再生混凝土研究的现状及意义

秦荷成　赵治超　谢 华

[摘 要] 文章阐述再生混凝土技术研究的基本现状，对再生混凝土技术的发展前景进行简要分析。论述再生混凝土可以满足世界环境组织提出的“绿色”要求，废弃混凝土的再生循环利用已成为一项亟待解决的课题。

[关键词] 再生混凝土；研究现状；意义

[作者简介] 秦荷成，广西建设职业技术学院讲师，工程师，国家注册一级建造师，硕士，广西 南宁，530003；赵治超，广西建设职业技术学院讲师 ，硕士，广西 南宁，530003；谢华，广西建设职业技术学院工程师，硕士，广西 南宁，530022

[中图分类号] TU528 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2013）03-0040-0002

一、再生混凝土技术的产生

再生混凝土也可称之为再生骨料混凝土（英文名为Recycled Concrete RC），它是指将一些废弃混凝土块经过回收、破碎，然后再清洗、分级后，部分或者全部取代天然骨料，再按一定的比例与水泥、砂、水混合配制成的新混凝土。

它的重要意义在于充分地循环利用建筑材料。对于再生混凝土来说，原生混凝土是用来生产再生骨料的原始混凝土，它的作用则在配合比相同的情况下同再生混凝土进行配比。

纵观人类文明建设的发展历程，砼材料早在19世纪初开始生产和使用，目前它在建筑行业中是用量最多、范围最广的一种建筑材料之一。随着经济的快速发展和城市化进程速度的加快，混凝土材料的人均消费量与日俱增。相关资料统计显示，目前，我国砼的年产量约占世界总量（年产量约28亿立方米）的45%左右[1]。混凝土主要由粗骨料（石）和细骨料（砂）组成，这两种骨料大概占混凝土总量的75%左右。在过去的经济建设过程中，资源保护和环保意识没有得到足够的重视，以为砂石骨料来源广，价格低，取之不尽用之不竭，并进行大肆开采，甚至出现滥采滥用的现象，对自然生态环境造成严重的破坏。建筑业作为国民经济的支柱产业，伴随着世界人口的不断增多，对骨料砂石需求也与日俱增。与此同时，长时间对资源的开采和消耗势必会造成资源枯竭，原有砂石骨料资源丰富的情形不复存在，取而代之的是骨料的短缺和环境的污染。天然砂石的自然形成需要漫长的地质年代甚至更久，属于不可再生资源，长此进行大肆开采而不采取相关的保护措施，天然骨料必将面临短缺问题。另一方面，随着水泥结构适用年限的到达，大量的建筑物将被拆除，必然会产生大量的废弃混凝土。世界上每年都会产生大量的建筑垃圾。对比国内外的数据发现，在一些发达国家，如美国、德国等，每年产生的建筑垃圾数量大得惊人。德国每年拆除的废弃砼量大约为3800万吨左右；美国年废弃砼量大约为6000万吨。我国每年的建筑垃圾数量同样不容忽视（约4000万吨），混凝土块则占到三分之一 [3]。建筑垃圾对耕地的占领不断扩大，粉尘等对环境的污染随着经济的进步在不断加剧，处理大量的建筑垃圾不仅需要大量的人力物力，对环境的影响更令人担忧。

如果能将这些废弃砼块适当处理后，作为骨料再重新应用到实际工程中，这将为资源环境的保护、社会的可持续发展起到重大的推进作用。目前，世界各国都在致力于对废弃砼再生利用课题的研究，大多数将废弃砼块生产为再生粗骨料，组合形式有：粗骨料为再生骨料与天然骨料的混合骨料，或全部为再生骨料，细骨料为天然砂。下文所提到的再生骨料指的都是再生粗骨料。再生砼的产生，为砼生产过程中的物质循环利用指明了方向，同时实现了建筑行业以及整个社会的可持续发展。

二、再生混凝土基本性能研究

砼配合比和再生骨料的性能会影响再生砼的各项性能。相同条件下，它的力学性能、变形性能、耐久性能、和易性等性能低于普通砼，使得再生砼结构性能较普通砼结构有不同程度地降低。

（一）再生混凝土的和易性

影响再生混凝土和易性的因素主要有：再生骨料取代率以及水胶比。再生骨料表面粗糙，孔隙率大，导致吸水率增加，在相同条件下，塌落度会比普通混凝土的小。且随着再生骨料的增加，塌落度会逐渐降低。其次，同天然骨料混凝土类似，相同条件下，水胶比越大塌落度越大。

（二）再生混凝土的力学性能

再生骨料破碎方法、骨料替代率、原生砼的强度等级以及再生砼的配合比等对再生砼的强度都有一定程度的影响。再生砼强度变化的规律性较差，主要是因为原生砼的强度等级、使用环境各不相同，再加上破碎工艺也有差异。以下是相关研究人员得出的结论：

1. 一般情况下，如果所采用的混凝土设计配合比相同的情况下，配制的再生混凝土比天然骨料混凝的抗压强度要低，其主要原因是再生骨料与新、旧水泥浆之间结合比较弱。

2. 有关试验结果表明，原生砼强度对再生砼抗压强度有一定的影响，一般是会随着原生砼的强度下降而降低。

3. 随再生骨料用量的增加再生混凝土的抗压强度而降低，当水胶比相同时，再生骨料取代天然骨料的替代率在30%以内时，再生混凝土的抗压强度降低程度比较小，此后，再生混凝土的抗压强度会随着替代率的增加而降低。再生混凝土的强度也会随着水胶比的降低而减轻。

4. 邢振贤等实验证明，和配合比相同的天然骨料砼相比较，全部采用再生骨料配制的再生砼，抗压强度、抗拉强度、抗折强度都会降低约10%左右。

5. 相比同配合比的天然骨料砼，再生砼抗拉强度会有所降低，但降低幅度会随着龄期的增长而逐渐减小。

6. 相比同配合比天然骨料砼的情况下，全部采用再生骨料配制的再生砼抗折强度一般要下降10%至25%左右。但一般都可以达到4～5MPa，能够满足工程需求。水胶比对再生砼抗折强度有很大关系，基本成正比例关系，同时抗折强度也会随着再生砼抗压强度的增大而线性增大。

（三）再生混凝土的耐久性

有关研究表明，同比天然骨料砼来说，再生砼抗裂性能较好，但抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性、抗冻融性、抗磨性则不及天然骨料砼。在再生砼中掺入适量的粉煤灰，可以在一定程度上改善其抗渗性和抗硫酸盐侵蚀性，通过降低水胶比则可以提高其抗冻融性。

三、再生混凝土的研究意义

在建筑工程领域中，混凝土是用量最多、同时也是应用最广泛的建筑材料之一。相对建筑钢材、木材等材料而言，混凝土价格便宜、力学性能稳定、耐久性好、适应范围广，这些优势决定了它在建筑市场所占据的地位。近几年来，随着旧建筑的拆除和新建筑的建设，带来了一系列关于自然能源、资源、可持续发展和环境保护等问题。主要表现在两个方面：首先，混凝土集料需求越来越多，造成资源的大规模开采，耗费大量的人力、物力资源。其次，随着新建筑的建立旧建筑的拆除，这样会产生了大量的建筑垃圾，势必对环境造成很大的污染并且要占用大量的掩埋垃圾用地；为了最大限度地增加对建筑垃圾的再生利用，必须最大限度地减少对自然资源的开采，这才是建筑业可持续发展的根本。根据权威部门的统计结果显示，混凝土的主要组成材料是碎石或卵石、砂子和水等天然资源，目前，这些天然骨料正以约80亿吨每年的速度消耗。同时，随着人们生活质量的不断提高、城市建设的快速发展，20世纪60至80年代的建筑物已经落后于人们当今使用要求，很多建筑物将面临改造、加固甚至被拆除，这样的建筑垃圾必定会日益增多。据英国的混凝土会议资料显示，从1991后的十年间，全世界废弃的混凝土统计的总量超过10亿吨。我国建筑垃圾的每年产量很大，目前，在国内建筑垃圾处理的方法主要是掩埋，这样势必会占用大量的垃圾掩埋用地，如果长期这样下去，我们将会缺少掩埋用地，这已经警示我们寻找处理建筑垃圾办法的迫切性。

因此，如果能将建筑废弃混凝土回收再利用，经过适当的加工处理后运用到实际工程中，在能降低废弃混凝土对自然环境的影响的同时，又能很好地保护天然资源，这样对于建筑垃圾的处理、社会的可持续发展以及居住环境的改善都具有非常重要的意义。再生混凝土可以满足世界环境组织提出的“绿色”要求，是一种可持续发展的新型绿色混凝土，废弃混凝土的再生循环利用已成为一项亟待解决的课题。

[参考文献]

[1]徐卓，龙帮云.开发利用再生混凝土走可持续发展的道路[J].中外建筑，2004，（2）.

[2]田洪臣，段绪胜，王福忠，冯勇.建筑垃圾的综合应用[J].山东农业大学学报（自然科学版），2006，37（1）.

[3]李学英.改性聚丙烯纤维混凝土的性能研究[D]. 哈尔滨工业大学硕士论文，2003.

[4]傅春松.聚丙烯纤维对现浇混凝土楼板非荷载裂缝影响的试验研究[D].广西大学硕士论文，2006.

[5]王立伍.聚丙烯纤维对混凝土性能的影响和工程应用[A].程庆国.全国第七届纤维水泥与纤维混凝土学术会议论文集[C].北京：中国铁道出版社，1998.