再生混凝土的发展现状与前景分析

黄 坤，黄 杰

（吉林建筑大学城建学院，长春 130114）

随着全球建筑业的蓬勃发展，我国对于建筑材料的需求也急剧增加。目前，全世界混凝土的需求量约为28亿m3，其中我国的混凝土年需求量达到13亿m3，约占世界总量的46%。在混凝土原材料中，骨料占混凝土总量的75%左右，骨料主要来源于开山取石，人们将其加工成砂石料，或者直接挖取河道中的砂、卵石及砾石。但是，这样不仅破坏自然环境，也严重影响建筑业的可持续发展，因此对于混凝土的回收与再利用便成为重之又重[1-2]。据不完全统计，我国每年产生的建筑垃圾达24亿t左右，预计到2020年，我国建筑垃圾将达到50亿t左右。目前，绝大部分废弃混凝土采取露天堆放、埋填于地势低洼处等方式，未经任何处理，造成了严重的环境污染和资源浪费。

1 废弃混凝土再利用现状

再生混凝土骨料是指废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级处理后，按照一定的比例搭配混合形成的再生骨料[3]。其可按照粒径大小分为再生粗骨料（大于5.00 mm）与再生细骨料（0.16～5.00 mm）。由于天然骨料为不可再生资源，且开采天然骨料势必会对环境造成严重破坏，所以对混凝土再生利用的研究与开发便显得尤为重要。这样能够带来良好的经济效应，有助于实现建筑资源的高效利用和环境的可持续发展。

1.1 国外情况

第二次世界大战结束后，欧美、日本等国重建家园，便着手于废弃混凝土的相关研究。1976年，国际材料与结构研究实验联合会（RILEM）便成立了混凝土拆除与再生利用委员会，并在哥本哈根召开了以再生混凝土为主题的会议。世界可持续发展组织也将再生建材列为重要研究课题。近些年来，再生混凝土已引起众多国家重视。

日本、荷兰等国家国土面积较小，资源相对匮乏，因而十分重视从废弃混凝土中回收利用再生集料。1977年，日本政府便制定了《再生混凝土和再生骨料使用规范》，并在全国各地相继建设已处理建筑垃圾为主的再生混凝土加工厂。而后日本政府又于1991年制定了《资源重新利用促进法》，同时将施工过程中产生的建筑垃圾的处理办法进一步细化。据日本建设省统计，至2005年日本建筑废弃物的总利用率达到85%，其中建筑垃圾粉碎废混凝土的排放量约为3 200万t，废混凝土再利用高达3 100多万t，废弃再利用率竟达98%。但绝大部分用于修筑公路路基。此外，日本对于再生混凝土的性能进行了系统的研究，如吸水性、强度、配合比、收缩性、碳化和抗冻性等。

德国则是最早对废弃混凝土开展再生利用研究的国家之一，并且相继颁布了《再生利用法》《混凝土再生骨料应用指南》等，要求再生混凝土要符合天然混凝土的相关标准。据统计，1994年德国的废弃混凝土排放量为4 500万t，再生利用870 万t。其中大部分用作公路路基基材。德国的双层混凝土道路便采用了再生混凝土。

1.2 国内情况

我国对于建筑垃圾的处理研究起步较晚，因而对再生混凝土的开发落后于发达国家。随着我国社会经济的飞速发展，城市空间不断扩大，建筑垃圾也与日俱增。现阶段，我国大部分建筑垃圾都未经处理直接露天堆放或者填埋，对土壤、水体和大气造成了极大的污染。这成为城市发展中必须重视的问题。有关资料显示，上海每年产生大约800万t废弃混凝土，南京在2004年仅旧城改造就产生了数百万吨的建筑垃圾，香港每年产生1 200万t建筑垃圾，其中废弃混凝土就有400～600万t。伴随着建筑业与交通道路的飞速发展，废弃混凝土排放量还将持续增加。

目前，国内对于再生骨料还处于研究和摸索阶段，缺乏较为系统的应用基础研究。由于相关废弃混凝土的基础指标和有关技术参数尚未完备，所以再生混凝土的应用和推广还存在诸多问题，还需要对废弃混凝土进行系统研究。

虽然我国的再生混凝土研究还处于摸索阶段，但是在部分再生混凝土应用工程中，其还是取得了良好的经济效益。在合宁高速的日程维护中，再生骨料代替了80%的天然骨料，每年节约运输成本130万元，同时节省废料占地费67～75万元。北京城建集团回收大量建筑废料，用于砌筑砂浆、细石混凝土楼地面和混凝土垫层，取得了良好的经济效益和社会效益。

2 再生混凝土的基本性能

2.1 抗压性能

再生混凝土的强度与很多因素有着密切的联系，如再生骨料破碎工艺、取代率以及再生混凝土的配合比等。研究发现，当再生骨料取代率由25%上升至100%时，再生混凝土28 d抗压强度较之同等配合比的普通混凝土降低30%[4]。不同配合比的再生混凝土强度不同，同时也存在各自适宜的粉煤灰参量，粉煤灰在一定范围内可以提高再生混凝土的抗压强度。

2.2 抗拉性能

与同配合比的普通混凝土相比，再生混凝土的抗拉强度较低。经试验，完全使用废弃混凝土再生骨料配置的混凝土与天然骨料配置的混凝土相比，抗拉强度下降12%，且劈裂抗拉强度公式并不适合再生混凝土。

2.3 耐久性能

混凝土的耐久性指标包括抗渗性、抗冻性和抗腐蚀性等。在破碎过程中，再生骨料内部会产生裂缝，大大增加了再生混凝土的孔隙率，导致再生混凝土与普通混凝土相比抗渗性较差，但是添加适当的外加剂（减水剂、引气剂等）可以提高再生混凝土的抗渗性能。再生骨料孔隙率高，很容易吸水饱和。30 min饱和程度就能达到95%。正因如此，再生混凝土更容易发生冻融破坏，导致其抗冻性明显低于普通混凝土。邓寿昌等研究发现,再生混凝土的预养护龄期越长，抗冻性能越好，同时减低水灰比、减少再生粗骨料最大粒径均能提高再生混凝土的抗冻性能[5]。

3 结语

再生混凝土的研究符合我国可持续发展战略要求，具有良好的经济、环境效益，其应用前景广阔。但是，我国对于再生混凝土的研究起步较晚，缺乏系统的研究分析，在大规模应用上仍有许多问题需要解决。

一是再生骨料自身存在差异性，由于废弃混凝土所采用的水泥、天然骨料、外加剂与破碎方式不同，再生骨料个体差异较大。这对再生混凝土强度有一定影响，所以需要完善再生骨料的研究与应用规范体系。二是废弃混凝土破碎工艺落后，再生骨料在破碎过程中内部会产生裂缝导致再生混凝土抗压强度较低，需要同步开发相关生产设备，建设工厂化生产作业流水线。

三是再生混凝土直接生产成本较高，每立方米再生混凝土的直接成本比普通混凝土高出17.8%，虽然再生混凝土的综合效益要高于普通混凝土，但是单从生产成本上看与普通混凝土相比并没有经济优势，这也是我国再生混凝土利用率低的重要原因。四是国家要加大对再生混凝土的政策和法律支持，加大绿色工程的经济补贴、扶持力度。生产过程需要达到标准化和规范化，以便最终实现规模化和商业化。