20世紀40年代時，世界各國對建筑垃圾再生骨料的再次利用進行了初步研究。到了70年代時，國際材料和研究試驗聯合會成立了“混凝土的拆除與再利用技術委員會”，通過不斷研究，把混凝土再利用的理論初次在公路建設上使用，但是技術委員會對混凝土的強度和耐久度規定了相關指標，保證正常使用的穩定和安全。后來隨著微波技術的發展和應用，在公路上的廢棄混凝土可以完全回收和利用，通過研發出的一系列完整的回收加工再利用機器設備，完善的實現建筑垃圾的粉碎、攪拌、混合，制作出再生混凝土。詳細步驟如圖2所示。

我國的起步雖然遲，但是我國的技術革新速度飛快，通過建材企業的聯合研究，國家政策的支持和引導，在較短時間內使再生混凝土技術得到完善。除此之外，各大高校的建材專業通過協力研究，解決了再生混凝土耐久性不足，廢棄瓦料制作再生混凝土時的提取成分等問題。我國的部分一線城市，通過開展試點，成功開展高性能再生混凝土的應用，在沿海地區深度推廣，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發展

當今社會隨著建筑行業的快速發展，混凝土起到了至關重要的作用。因為混凝土的高性價比，混凝土被廣泛應用在各種工程項目，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行混合、攪拌、成型、養護而成。因為混凝土的制造的原材料目前很廣泛，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意識，所以使大量自然環境被破壞，如果繼續這樣開采下去，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“節能減排”的理念，推行資源再利用的實施，是當前符合可持續發展的當務之急。

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 砂率對再生混凝土抗壓強度的影響

砂率是指混凝土中砂的質量占砂、石總質量的百分率，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，優先選用在保證混凝土攪拌物的粘聚性和流動性的前提下，使用水泥漿最省時的砂率。

隨著砂率的增加，混凝土的強度先增高再降低。在0.47這個值之間有個最大臨界值，不管是緊實度還是和易性都是最好的。當低于臨界值時，因為空隙隨之變大，所以填進去的砂石比重更大，所以混凝土更加密實，承重能力也得到提高。當砂率大于0.47時，因為骨料的使用量減少，材料的稠度急劇下降，所以制品的強度遠遠達不到預想的結果。

4.1.2 水泥摻量對制品性能的影響

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，可以根據混凝土的流動性來控制用水量，從而控制混凝土產品的牢固性和穩定性。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，研究發現再生的混凝土的制品強度遠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，越能提升制品的強度和應用范圍，并且生態環境也會隨著再利用有所提升。

4.1.3 再生骨料對再生混凝土強度的影響

因為再生骨料有著天然骨料達不到的吸水性和筒壓強度，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，再生混凝土的強度隨著再生骨料的取代率的增加呈現著下降的趨勢，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了二次破碎，使骨料制件出現了多重的裂紋，在和水混合的過程中水灰比過大，最終導致再生混凝土的制品強度下降。所以在保證再生骨料混凝土的強度的前提下，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，又可以多次重復再利用。

4.2 再生混凝土配合比設計和市場

4.2.1 正交設計及數據分析

把水泥摻量、再生粗骨料取代率、再生細骨料取代率設置為三個制約因素，進行正交設計實驗，對混凝土的抗壓強度進行極差分析。如圖3所示。

圖3 正交設計的極差分析

分析結果表明，影響因素的順序依次是水泥大于再生細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

通過分析當今材料的經濟效益和社會效益，再生骨料擁有可以滿足實際的豐富來源。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用，還節省人力物力，有很大的優勢，并且骨料的再利用大大減少了環境的負擔，擁有巨大的經濟和社會效益。未來市場制造再生混凝土的機器將快速更新換代，資源再利用也將成為建筑行業的主流，在以后的建筑中起到越來越重要的作用。

5 結語

通過對再生骨料的探討論證，對混凝土的原料以及制件的強度、耐久度等相關測試，再生混凝土的再生骨料完全可以對天然骨料進行替代，不但節省資源和經濟，還有效的提高了性能，是遵循可持續發展的重要舉措，對未來建筑行業有著重大意義。

[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，2007.

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

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