再生混凝土及再生砌塊在綠色建筑中的應用研究

凌菁

摘要：混凝土在建筑工程施工以及拆除所產生的垃圾中占有可觀比例，采用傳統的填埋或堆放形式處理，不僅占用和污染土地資源，而且由于其難以在短時間內降解，導致建筑垃圾的增速逐漸超出了資源環境的承載力。本文基于對綠色建筑以及再生材料利用的闡釋，介紹了再生混凝土以及再生砌塊的制備工藝和力學性能特征，探討了將其運用于綠色建筑施工時，需要掌握的技術要點。

關鍵詞：綠色建筑;再生材料;工藝原理;應用技術

綠色建筑理念旨在減輕資源環境的負擔并保持生態系統的完整性，而混凝土作為建筑工程施工中使用比例最大的材料，能否對其實現再利用，不僅事關資源的優化利用，還對節能、控制建筑全壽命周期污染物排放意義重大。

一、綠色建筑以及再生材料的利用

近年來人們對于自身活動造成的環境劣化、資源過度消耗，有了更加客觀的認知，因此以資源環境的承載力來制定社會總體能耗、自然資源開發利用以及污染物排放總量的控制規劃，成為了絕大部分國家和地區的共識。在這一背景下，為了滿足人們的建筑使用需求和優化生活環境，依靠技術進步以及新材料的研發，誕生了綠色建筑的理念。力圖提高建筑工程產業鏈的資源環境效益，通過運用節能技術、材料以及提升再生材料的使用比例，從多個方面達到降低資源環境負擔的目的。依據現行的綠色建筑相關技術規范，當項目可再生或可循環利用的材料所占比例高于30%時，才能夠被認可為綠色建筑。此外，對于綠色建筑的節能效果以及綠色建材的成分、各項性能指標，也有非常明確的認證標準。目前在再生材料的應用方面，由于混凝土在建筑工程中的用量、比例都明顯高于其它材料，加之廢棄混凝土處理帶來的問題，所以將廢棄混凝土處理和加工成可以再利用的建筑工程材料，是最受關注的研究課題之一。

二、再生混凝土和再生砌塊的制備工藝與性能特征

（一）再生混凝土及其生產工藝

再生混凝土的生產技術主要是將建筑工程施工或者老舊建筑破拆產生的廢棄混凝土進行加工，最終使之成為混凝土制備所需的骨料，根據新的混凝土使用要求，部分或者全部替代傳統的天然砂石等骨料。在再生混凝土骨料的加工過程中需要經過如圖1所示的多個工藝流程，通過其中的粉碎和篩分工序，能夠制備出不同粒徑的骨料，可供建筑工程施工中的混凝土拌合選用。

（二）再生混凝土骨料的性能特征

再生混凝土骨料當中包含了水泥砂漿等復雜的成分，因此其力學和物理性能與傳統的混凝土骨料有所區別，在綠色建筑工程施工中使用時，必需充分了解其性能特征并進行必要的試驗，才能夠確保使用了再生混凝土及其制品的構件的強度等指標滿足設計要求。首先由于在粉碎過程中采用了機械擠壓和沖擊的方式，因此再生混凝土骨料的微觀結構存在大量裂隙，導致其吸水率偏高且強度遜于天然骨料[1]。其次由于自身的成分相對復雜，而且表觀極不規則，所以再生混凝土骨料與水泥漿的結合度相對較差，在新拌混凝土的固化過程中有著較高的收縮率。此外再生混凝土骨料因自身強度差、吸水率和孔隙率高等特點，造成新拌混凝土的后期強度低于普通混凝土。

（三）再生砌塊的制備工藝和性能特征

制做再生砌塊并將其用于建筑的墻體施工，是再生混凝土骨料的主要應用方式，既可以提高建筑固體廢棄物的利用率，又能夠基于節能技術的應用，生產出成本低廉的綠色建材。將建筑垃圾加工為再生混凝土，進而生產再生砌塊的工藝流程詳見圖1所示，除了使用再生骨料替代天然材料，為了彌補再生混凝土在力學、工藝等性能上的差距，通常需要通過添加纖維材料、再生玻璃顆粒以及外加劑，優化新拌混凝土的性能和再生砌塊的強度、導熱率等指標，使之達到綠色建筑的相關施工技術標準。目前空心再生砌塊的抗壓、抗剪等力學性能已經與普通混凝土砌塊相當，再生混凝土骨料的使用率可以達到30%～70%，導熱率約為3.3，完全符合綠色建筑的技術標準，因此再生混凝土及再生砌塊有著非常好的應用前景。

三、綠色建筑施工中再生混凝土相關技術的應用要點

（一）再生骨料的替代率

理論上再生混凝土骨料的替代率越高，則意味著廢棄混凝土的再利用量越大，在廢舊建筑物拆除與新施工工程量雙雙快速增長的背景下，對于保護生態環境和提升建筑產業鏈的資源環境效益意義重大，目前建筑物拆除產生的固態垃圾構成詳見圖2所示。但由于再生混凝土骨料的力學、物理性能存在一定的缺陷，因此必需均衡施工技術要求和環境保護的需要，將再生骨料的替代率控制在合理的水平[2]。在工程施工實踐中，應基于對不同粗、細再生骨料替代率混凝土各項指標的測試和分析，確定最終的技術方案。根據目前的研究資料顯示，細骨料的替代率應控制在60%以下為宜，否則會出現混凝土固化后抗壓強度顯著下降的現象，而粗骨料的替代率則保持在35%左右。

（二）級配與配比設計

骨料的級配選擇與配比優化，決定了再生砌塊的性能能否達到綠色建筑的施工技術標準。在針對具體工程制定砌塊的制備工藝方案時，首先原則上要保障再生材料使用率達到總量的30%。其次在依據相關設計規范初步計算出粗細骨料的級配與混凝土配比之后，應基于試驗來驗證其力學、工藝性能是否能夠滿足設計要求。在必要時選擇添加纖維材料改善其力學性能，或者利用外加劑調節其固化周期和工藝性能。此外還應結合綠色建筑的節能技術標準，檢測再生砌塊的節能效果，確保其導熱率達到要求。

四、結束語

再生混凝土技術的應用對于控制建筑固體垃圾、污染物排放以及減少能源消耗都有非常積極的作用，探索將其應用于綠色建筑施工，不僅有助于實現綠色發展理念，還能優化建筑工程的產業結構，推動全社會資源環境效益的提升。

參考文獻：

[1]劉敏.基于再生混凝土及再生砌塊在綠色建筑中的應用研究[J].四川水泥，2017（8）.

[2]李偉.再生混凝土及再生砌塊在綠色建筑中的應用研究[J].節能，2019（5）.

（作者單位：南京市建筑設計研究院有限責任公司）