浅谈废弃混凝土的再利用

2012-08-15胡奇峰李鹏飞徐永峰

河北建筑工程学院学报 2012年1期

胡奇峰李鹏飞徐永峰蔡亮

（1.康保县交通运输局，张家口6650；2.河北建筑工程学院，张家口075024；3.秦皇岛市三信建筑安装工程有限公司，秦皇岛066000）

1 前言

近年来，我国城镇化建设的飞速发展带来建筑业的迅速发展，大量的建筑物需要拆除、重新设计、规划及建造.每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土搅拌站、混凝土检测中心等排放大量废弃混凝土.据统计我国每年产生的和建筑领域相关的废弃物在l亿t左右，预计到2020年超过6亿t，但是回收利用率较低，主要以堆积填埋为主.同时在我国建材行业也面临无序开采、资源匮乏等矛盾.因此充分利用废弃混凝土不仅有利于保护环境，同时可以减少对矿物资源的消耗和依赖.

日本政府早在1977年就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，1996年10月制订了“再生资源法”，并相继在各地建立了处理建筑垃圾的再生利用工厂.美国政府制定了《超级基金法》，规定：“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒.”我国政府应加大环保查处力度，制定限制政策，为建筑垃圾的资源化利用提供法律和制度的保障.例如，企业对废弃混凝土未经处理利用，可根据法律法规给予处置、罚款.政府还应立法提供相应合理的税收政策和补贴政策，采用免税或者补贴的办法，通过利益驱动，鼓励建筑企业对废弃混凝土的再利用.

2 我国废弃混凝土再生利用的主要途径

2.1 基础和道路垫层

目前，我国最常见的再利用方法是将废弃混凝土破碎后作为建筑物基础垫层或者道路基层.再生利用时，废弃混凝土再生骨料自身已经具备了基本性能，只要使用普通鳄式粉碎机进行轧制，超限的粒径筛出后重新加工，这样就可以得到符合要求的再生骨料，操作简单，备料方便，经济效果显著.

2.2 新型墙体材料

我们可以将废弃混凝土破碎后生产混凝土砌块砖、铺道砖、花格砖等建材制品，也可以制作混凝土空心砌块.进行相应的力学性能和物理性能的研究，通过试验研究再生骨料的含量、外加剂掺人量和空心砌块形状的设计对混凝土空心砌块物理力学性能的影响，并与天然混凝土进行对比，寻找能作为墙体材料的合理配合比和空心砌块的体型.进而进行再生混凝土空心砌块砌筑的砌体柱的抗压试验，对比分析《砌体结构设计规范》的抗压计算公式，对再生混凝土空心砌块砌体柱的抗压适用性，为进行实际生产再生混凝土空心砌块提供试验依据.

2.3 再生混凝土

再生混凝土又叫再生骨料混凝土，是指将废弃混凝土经过清洗、破碎、筛分和按一定比例与级配混合，形成“循环再生骨料”，部分或者全部代替砂石等天然骨料配制成的再生骨料混凝土，用在钢筋混凝土结构工程中.

3 废弃混凝土再利用的可行性

将废弃混凝土经过裂解、清晰、破碎、筛分、分级后，按照一定比例混合形成的骨料称为再生骨料，而把利用再生骨料作为部分或全部替代天然骨料被指的混凝土称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土.再生混凝土的利用要解决好两个问题：一是，一套经济适用的加工方法；二是，再生混凝土的强度.

3.1 方法上的可行性

把旧水泥混凝土从现场拆除，适当调整移动破碎机械的工作性能，可以制出符合道路要求级配的粗集料.由于常用普通混凝土的标号不高，硬度小于岩石的硬度，这种破碎对机械的要求也相对较低.此外，近来国内也自主研发了适用于混凝土破碎的专用机械.现场破碎、现场拌制、现场施工.

3.2 性质上的可行性

由于再生骨料性能如堆积密度、吸水率、压碎值指标等不同于天然骨料，使得再生骨料混凝土性能与天然骨料混凝土性能也有明显的差异.众多的研究表明，一再生骨料部分或全部替代天然骨料混凝土生产再生骨料混凝土，其抗压强度、抗拉强度和弹性模量随再生骨料替代率的提高和水灰比的增大而降低，收缩性会随着骨料替代率的提高而快速增大，各项耐久性指标略低于天然骨料混凝土.根据目前研究学者对再生混凝土的性能分析以及大量的实验表明：

（1）采取合适的级配，可以满足道路的技术要求.

（2）再生粗集料表观密度、针片状含量、压碎值、碱集料反应等指标均满足规范要求，空隙率、吸水性、磨耗值等稍超出规范要求.因此，再生混凝土配合比设计时应考虑再生粗集料特征，合理选用砂率、适当使用减水剂以保证混凝土的和易性、耐久性.

（3）力学性质：再生混凝土具有较高的抗弯拉强度，再生混凝土变形能力优于普通混凝土.

（4）耐久性：再生混凝土抗冻性与普通混凝土差别不大，干缩性再生混凝土偏高，磨耗值比普通混凝土要高，并且随混凝土强度等级的提高，二者磨损量相差不大.

（5）疲劳方面：再生混凝土的疲劳规律与普通混凝土相似.在近十多年中，再生混凝土的应用已引起许多国家的重视，有些国家还采用立法形式来保证此项研究和应用的发展，世界可持续发展机构（SRL）正在为再生混凝土提供环保标准，而国内外对再生混凝土基本特性的研究成果已表明再生混凝土基本能满足普通混凝土的性能要求，其应用于工程结构是可行的，但对再生混凝土应用的经济性尚存疑虑，因此，对再生混凝土的应用进行技术经济分析的意义就显得尤为重要.

4 经济效益分析

同济大学肖建庄博士认为，再生混凝土的综合效益远远超过传统混凝土：按规定105立方米废弃混凝土额处理费为1485万元，如果将其加工成再生混凝土，只需800万元左右，节省大约一般的费用.再生混凝土的应用，节省了天然骨料的费用以及骨料运费.再生骨料成本l5元／吨，每吨废弃混凝土可产出0.7吨以上再生骨料.较之天然骨料30-40元／吨的价格和昂贵的运费经济效益显而易见.

5 环境效益分析

一方面解决了大量混凝土废弃物处理困难和由其引发的对环境的负面影响等问题，同时又节省了大量的垃圾清运费用和处理费用；另一方面还可以减少对天然砂石的开采.保护生态环境，保证人类社会的可持续发展.虽然再生骨料的生产成本较天然骨料要高，但其成本所增加的费用很容易被其它方面的效益所补偿.因此，再生骨料的技术经济分析不能简单地用其生产成本等经济指标来衡量，也就是说，再生骨料的经济分析必须综合考虑其生产成本和它所产生的社会效益、环保效益，算大帐.