废弃混凝土试块的再利用研究

蒋震，李绍鹏，李曦，汪亮

（中建西部建设湖南有限公司，湖南 长沙 410000）

废弃混凝土试块的再利用研究

蒋震，李绍鹏，李曦，汪亮

（中建西部建设湖南有限公司，湖南 长沙 410000）

废弃混凝土试块具有统一的尺寸、形状与颜色，且干净易于收集，可作为一种新型的砖石材料利用起来，从而缓解自然资源短缺与建筑垃圾排放及带来的环境污染等问题。通过试验表明：废弃混凝土试块仍然具有较高的强度，其抗压强度可达到原试块抗压强度的 80% 以上，抗拉强度也可达到原试块抗拉强度的 80% 左右，且通过线性拟合得到了 7d、28d 龄期废弃混凝土试块剩余强度与原强度之间的相关方程，可以对废弃混凝土试块的抗压与抗拉强度进行准确的预测。并结合废弃混凝土试块的特点，对其用途进行了描述，提出了详细的利用对策。

废弃混凝土试块；抗压强度；抗拉强度；用途与利用对策

0 引言

随着我国城市化建设的不断推进，造成了众多资源的短缺与浪费、环境污染及占用土地等问题。其中，混凝土的广泛使用就是造成此类问题的始作俑者之一[1]。有统计表明，2013 年，全国预拌混凝土产量为 16.41 亿方，2014 年为 15.54亿方， 2015 年混凝土产量与 2014 年大致持平[2]。根据现行检测标准中的混凝土出厂与交货取样检验频率，按每年 15 亿方产量计算，将产生超 6000 万块混凝土强度试块，如此数量巨大的试块在完成强度检测后往往都成为了建筑垃圾，少有企业对其进行循环利用[3]。

实践表明：混凝土试块在达到其极限荷载后，仍具有较为完整的表面形状和较强的剩余强度，直接当作建筑垃圾处理简直是暴殄天物，就算破碎再生利用仍是一种资源浪费。因此，本文将对废弃混凝土试块的剩余强度进行具体的试验研究，并结合其具有统一的颜色、尺寸形状等优势进行直接利用分析。以期对废弃混凝土试块形成精细化的再利用管理，将其变废为宝，引导建筑废弃物走向低碳循环之路。

1 废弃混凝土试块的强度试验与分析

1.1 抗压强度

根据 GB/T 50081－2012《普通混凝土力学性能试验方法标准》的试验方法，对中建西部建设湖南有限公司某厂站试验室不同等级（C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60）的7d、28d 混凝土试块完成抗压强度检测后，再以同样的方法将压坏后的试块再次进行抗压强度试验，试验结果见表 1 与图 1所示。

表1 混凝土试块抗压强度试验结果

图1 废弃混凝土试块剩余抗压强度占原抗压强度比例

由表 1 与图 1 可知：经抗压强度检测压坏后的废弃混凝土试块，仍具有很高的抗压强度，不同等级的 28d 龄期试块的剩余抗压强度均达到原抗压强度的 80%～90% 之间，7d 龄期试块的剩余抗压强度达到的比例更高，基本在 90% 以上。这主要是因为 28d 龄期试块强度已基本形成，试块较脆，压坏后的损伤较 7d 龄期试块大。

将表 1 中混凝土试块的抗压强度与压坏后的剩余抗压强度数据进行线性拟合，如图 2 所示，可以得到废弃混凝土试块的剩余抗压强度与原抗压强度的相关关系，如式（1）、式（2）所示，且相关性系数 R2分别为 0.999、0.994，说明其拟合方程完全可以作为废弃混凝土试块的剩余抗压强度预测公式。

式中：

y7、x7——7d 废弃混凝土试块的剩余抗压强度与原抗压强度；

y28、x28——28d 废弃混凝土试块的剩余抗压强度与原抗压强度。

图2 废弃混凝土试块剩余抗压强度与原抗压强度拟合结果

1.2 劈裂抗拉强度

劈裂抗拉强度试验则先选择两组标准试块分别进行抗压强度与劈裂抗拉强度试验，再用压坏的废弃试块进行劈裂抗拉强度试验，C30、C40、C50 及 C60 混凝土试块试验结果如表 2 与图 3 所示。

图3 废弃混凝土试块剩余抗拉强度占原抗拉强度比例

表2 混凝土试块劈裂抗拉强度试验结果

由表 2 与图 3 可知：经抗压强度检测压坏后的废弃混凝土试块，仍具有较高的抗拉强度，28d 龄期试块的剩余抗拉强度基本在原抗拉强度的 70%～90% 之间，而 7d 龄期试块的剩余抗拉强度则均在 70%～80% 之间。并随原试块强度等级的增加，剩余抗拉强度占原抗拉强度的比例表现出先增加后减小的规律，强度等级为 C50 时达到最高，这主要是因为随着混凝土抗压强度的增加，脆性就会增大，使其抗拉强度不能同步增长。

考虑到混凝土强度等级大于 C50 时，其抗拉强度不能同步增长，故将 C60 除外，把表 2 中其余混凝土试块的劈裂抗拉强度与压坏后的剩余抗拉强度数据进行线性拟合，如图4所示，可以得到废弃混凝土试块的剩余抗拉强度与原抗拉强度的相关关系，如式（3）、式（4）所示，且相关性系数 R2分别为 0.999、0.990，说明其拟合方程完全可以作为中低强度等级废弃混凝土试块的剩余抗拉强度预测公式。

式中：

y7、x7—7d 废弃混凝土试块的剩余抗拉强度与原抗拉强度；

y28、x28—28d 废弃混凝土试块的剩余抗拉强度与原抗拉强度。

图4 废弃混凝土试块剩余抗拉强度与原抗拉强度拟合结果

2 废弃混凝土试块的用途

混凝土生产与浇筑时预留的用于检测其力学性能而制作的混凝土试块，在检测完成后便成了废弃混凝土试块，废弃混凝土试块的外观虽有一定的破损，但仍具有较为完整统一的尺寸形状，如图 5 所示。混凝土试块的形状主要分为立方体、圆柱体和棱柱体三类，其中 150mm×150mm×150mm 与100mm×100mm×100mm 的立方体试块数量最多也最为常见。除形状标准统一外，混凝土试块还具有颜色统一、干净及易于收集的特点，且已通过试验证明其具有较高的剩余强度，因此，废弃混凝土试块的直接再利用是完全可行的。

图5 废弃混凝土立方体试块外观

考虑到废弃混凝土试块表面或内部存在裂缝等缺陷，因而不能将其作为重要结构或构件的组成材料，但仍然可以作为砖石材料，具有较为广阔的应用空间。

（1）作为墙体材料。如用于围墙、矮墙等围护墙体结构。

（2）作为园林景观材料。如用于砌筑石凳、桌椅、花坛以及景观墙等。

（3）作为道路材料。如用于小区、花园等道路铺装，以及作路缘石使用。

（4）作为再生骨料。对于破损较小的试块可以直接或用水泥浆简单修护后作为砖石材料使用，对于破损较为严重的试块则可将其破碎，作为再生骨料继续使用。

3 废弃混凝土试块的利用对策

建筑垃圾的循环利用是一项繁琐、复杂的系统工程，通常由建筑垃圾的产生、运输、分类存储、分类再生、推广应用等一系列环节组成，需要考虑经济、技术、管理、环境等众多问题[4,5]。废弃混凝土试块作为建筑垃圾中的一种，因具有尺寸形状统一、颜色统一、强度较高且干净易于收集的特点，完全可以作为一种新的砖石产品使用。但我国对建筑垃圾的回收利用起步较晚，目前也并未将废弃混凝土试块单独分离出来作为一种新产品再次使用。因此，要真正实现将废弃混凝土试块变废为宝，还需考虑以下几个方面：

（1）健全法律法规。对于建筑垃圾的利用处理，我国虽出台了一些相关的法律法规，但对复杂多样的建筑垃圾并没有做出实质性的详细处理规定。因此，国家应该制定相应的详细处理制度（如：明文规定将废弃混凝土试块作为一种的新的砖石产品使用），让建筑垃圾的资源化利用成为唯一的处理途径。

（2）政府加大扶持力度与宣传工作。建筑垃圾的资源化利用是一项节约资源、改善人类生存环境的公益性事业，政府应刺激与激发企业对建筑垃圾利用的欲望，对生产与使用建筑垃圾的企业给予补贴与优惠。同时，政府还需加强宣传力度，让企业与市民充分认识、理解与使用废弃混凝土试块等建筑垃圾资源。

（3） 加强科研工作。目前，对于废弃混凝土试块的直接再利用研究还未见报导，本文虽对废弃混凝土试块的剩余强度做了较为系统的试验研究，但还远远不够，还需对其耐久性能、抗疲劳性能以及加工处理等方面继续进行研究，以扩展其使用空间与发展前景。

（4）开展废弃混凝土试块的收集与管理工作。废弃混凝土试块主要源于预拌混凝土企业与建筑施工单位，可成立专门的部门分区域进行收集与分强度等级存储，并对破损较为严重的试块进行修复。

（5）积极开展废弃混凝土试块的综合利用示范工程。从工程设计入手，提高废弃混凝土试块的利用率，建设示范工程，利用工程的示范作用将废弃混凝土试块的利用价值淋漓尽致地展现出来。

4 结论

（1）试验表明废弃混凝土试块仍然具有较高的强度，其抗压强度可达到原试块抗压强度的 80% 以上，抗拉强度也可达到原试块抗拉强度的 80% 左右，且通过线性拟合得到了7d、28d 龄期废弃混凝土试块剩余强度与原强度之间的相关方程，可以对其抗压与抗拉强度进行准确的预测。

（2）除强度外，废弃混凝土试块的外观形状也并未受到较大的破损，加上其颜色统一且干净易于收集与存储等特点，使得废弃混凝土试块具有较为广阔的利用空间。

（3）结合废弃混凝土试块的特点，对其用途进行了描述，并提出了详细的利用对策。

[1] 朱东风．城市建筑垃圾处理研究[D]．华南理工大学，2010.

[2] 张红．2015 年中国混凝土行业十大聚焦面[N]．中国建材报，2016-02-01001.

[3] 李浩，翟宝辉．中国建筑垃圾资源化产业发展研究[J]．城市发展研究，2015,(03):119-124．

[4] 周文娟，陈家珑，路宏波．我国建筑垃圾资源化现状及对策[J]．建筑技术，2009,08:741-744.

[5] 姚磊．建筑垃圾的再生利用及其产业化研究[D]．长安大学，2012．

［通讯地址］湖南省长沙市开福区湘江北路与开顺路交界处中建五局搅拌站（410000）

The study on reuse of waste concrete test block

Jiang Zhen, Li Shaopeng, Li Xi, Wang Liang
( China Construction Western Construction Hunan Co., Ltd., Hunan Changsha 410000)

As the waste concrete test block has uniform size shape and color, and it is easy to recycle, it could be reused as a new kind of masonry materials to relieve problems of shortage of natural resources, construction waste emissions and environment pollutions caused by them. Tests show that waste concrete test blocks still have high strength.The compressive strength is more than 80% of the compressive strength of the original test block, and the tensile strength is about 80% of the tensile strength of the original test block. Both compressive strength and tensile strength can be predicted precisely by linear equations between residual strength and original strength of different kind of test blocks (7d and 28d, respectively). According to the characteristics of waste concrete test block, this paper described several possibleapplications and proposed detailed utilization methods.

waste concrete test block; compressive strength; tensile strength; applications and utilization methods

蒋震，男，湖南长沙，硕士，中建西部建设湖南有限公司技术部经理，工程师。