建筑废弃混凝土可再生利用探究①

张庆伟

(同济大学土木工程学院，上海 200092)

0 引言

“十一五”规划纲明确提出“要把城市群作为推进城镇化的主体形态”，十二五规划再次建议，以大城市为依托，以中小城市为重点，逐步形成辐射作用大的城市群，促进大中小城市和小城镇协调发展，而作为城市发展的最主要的物质基础——混凝土的需求量也在迅速增加.混凝土巨大需求量相对应是产生的数量庞大的废旧混凝土.据统计，2012年美国混凝土平均年用量2.5×104万吨/年，废弃混凝土平均年产量为1.5×104万吨/年，回收利用率为80%，日本混凝土平均年用量为0.9×104万吨/年，废弃混凝土平均年产量为0.54×104万吨/年，回收利用率为67%，我国2012年混凝土平均年用量200×104万吨/年，废弃混凝土平均年产量为6.4×104万吨/年，回收利用率为 3%[1]对比发达国家的数据，我们可以发现我国废弃混凝土的可再生利用率很低，与发达国家产生较大差距.目前我国处理废弃混凝土的主要方法是:运往垃圾场做简单掩埋，而且清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染，会成为城市的一大公害.

若将废旧混凝土(WCA)加工成骨料，用它代替砂石料拌制混凝土，就有可能彻底解决废旧混凝土的处理问题.因此，为探究废弃混凝土的可再生利用的可行性，进行实验探究.

1 再生混凝土实验概况

粗骨料Ⅰ:采用粒径不大于20 mm的连续级配碎石，密度2.7 g/cm;

粗骨料Ⅱ:原强度在C20～C25的废弃混凝土骨料;

水泥:普通硅酸盐水泥 P?O 42.5，密度3.4 g/cm3;

外加剂:采用聚羧酸高效减水剂(YPQ);

砂:河砂，密度 2.42g/cm3，属 II 区中砂;

水:采用普通自来水.

1.1 探究掺入不同WCA，混凝土和易性与物理力学性能变化情况

本组实验共设10组实验，每组8个对比实验.保持水灰比0.5，砂率0.32不变.K0为实验基准组，粗骨料选用粗骨料Ⅰ.K10，表示用原强度在C20～C25的废弃混凝土骨料，代替碎石量为10%.K20...以此类推.

表1 混凝土配合比和再生混凝土性能

从表1结果看出，再生骨料混凝土的坍落度随着WCA加入量的增加逐渐减小，当含量达到粗骨料的50%时，则显著减小，不能满足施工要求的人工拌制7～9cm的要求.但当加入2.5%的加剂用量后，可以加大塌落度数值，达到施工要求.同时，在实验结果中我们可以看出，随着WCA量增加，再生混凝土的强度逐渐降低，近似线性变化.当粗骨料全部用废弃混凝土时，强度降低10%左右，基本满足26.2MP.强度标准差5MP的要求.这说明C20再生混凝土，在强度方面满足要求.

1.2 探究不同水灰比，混凝土和易性与物理力学性能变化情况

本组实验共设9组实验，每组8个对比实验.保持砂率0.32不变.M0为实验基准组，粗骨料选用粗骨料Ⅰ.M0.75，表示水灰比为 0.75.M0.75...以此类推.

表2 水灰比混凝土配合比和再生混凝土性能

从表2试验结果可以看出，水灰比对再生混凝土的强度影响较大，当水灰比由0.5降到0.35时，再生混凝土的抗压强度增加43%，抗压弹性模量降低6%，这说明在开发高强度混凝土方面，再生混凝土这一途径，并非是好的选择.当水灰比由0.5升到0.75时，强度降低了7.1%，塌落度增加了52%，在区间0.3～0.5期间，基本满足线性升降，这说明再生混凝土在，水灰比和塌落度方面和普通混凝土有着相似的变化规律.

2 再生混凝土目前需要解决的问题

我国再生混凝土的科学研究尚处于起步—实验阶段.由于理论知识及数据的缺乏，有待解决的问题还很多，距离大规模应用还有相当长的路要走.综合问题情况，认为我国对再生混凝土的研究急需解决的几个问题是:

(1)再生混凝土耐久性问题，基本处于零状态，这将是再生混凝土材料能否推向市场的关键因素.

(2)再生混凝土现阶段研究只是针对普通混凝土，国内没有相关规范，较难形成体系，导致各科研单位的成果较难进行总和[1].

(3)目前再生混凝土的生产成本较普通混凝土要高，若要市场化生产，必须要做生产创新，包括在配置方面，生产工具方面等，以满足经济性与可行性的统一.

3 结论及展望

(1)对再生骨料混凝土的力学性能试验结果表明，对于C20－C25再生骨料混凝土能满足强度方面建设要求.则可用于路基、路面、基础垫层、底板、填充墙和非结构构件等抗压强度要求不很高的部位[2].

(2)再生混凝土能否满足高强度部位的要求，还需进行探究，比如说，能否将再生混凝土应用与建筑结构中的柱、梁、板等承重结构.

[1]缨(河南省建筑职工大学，河南郑州450003).建筇废弃混凝土再生利用的分析与研究.

[2]傅晓剑等.再生混凝土的研究现状及展望(第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文)2007.