废弃混凝土的发展及利用

石 齐 曾春明 郭 远

(江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西 南昌 330001)

1 引言

21 世纪，世界建筑业行业进入高速发展。集居点建设以及水利工程发展的趋势，基础设施建设将增速发展，社会对混凝土的需求量迅速增加。混凝土作为最大的人造材料，原材开采对于大自然的资源占用和环境破坏，成了可持续发展的负担。城市拆迁及工程改造成为混凝土浪费的主要原因。城市公用与民用建筑、市政设施正大量进行更新、改造过程中，混凝土用量较大，作为混凝土重要原材料的粗细骨料出现了明显不足，将数量庞大的废弃混凝土有效处理和利用，加工成再生粗细骨料进而配制成再生混凝土。坚持可持续发展观，具有明显的社会、经济和环境效益。

再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。通过再生骨料混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。这是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一。

2 再生混凝土的发展和利用现状

我国建筑业的发展远远超过一些发达国家，同时对再生混凝土的开发研究晚于工业发达国家，因此我国政府也鼓励废弃物的研究和应用，同时国内的一些专家学者在这方面进行已加紧对再生混凝土的研究利用进行立项研究。要致力于发展循环经济、绿色经济、可再生资源回收、加工和再利用。可对拆除下来的废旧混凝土现场破碎加工成商品混凝土骨料、建筑砌块集料、道路填铺料、三合土集料等不同用途的再生集料，使加工后的建筑垃圾成为商品，并可直接应用，大大提高了废旧混凝土的利用效率，有效实现了拆除工程的环保化、无污染、零排放［1］。

与天然骨料相比，再生骨料的性能有较大差异。再生骨料一般是通过对废弃混凝土破碎、筛分、清洗而获得，因此，其不仅含有设计强度等级高低不同的混凝土成分，而且含有许多低密度的建筑材料，如粘土砖、硬化石膏的碎块，甚至含有用于混凝土表面的找平砂浆、用于找平砂浆表面的油漆或各种装饰涂料和其它有机物。混凝土结构的表面在自然界中已经发生了炭化，或者经过其它腐蚀环境侵蚀后，已经变得松软，特别是十几年前的混凝土结构设计强度较低，因此，很难获得高强再生骨料。

我国废弃混凝土的研究起步晚于欧美等发达国家，国内目前的再生骨料生产工艺主要有以下几种:

(1)我国台湾地区采用包括油压式履带型碎石机和重物筛选机系统的废弃混凝土块破碎及处理设备，其生产工艺流程图如图1 所示。

图1 台湾地区再生骨料生产工艺图

(2)史巍和侯景鹏［2］设计了一套带有风力分级设备的骨料再生工艺，见图2。该工艺构思新颖，使用了风力分级装置及吸尘设备将粒径为0.155mm 的骨料筛分出来，为循环利用再生细骨料奠定了基础。

(3)经对比分析国内外再生骨料的生产工艺，优化后的工艺流程如图3 所示。

图2 史巍和侯景鹏设计的再生骨料生产流程图

图3 优化后再生骨料生产流程图

总体而言，虽然再生集料的部分性能不如天然集料，利用再生集料研制和生产的混凝土构件性能也比天然集料的差。但若通过掺加外加剂，则可以大大改善再生混凝土的性能，只要选择合适的外加剂，再生混凝土的利用就可以十分广泛，而且利用废弃混凝土做集料来生产再生混凝土，对资源循环利用、净化环境、造福社会具有重要意义。

3 再生混凝土的基本性能及存在的问题

国外的许多研究人员［3］已经论述了再生混凝土质量与原生混凝土和砂浆性能、原生混凝土损坏状况、破碎方法和新混合料成分之间的关系。一般认为粘附在再生骨料上的基体混凝土水泥砂浆胶结料、砂浆和界面区的质量、以及基体混凝土中砂浆含量对测定再生混凝土性能中起重要影响。试验结果表明再生混凝土强度特性受一些关键因素的影响，如基体混凝土强度，基体混凝土中粗细骨料的比率，基体混凝土中骨料最大粒径与再生混凝土骨料最大粒径之比及再生骨料的磨蚀损失和吸水性的影响。这些因素还影响水灰比、骨料最大粒径和干拌时间对再生混凝土强度特性的作用。

3.1 再生混凝土的基本性能

(1)抗压强度。相关试验表明:与天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d 抗压强度约低15%，但其相差的幅度会随着龄期的增长而慢慢缩小。再生混凝土的强度和所使用的废弃混凝土的强度有着紧密的联系。在同一水灰比条件下，再生骨料强度越高再生混凝土的强度也就越高。从一般建筑物拆除下的废弃混凝土强度在C20 左右，在水灰比为0.6 并用再生骨料完全取代天然骨料时，其28d 的抗压强度可达到23.5MPa，完全符合普通混凝土的强度要求。

(2)抗拉强度。再生混凝土的抗拉强度和它的抗压强度一样，随着龄期的增长而增长，而且再生混凝土的抗拉强度与天然骨料混凝土抗拉强度的差也随着龄期的增长而增大，到28d 龄期后才基本不变。但是如果在再生混凝土中掺加微细硅粉和高效减水剂则能明显提高其抗拉强度，尤其在28d 龄期以后最为明显。

(3)工作性。再生骨料比天然骨料吸水率大、空隙多、表面粗糙度高、用浆量多。有关研究成果表明，在相同水灰比条件下，再生混凝土中再生骨料所取代的比例越高其坍落度就越小。同时，骨料表面粗糙，增大了拌和物在拌和与浇筑时的摩擦力。

(4)干缩性。由于再生混凝土使用的是吸水率大、空隙率高的再生骨料，因此它的干缩性比天然骨料混凝土要大，且其干缩的程度和干缩持续时间随着再生骨料取代比例的增大而增大和加长。在再生骨料取代比例达到50%以上时，其干缩时间持续较长，但在50d 龄期后干缩速率十分缓慢，干缩的增量也较小。

3.2 废弃混凝土利用存在的问题

(1)再生混凝土没有技术标准。作为刚走向市场的新材料，再生混凝土推广的第二个难关就是相关技术的标准目前尚未确定。没有技术标准，就无法确保在大量生产应用中的质量稳定，再生混凝土就很难被大多数建筑承包商所接受。目前国内这些领域的标准还几乎是一片空白。

(2)集中建立再生混凝土生产基地。有条件的城市可建立再生骨料生产厂和利用再生骨料的混凝土搅拌站或预制品加工厂，以充分利用废弃混凝土。结合城市规划，厂址选在废弃混凝土存放处附近，这样不但节约土地，而且材料来源丰富，更便于就地取材。也可将粉碎——搅拌一体机直接安放在房屋拆除现场，当场回收、利用废弃混凝土，将其变成再生混凝土并随即用于新建工程上，这样可进一步降低成本。

(3)加强再生混凝土立法。加强立法，利用经济杠杆的调节作用制定再生骨料推广应用的强制性措施。发达国家普遍采用立法形式来保障废弃混凝土的再生利用，国际上已召开三次有关废弃混凝土再生利用的专题会议。欧洲一些国家在再生骨料应用方面开展的研究较早并制定了相应的“应用指南”，也有成功的工程应用实例。因此，政府在政策上要对再生骨料的回收利用给以扶持，把再生骨料的回收利用作为一个新的建筑产业。

4 再生混凝土发展方向

再生混凝土的生产和合理利用将会把建筑业、建材业的发展与保护生态环境、治理环境污染有机地结合起来，在获得经济效益的同时，又消纳了大量垃圾，减少了污染及土地占用［4］。对于建筑用砂紧缺的城市，又解决了混凝土骨料的来源，而且不但可降低成本，又可满足施工规范的要求。

再生混凝土目前广泛应用于道路建设中的路基、路面、路面砖和马牙砖等工程，在建筑工程中主要用于基础垫层、底板、台子、填充墙和非结构构件等抗压强度要求不是很高的部位。由于对再生混凝土的耐久性目前尚无突破性研究，因此它还没有被用于房屋结构中柱、梁、板等重要部位或构件。

对再生混凝土开发研究出多种产品，如制成再生混凝土预制构件、砌块或其他产品，从而拓宽其应用道路，提高利用率。另外，若能通过掺加活性超细矿物粉(如粉煤灰、高炉矿渣、硅粉、氟石粉等)和高效减水剂等外加剂，通过一定的技术途径对再生骨料进行改性，制成强度高、耐久性好的高性能绿色混凝土，从而广泛应用于承重结构中，这将会有更为明显的社会效益、经济效益和环境效益。

5 结束语

(1)再生混凝土技术能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题，既能减轻环境的污染，又能节省天然骨料资源，缓解骨料供求矛盾，减少自然资源和能源的消耗，具有显著的社会、经济和环境效益，符合可持续发展的要求，是发展绿色混凝土的主要途径之一。

(2)再生混凝土实际应用的研究中，不仅要对如何提高再生混凝土强度进行研究，而且对其耐久性如抗渗性、耐磨性及抗碳化等也要进行进一步研究，从而逐步实现再生混凝土的高性能化。

(3)再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面存在较大的差别，现行普通混凝土的标准、规程等不适合再生混凝土;另一方面，由于水泥、骨料与国外使用的水泥、骨料在成分和性能上差别较大，因而不能直接使用国外的有关标准。

(4)再生骨料作为有潜在发展能力的材料，经过适当的加工处理，能够得到符合规范要求的再生骨料。

［1］杜婷，李惠强，吴贤国.再生混凝土的研究现状及存在问题［J］.建筑技术，2007(2):25 -27.

［2］候景鹏，史巍，宋玉普.再生混凝土技术的研究开发与应用推广［J］.建筑技术，2002，33(1):15 -17.

［3］任庆旺.再生混凝土的研究现状及其基本性能［J］.建筑技术开发，2005，32(2):44 -46.

［4］邢振贤，周曰农.再生混凝土性能研究与开发思路［J］.建筑技术开发，1998，25(5):28 -31.