俞亞楠 (安徽理工大學土木建筑學院,安徽 淮南 232001)
近年來國家不斷加快基礎工程建設速度,每年都有大量的舊建筑解體、拆除和道路改造產生的廢混凝土,以及新建建筑過程中產生的大量建筑垃圾。但從組成的角度來看,完全可以利用和回收這些廢混凝土和大量建筑垃圾。因此研究和開發再生骨料混凝土技術可以有效解決建筑垃圾問題,不僅使大量的廢棄混凝土得到有效的回收利用,緩解天然骨料資源日益緊張的局面,還能緩解城市不透水路面帶來的上述各種負面影響,則從經濟角度以及生態領域等綜合來分析,都滿足可持續發展的前景。
本文著重論述再生骨料混凝土的研究現狀、存在問題以及發展趨勢等方面,展望再生骨料混凝土的前景,以此為再生骨料混凝土的發展提供理論基礎。
劉音等通過對建筑垃圾的輸送性能等方面研究,來探究再生骨料的利用效率。曹萬林等開展了再生混凝土的性能研究,分析其凍融、銹裂及徐變等特性,為再生骨料混凝土的可持續發展打下堅實基礎。陳守開等由再生骨料混凝土配合比試驗,分析了再生骨料混凝土的透水系數與孔隙率的變化規律,以及其抗壓強度與取代率之間的聯系。劉超等通過對再生骨料載體組的修復,分析了載體粒徑、菌液濃度、載體占比及裂縫寬度對自修復效能的影響規律,并且基于試驗結果提出了最優配合比設計方案。趙海霞等測試了再生粗骨料的工作性能及其物理性能,對其抗凍、變形以及耐久等性能進行歸納總結。李恒等綜合評述再生混凝土的界面結構、抗凍融循環等方面,梳理再生混凝土耐久性的改善方法,達到廢棄混凝土可循環利用的目的。
國外很多研究人員對再生骨料混凝土的質量與普通混凝土和砂漿的性能、普通混凝土的損傷狀況、破碎方法、新混合物的組成之間的關系進行了論述。一般認為,再生骨料混凝土的粘接材料、砂漿質量、界面區域的質量、砂漿含量對決定再生骨料混凝土的性能起著重要作用,如陶李堯等從再生預拌干混砂漿的稠度等方向入手,論證其工作性能以及發展前景。但實際應用來看,通常由于基質骨料混凝土數據不足,國內外對其相應的規定不同,再生骨料混凝土的質量管理存在困難。因此,再生骨料混凝土的性能必須在使用時進行檢測。
影響再生骨料混凝土普及應用的最主要原因是經濟性。由于考慮到人力資源及材料資源成本,再生骨料混凝土的制造成本通常高于普通混凝土。如何找到合適的方法讓其變廢為寶,成為一個須重點攻克的難題。同時為實現其有效再利用,有必要開展降低再生骨料成本的方案,為其在建筑工程中大規模應用打下堅實基礎。
由于再生混凝土的特性,有關再生混凝土調配的研究不能僅僅依賴于混凝土的調配,應確保再生混凝土質量的技術規格。為了促使再生混凝土進一步開發,再生混凝土規格應統一規定式樣,增加再生混凝土的適用條件。
與天然骨料混凝土相比,再生骨料混凝土的孔隙率、堆積密度以及吸水率相應較高,但強度偏低。同時其使用率以及損傷特性等相對較高,以上特性有助于再生骨料混凝土在應用領域得到進一步發展。目前其研究領域主要是再生骨料的物理化學性質,這也是再生骨料混凝土今后的開發動向。
為了改善再生骨料混凝土配合比的設計方法,需要適當地增加再生骨料混合物,來滿足要求。通常具體的研究順序為回收利用廢棄混凝土和建筑垃圾,在此基礎上進行合理配制,制成再生骨料。如曹芙波等通過合理的配合比設計,并加入粉煤灰與高效減水劑配制成再生混凝土,提高了再生混凝土工作性能與力學性能,可以滿足現場施工的泵送要求。
發達國家為提高再生骨料混凝土的高功能利用率,同時對廢棄混凝土進行處理、回收利用,促使其性能不斷提高,則高強度、高性能再生混凝土技術不斷得到開發,目前國外利用率已達到90%,而我國則僅有5%。目前在C40~C60上取得較大成功,相信將來在混凝土中會出現許多已用的廢棄物混凝土。再生骨料混凝土的進一步發展,可以有助于環境保護,符合綠色、可持續的發展前景,滿足未來的發展需求。
在再生骨料混凝土復合結構物的相關研究領域中,為改善其物理性質、強度、耐久性及其他特性,避免出現弱化等現象,提高復合結構物的性能,對再生骨料混凝土發展顯得尤為重要。目前為止,再生骨料混凝土構造物的研究僅限于室內解析和試驗階段,而其生產工藝及再生混凝土復合結構實用性地開發和應用,應該是一套完整成熟的技術,相應地阻礙了再生骨料混凝土在土木工程領域進一步發展。
再生骨料及再生骨料混凝土的出現,解決了建筑廢棄物和資源廢棄物等環境污染問題。目前,國內外專家學者正在研究再生骨料混凝土的特性,但由于其穩定性受再生骨材的種類、處理方法及雜質濃度等因素影響。因此研究受到一定的限制。為使再生骨料、再生混凝土長期、健康發展,有必要研究再生骨料的穩定性,同時有必要支持多項理論研究和相應的技術規范。從長期發展的角度看,再生混凝土是有效解決城市垃圾作為建設廢棄物問題的有效方法之一,也是綠色建筑、環保、可持續發展的必要條件。另一方面更帶來了巨大的社會、環境和經濟效益,具有良好的發展前景。