建筑廢棄物中再生粗骨料改性方法簡介

劉小勇

【摘要】建筑廢棄物資源化利用是建筑全壽命周期中的一個重要環節，是實現建筑領域資源節約和節能減排的關鍵環節。本文在國內外現有的建筑廢棄物循環再利用的再生粗骨料改性方法的基礎上進行綜述，望對城市固體廢棄物資源化研究提供一定的指導作用。

【關鍵詞】建筑廢棄物;再生粗骨料;改性

1、前言

近些年來，隨著我國經濟建設的高速發展，包括深圳市在內的國內許多城市都開始了大規模的新型城鎮化建設。舊城拆遷、改造，新城建設，產生了大量的建筑固體廢棄物，其中廢棄混凝土占了很大比重。目前，國內對廢棄混凝土的處理處置，大部分直接進行填埋或露天堆放，少量用于地基、道路填充料或防凍層材料，極少量經破碎獲得再生骨料作為建材原料。同時建設工程中天然砂石資源日益短缺，使得建筑廢棄物資源化利用成為國內外學者研究的熱點。建筑廢棄物資源化的關鍵是再生混凝土骨料作為建材原料的利用。當前，常規破碎技術制得再生混凝土骨料存在性能缺陷，限制了再生混凝土骨料的工程實際應用，如何獲得高品質再生混凝土骨料成為了研究重點。目前再生粗骨料（Recycled Coarse Aggregate， RCA）：將混凝土結構拆除后，所得的廢棄混凝土塊經破碎、清理、篩分后得到粒徑>5mm 的混凝土骨料，簡稱為再生粗骨料。與天然粗骨料相比，再生粗骨料顆粒突出棱角較多，表面更粗糙，附著有大量硬化水泥砂漿，內部存在前期破碎過程中因損傷累積形成的大量微裂紋，導致再生粗骨料具有孔隙率大、吸水率大、堆積密度小、壓碎指標高、表面惰性化程度高、微粉含量高等特征，極大的限制了其實際工程應用。造成再生粗骨料存在性能缺陷的主要原因是骨料內部存在的微裂紋、表面附著的大量硬化水泥砂漿和顆粒較多的突出棱角。因此利用改性處理方式獲得的再生粗骨料配制再生混凝土，就成為再生骨料混凝土的實際工程應用的一個最大突破點。

2、再生粗骨料改性方式

再生粗骨料改性方式分為物理表面處理法、化學表面處理法兩種。

2.1物理表面處理

2.1.1 機械研磨法

機械研磨法是利用機械設備對前期破碎得到的粒徑較大的再生骨料做進一步破碎處理，通過再生骨料自身或與外界研磨體之間的相互撞擊、研磨、循環研磨等作用，去除表面附著的硬化水泥砂漿和改善顆粒表觀形貌。日本研發的立式偏心裝置研磨法、臥式回轉研磨法和加熱研磨法，均能有效的剝離粘附在骨料表面的硬化水泥砂漿，磨掉骨料上突出的棱角，提升再生骨料的性能。

2.1.2 濕處理法

濕處理法是指用清水對再生骨料進行浸泡、沖洗，洗掉再生骨料表面附著的粉塵、泥塊和雜質。德國濕處理技術的原理是依據材料密度的差異，利用脈沖水流沖過材料混合物，密度較小的材料漂浮到頂層，密度較大的材料沉到底層，達到去除木屑、紙、泡沫、塑料、橡膠等雜質，獲得品質較高的再生骨料。

2.2化學表面處理

2.2.1 聚合物乳液處理法

聚合物乳液處理法是利用聚合物乳液良好的黏附性、憎水性，并可以在短時間內固化成型的特點，對再生骨料進行浸泡或噴淋處理，聚合物分子能夠迅速填充再生骨料內部的微裂紋和附著硬化水泥砂漿的微孔，同時還可以在再生骨料表面形成一層致密的不透水薄膜，從而降低再生骨料的吸水率。

2.2.2 酸液處理法

將再生骨料浸泡在酸液（如 CH3COOH、H3PO4、HCl、H2C2O4）中，利用酸液與再生骨料表面附著硬化水泥砂漿（CaO、Al2O3、Fe2O3等）發生化學反應，起到剝離硬化水泥砂漿和改善顆粒表面形貌的作用。。

2.2.3 火山灰漿液處理法

火山灰漿液處理法是基于火山灰反應的一種改性強化處理方法，采用粉煤灰、硅灰、硅藻土等活性粉末漿液處理再生骨料時，再生骨料表面附著的硬化水泥砂漿能激發活性粉末的火山灰效應和微集料填充效應，填充再生骨料內部存在的微裂紋和表面硬化水泥砂漿中的微孔，減小孔隙率。

2.2.4 水玻璃溶液處理法

水玻璃溶液處理法是指利用水玻璃溶液與氫氧化鈣反應生成 C-S-H 和硅酸凝膠，填充再生骨料內部微裂紋和表面附著硬化水泥砂漿的微孔，固化再生骨料表面附著的硬化水泥砂漿，從而細化孔徑，減小孔隙率，降低吸水率。另外，水玻璃溶液處理法還可以洗掉再生骨料表面附著的粉塵、泥塊、雜質，兼具濕處理法的改性效果。

2.2.5 碳酸鈣晶體填充法

碳酸鈣晶體填充法是指通過化學反應生成碳酸鈣晶體，填充再生骨料內部微裂紋和表面附著硬化水泥砂漿微孔，達到增強密實度、減小吸水率的目的。

2.2.6 碳化反應處理法

碳化反應改性處理再生骨料是以碳化反應為基礎，利用再生骨料表面附著硬化水泥砂漿中的 Ca（OH）2和 C-S-H 與 CO2反應生成的 Ca CO3晶體和硅酸凝膠填充骨料內部微裂紋和附著硬化水泥砂漿微孔，使的再生骨料整體結構變得致密，從而減小孔隙率，減小再生骨料的吸水率，提升強度。這種改性處理方法可描述為反應式 1.1 和 1.2

結論：

本文僅對不同再生骨料改性方式進行了介紹，事實證明經過改性的再生骨料確實能大幅提升再生混凝土各項宏觀力學性能。但以上方法更多程度上是為了從宏觀力學角度和工作性能為出發點的。再生骨料除了對再生混凝土工作性能和力學性能產生影響，還對耐久性能（抗滲性、抗凍性、抗腐蝕性等）有影響，相信接下來對再生混凝土耐久性研究的問題將是一個新的研究熱點。

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