建筑工程施工中再生混凝土的應(yīng)用探究

1前言

建筑業(yè)迅速擴張，產(chǎn)生大量的建筑廢料，傳統(tǒng)的混凝土制造過程因過度依賴天然集料而導(dǎo)致資源緊張及生態(tài)環(huán)境破壞。再生混凝土作為環(huán)保型建材的典型，通過重新利用廢棄混凝土，在緩解建筑廢棄物管理問題的同時減少了對自然資源的消耗，滿足了建筑領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的需求。在實際建筑項目中采用再生混凝土，可以帶來明顯的環(huán)境保護效果，在控制成本以及提升資源使用效能方面發(fā)揮積極作用。

2再生混凝土的技術(shù)原理與性能特點

2.1技術(shù)原理

再生混凝土是一種利用廢棄混凝土作為基礎(chǔ)材料，通過破碎、清潔、分類等一系列處理步驟制成再生集料，將其與水泥、水以及其他添加劑按照特定比例混合攪拌而形成的新型混凝土。由于再生集料表面殘留水泥砂漿，其物理力學(xué)特性不同于天然集料，因此在制造再生混凝土的過程中必須精心設(shè)計配合比，確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量。通過科學(xué)調(diào)節(jié)水泥用量、選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┘捌涮砑恿康仁侄危瑥浹a再生集料性能上的缺陷，使再生混凝土達到建筑工程所需的性能標準。圖1為再生混凝土技術(shù)原理。

2.2性能特點

（1）物理性能：再生混凝土的密度較普通混凝土低5%～10% ，這主要是因為再生集料中含有微小裂紋以及空隙，降低其堆積密度。再生集料的孔隙率顯著高于普通混凝土，為1.5＼～2倍，增加了再生混凝土的吸水能力。在實際施工中必須精確管理用水量，確保混凝土具備良好的工作特性]。

（2）力學(xué)性能：在相同配比情況下，再生混凝土的抗壓強度可能比普通混凝王低 10%～30% ，主要原因是再生集料與水泥基質(zhì)之間的結(jié)合面較為脆弱，導(dǎo)致在承受負荷時易發(fā)生破壞，為此，應(yīng)通過采取適當(dāng)?shù)膹娀椒ㄈ珙A(yù)先處理再生集料或加入高效能添加劑，顯著提升再生混凝土的抗壓能力，使其達到常規(guī)建筑工程所需的強度標準。同時，再生混凝土的抗拉強度、抗彎強度等其他機械屬性與傳統(tǒng)混凝土也有所不同，在實際的設(shè)計以及使用過程中應(yīng)考慮到這些特點。

（3）耐久性：再生混凝土在實際應(yīng)用中面臨的主要挑戰(zhàn)之一是其耐久性能。由于再生集料具有較高的孔隙率以及表面殘留舊水泥砂槳層，再生混凝土的防水能力、抗凍能力和抗化學(xué)腐蝕性能不如傳統(tǒng)混凝土。研究數(shù)據(jù)顯示，在同樣的腐蝕條件下，再生混凝土的氯離子滲透系數(shù)較普通混凝土高出 30%～50% ，而其抵抗凍融循環(huán)的能力僅為普通混凝土的 70%～80% 。因此，為了改善該情況，可以通過引入礦物添加劑以及采用高效的防水材料來增強再生混凝土的耐久性。

3再生混凝土的生產(chǎn)工藝

3.1廢棄混凝土的收集與運輸

廢棄混凝土的來源多樣，涵蓋了來自建筑物拆遷、道路建設(shè)以及橋梁施工等多個范疇的廢棄混凝土塊，在回收這些材料時，必須對其進行篩選以剔除各種雜質(zhì)，如木材、塑料和金屬，再使用專門設(shè)計的運輸工具將廢棄混凝土安全地運送至再生骨料制造工廠。在整個運輸流程中，應(yīng)采取措施避免物料泄漏，降低對周圍環(huán)境的影響。

3.2破碎與篩分

回收來的廢棄混凝土需投入破碎裝置中進行粉碎處理，常用設(shè)備包括顎式破碎機、反擊式破碎機等。初次粉碎后，混凝土碎片尺寸較大，必須借助篩分系統(tǒng)按粒徑大小對其進行分類，通常再生骨料會被劃分為粗骨料（直徑超過 4.75mm 以及細骨料（直徑不超過 4.75mm ），以適應(yīng)后續(xù)工序的需求。

3.3清洗與強化處理

經(jīng)過破碎過程的再生骨料，其表面常覆蓋老舊的水泥砂漿和各類雜質(zhì)，因此必須實施清潔措施，主要的清潔手段分為濕式與干式兩類。前者雖清洗效率較高，但會生成大量需進一步凈化才可排放的廢水，后者則無廢水問題，不過其清潔效能相對較低。為增強再生骨料的質(zhì)量，可通過物理途徑（如熱處理或機械打磨）去除表層的脆弱部分，或利用化學(xué)途徑（如將其浸人水泥漿液或聚合物溶液中）以優(yōu)化再生骨料與新水泥漿之間的結(jié)合力。

3.4配合比設(shè)計與攪拌

再生混凝土的配比方案不同于傳統(tǒng)混凝土，需特別考量再生骨料的獨特屬性。配比設(shè)計階段，依據(jù)工程項目對混凝土性能的具體需求，通過實驗來確定水泥、再生骨料、水、添加劑及礦物摻合料的最佳比例;在攪拌環(huán)節(jié)，確保所有原料能夠充分混勻，保障再生混凝土的品質(zhì)一致性，通常使用強制式攪拌設(shè)備進行操作，并將攪拌時間較普通混凝土增加1～2分鐘，確保再生混凝土的

工作性。

4再生混凝土在建筑工程施工中的應(yīng)用案例分析

4.1工程概況

上海建科中心工程是由上海市建筑科學(xué)研究院開發(fā)的科研與辦公綜合體，總體建筑面積約為4.8萬平方米，該項目被視為綠色環(huán)保建筑的典范，在施工期間嚴格執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展原則，廣泛使用再生混凝土材料。圖2為上海建科中心。

4.2應(yīng)用部位與施工工藝

（1）基礎(chǔ)工程：針對基礎(chǔ)墊層以及特定非承重基礎(chǔ)區(qū)域，選用了標號為 C15～C20 的再生混凝土材料，考慮到再生混凝土的流動性能較差，施工過程中采用了逐層澆筑的方法，并將每一層的厚度限定在 300～500 毫米之間，同時振搗處理的時間較傳統(tǒng)混凝土增加了10～15秒?？⒐ず罄闷桨搴奢d測試評估了地基的承載力，結(jié)果表明所有指標都達到了設(shè)計要求，且地基的沉降幅度成功控制在許可范圍之內(nèi)。

（2）非承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件：針對框架填充墻、構(gòu)造柱及過梁等區(qū)域，使用了由再生混凝土制成的小型空心砌塊以及預(yù)制組件。為了減少砌筑砂漿受砌塊吸水率影響，在砌筑之前，對砌塊進行了充分的浸泡處理。預(yù)制組件在工廠內(nèi)按照標準化流程制造，通過嚴格的原材料檢驗和生產(chǎn)工藝控制，確保其尺寸精確度和力學(xué)性能滿足要求。

（3）道路工程：對于項目的內(nèi)部道路基層建設(shè)，選用了經(jīng)過再生混凝土加固的碎石作為基礎(chǔ)材料。按照科學(xué)配比將再生集料、水泥、碎石以及水進行混合攪拌，制備出適合的道路基層材料。施工期間，通過運用高精度的密實度測量設(shè)備及濕度測試工具，對基層的壓實程度和含水率進行了嚴格的監(jiān)控。利用重型振動壓路機多次壓實，確保了基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和強度。

4.3應(yīng)用效果評估

（1）環(huán)境效益：該項目消納廢棄混凝土約6000立方來，有效減少了建筑垃圾排放，降低了對天然骨料的開采量，切實保護了自然資源，環(huán)境效益顯著。

（2）經(jīng)濟效益：盡管再生混凝土生產(chǎn)成本略高于普通混凝土，但項目結(jié)合了上海市對綠色建筑的補貼政策，并節(jié)約了廢棄混凝土處理成本，降低了長期維護費用。從建筑全生命周期來看，總體成本得到了有效控制，經(jīng)濟效益可觀。

（3）社會效益：上海建科中心項目作為示范工程，充分展示了再生混凝土在實際工程中的可行性與優(yōu)勢，吸引了眾多建筑行業(yè)從業(yè)者參觀學(xué)習(xí)，極大地提升了社會對綠色環(huán)保建筑材料的認知度與認可度，有力推動了行業(yè)綠色發(fā)展。

5再生混凝土未來應(yīng)用展望

再生混凝土的前景非常廣闊。在技術(shù)革新方面，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，將會研發(fā)出新的添加劑，這些添加劑可以更精確地改進再生骨料與水泥基體之間的結(jié)合效果，從而顯著提高再生混凝土的力學(xué)性能和耐久性，使其適用于高層建筑和大跨度結(jié)構(gòu)等復(fù)雜項目；通過利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，可以創(chuàng)建再生混凝土的質(zhì)量預(yù)測模型，依據(jù)廢棄混凝土的來源及生產(chǎn)工藝參數(shù)，提前評估其性能，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)控制，增強質(zhì)量穩(wěn)定性；在應(yīng)用擴展領(lǐng)域，再生混凝土可能與3D打印建筑技術(shù)深度融合，憑借其良好的泵送性和快速硬化特性，現(xiàn)場完成復(fù)雜建筑部件的3D打印，縮短工期并降低勞動力成本。此外，還將在海洋工程、地下空間開發(fā)等特定領(lǐng)域開展再生混凝土適應(yīng)性研究，拓展其應(yīng)用范圍，為全球建筑業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。圖3為3D打印混凝土過程。

6結(jié)論

再生混凝土作為一種綠色環(huán)保的建筑材料，在建筑工程中的應(yīng)用前景極為廣闊，通過采用科學(xué)合理的生產(chǎn)工藝和施工技術(shù)，可以滿足建筑不同部位對性能的要求，實現(xiàn)廢棄混凝土的有效再利用，從而產(chǎn)生顯著的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。雖然當(dāng)前其應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)進步、標準的完善以及市場的逐漸接受，再生混凝土的應(yīng)用將會變得更加廣泛。未來需要持續(xù)加強再生混凝土的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，以提高其性能和質(zhì)量穩(wěn)定性，助力建筑行業(yè)朝著更加綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展。

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