城市建筑混凝土再利用的探讨

李明金 李雨波 朱向阳

(开封第一黄河河务局 475000)

随着我国城镇化、工业化发展速度加快，旧城改造、住宅小区规模化建设，大量城市建筑垃圾逐年递增。有关专家测算每年产生的建筑垃圾数量达数亿吨。目前，国内对建筑垃圾基本上仍停留在落后简单的填埋式处理，且不说此举耗用大量的可耕地和运输费用，仅碱性废渣就会令大片土壤“失活”，给环境造成长久的破坏。此外，混凝土原材料:黏土、石料、砂、煤炭等也耗用了大量的矿产资源，从而影响了环境。因此，废旧混凝土的再利用，是节约能源与资源、保护人类生存环境、走可持续发展道路的重要课题，已成为各级政府部门、其他相关部门亟待解决的问题。

1 国内外混凝土再利用的现状

世界发达国家无一例外地都很重视混凝土建筑垃圾的再生利用。比如丹麦、荷兰等一些地势低洼的国家，砂石资源特别稀缺，因而也最重视包括废弃混凝土在内的建筑废料的再生利用。1976年，荷兰、比利时就与联邦德国政府联合成立了“混凝土解体与再利用委员会”，开始以废弃混凝土作为混凝土的粗、细骨料。

我国已经开始了建筑垃圾资源化利用的研究。虽然我国对再生混凝土的研究起步比较晚，还处在试验室阶段，但也取得了相应的成果。目前，国内数十家大学和研究机构开展了再生混凝土的研究且工作已逐渐深入。长安大学、武汉科技大学、同济大学则开展了将水泥混凝土废弃物用于道路工程基层、面层、土基及防护工程的研究，并在河南、湖北等地的旧路改造中进行了现场实验研究，同济大学则在校内用水泥混凝土废弃物加工料建设了一条道路。

2 混凝土再利用的前景

2.1 混凝土回收利用

废弃混凝土的回收一般经过拆除、运输、破碎、筛分、冲洗、送至混凝土拌和厂等程序，因此再生骨料价格一般比普通骨料要偏高，且各项指标达不到新料物的指标，不易被建筑商所接受。

2.2 混凝土直接利用

我们暂且把混凝土废料分为粒料和块状两种。

前不久中央电视台“新闻联播”报道了一则新闻:北京昌平一家建筑施工单位把建筑混凝土垃圾用于基础打桩。在处理基础打桩时，把经简单处理的建筑垃圾不断填入桩内然后打实，其基础桩的密实度比传统做法提高了3～5 倍。该项技术在数省100 多个城市推广实施后，节约建设投资1亿多元，并且减少了大量的建筑垃圾，提高了工程质量。报道中谈到的指的是粒料的混凝土废料。

块状混凝土废料目前国内外均没有利用的报道和研究结果，结合我国的国情及水域情况，以及水利工程施工的特点综合分析:块状混凝土废料完全有可能直接利用到水利工程施工中去，特别是在河道整治工程基础中的应用要更为广泛和实用。

3 水利工程基础材料的分类及适用范围

水利工程基础材料大致有两种:混凝土和石料。

混凝土材料主要在大江和大河的截留、封堵口门时使用，再者就是作为混凝土防渗时使用。据统计，长江三峡截流时短短的70个h，抛投大体积混凝土块和石料就达1022万m3。混凝土在大型水利工程中的用量相当惊人。

石料一般用于中小型河道及水库的截流、护坡、护根和河道整治工程基础、抢险、防渗等，特别是工程基础非岩基的水利工程均采用块石进行施工。

4 水利工程石料的用量

小型工程基础施工材料一般采取的原则是:就地取材、方便运输、节约成本、满足设计要求。因此石料是水工建筑物的一种首选材料。其用途主要有:散抛石护根、坡、岸，浆砌石护根、坡、岸、墙、堤、坝等。石料在水利工程中的用量占材料总量的30%～50%，水下基础及护根全部都由石料进行施工。以黄河下游河道工程为例，一处河道工程据估算用石量达5万多m3，其费用占工程总投资的50%。加上施工工艺、开采运输以及黄河下游河床固有的特性等因素，石料已成为黄河河道工程不可替代的主要建筑材料。

5 块石与城市建筑混凝土废弃物特性的对比

根据科学实验及多年应用实践的结果，下面就块石与城市建筑混凝土废弃物的物理及其他特性进行对比，见表1。

表1 块石与城市建筑混凝土废弃物特性对比

由上表反映出的块石与城市建筑混凝土废弃物固体的比较结果，我们不难得出这样的结论:在河道整治或中小型水利水电工程施工中，利用城市建设混凝土废弃物代替块石，其性能完全达到要求。某些特性还优越于块石。

下面对表1 中城市建筑混凝土废弃物的特性在水利工程中使用的优点进行详细的论述。

a.密度。混凝土废弃物的密度略大于块石，即可证明混凝土废弃物可以满足块石的基本性能，完全可以应用在水利水电工程施工中去。

b.抗压、抗拉强度。混凝土废弃物的抗压、抗拉强度大于块石，在水利工程施工时，特别是基础施工时，抗压和抗拉强度是尤其重要的参数。抗压、抗拉强度较小往往会造成较大的工程沉降，还会出现不同程度裂缝等质量问题。

c.工作性。混凝土废弃物固体表面会存在一些空隙，在水工建筑物中使用时，这些空隙会起到衰减水流势能的作用，并可很好地减缓水流的冲击力。

d.滑动性。水利工程基础要求整体沉降，不能部分或小块地出现滑动，这样将会使工程内部产生空洞，留下严重的安全隐患。混凝土废弃物固体表面粗糙增加了物体之间的摩擦力，不易出现单块或局部滑动的现象。

e.危险系数。这里的危险系数是指在获取材料过程中，容易发生的安全事故。石料从开采到使用要经历凿眼、装药、放炮、破碎、装、运、卸、抛投等工序，每一道工序都具有较大的危险性。城市建筑混凝土废弃物只经历装、运、卸、抛投四个工序，安全系数大大高于块石。

6 块石与城市建筑混凝土废弃物施工的成本对比

材料的施工成本与材料价格、运输距离有关，下面以开封段河道工程施工的条件和环境为例对两种材料的成本进行分析对比，见表2。

表2 块石与城市建筑混凝土废弃物施工成本对比

7 利用城市建筑混凝土废弃物的要求

水利水电工程抛投材料的选择与工程基础的结构、水力条件、河道条件、施工环境、施工技术要求等因素有关。不同的因素会有不同的标准要求，因此城市建筑混凝土废弃物的利用要求，首先必须满足设计要求，其次要节约投资、保护环境等。

a.体积。根据材料使用的工程部位不同对城市建筑混凝土废弃物体积有不同的规格要求。河道流速的大小、抛投料物深度及靠溜情况都有其特殊的要求，因此对城市建筑混凝土废弃物体积的要求相当高。

中小水利工程根据其河道、水流及建筑物的高度对抛投材料有具体的要求，一般要求最小表面积为30cm2，厚度不小于30cm。大型水利工程则要求最小表面积为50cm2，厚度不小于50cm。用于河道工程抛护根石时要求体积较大，它要起到抗冲、不易被水流冲失的作用。工程截流等水利工程则需要大体积的材料进行施工(三峡截流时单块混凝土体积达到几十吨)。

b.重量。由于水利工程施工首先考虑水力的因素，如固体料物抛投时重量不足，料物就会被冲失，起不到应有的作用。这样不但造成施工成本的增加，还会严重地影响工程施工工期。

中小水利工程一般要求固体料物的重量为25～75kg，主要是受施工场地、机械性能等因素的限制。大型水利工程或截流等则需要的重量较大。

c.质量。利用城市建筑混凝土废弃物的关键是质量，因为特殊的要求，能够达到直接利用到水利工程施工中的城市建筑混凝土废弃物所占比重不大。经过调研分析，下列建筑混凝土大部分是可以利用的:ⓐ废弃的建筑物混凝土桩基础;ⓑ混凝土道路拆除的废弃物，厚度达到25cm;ⓒ建筑物废旧的梁、柱等。

在上述要求的同时，为了能够很好地利用城市建筑混凝土废弃物，使其变废为宝，在利用时一定要严把质量关，一些建筑废弃物如:生活垃圾、砖头瓦块等要坚决杜绝混入其中，因为这些材料的混入会严重影响到工程的质量。

8 不适于利用的水利工程

由于建筑混凝土废弃物会释放出对人体有害的物质，不能用于有饮水功用的水库、渠道。城市建筑混凝土废弃物的形状和外观也不适用于景观河道的施工。

9 结 语

城市建筑混凝土废弃物直接利用目前是一个新的课题，需要经过科学的研究和实践验证。能够保护环境、改善人类的生存环境是水利工作者应尽的义务和目标。希望能通过笔者的一点努力，引起有关方面对混凝土再利用的注意或重视，使直接利用尽早得到实现，为造福人类作出贡献。