再生混凝土研究现状与展望★

黄小琴 黄 琴 蒋必凤 陈圣宁

(1.三亚学院,海南 三亚 572011; 2.91515部队,海南 三亚 572011)

1 概述

建筑垃圾被随意处置或简单填埋，占用了大量土地、污染环境，成为城市发展中急需解决的问题。建筑垃圾具有非常大的潜在利用价值和社会效益，将其回收处理作为骨料重新加入水泥基体中，有望制备出环保节能的新型建筑材料，对其进行深入研究具有重要的科学意义及工程实用价值。

再生混凝土的制备方法通常是将建筑垃圾进行分类，破碎后得到再生微粉、再生细骨料与粗骨料，加入水泥或混凝土基体中，替代部分的粗、细骨料或矿物掺合料，制备再生混凝土，对其制备工艺、新拌浆体和易性、物理及力学性能微观组织形貌、界面结合情况、断裂机理、耐久性等进行研究。国内外学者对再生混凝土的制备与性能做了广泛的研究，拟解决问题包括水灰比、颗粒级配、外加剂影响、微观界面等。本文旨在对再生混凝土的骨料特点、骨料强化方法、研究现状进行分析综述，以期为后续该方向的研究提供一定的参考。

2 再生骨料特点分析

建筑垃圾分拣处理后得到的废弃砖块、废弃混凝土块与砂浆块经过破碎、过筛处理，得到可制备再生混凝土中的再生骨料，其形态包括再生粉末、再生细骨料和再生粗骨料。刘俊华等[1]的研究表明经过破碎机强制力破碎的再生骨料处于高能不稳定状态，其颗粒表面粗糙且微裂纹较多，与普通骨料的对比研究表明，再生骨料制备的再生混凝土新拌浆体流动性降低、硬化后再生混凝土密度降低、吸水率增大、但后期强度提高较快。再生细骨料的表观密度约为天然中砂的85%左右，堆积密度约为天然中砂的75%～90%左右，而且吸水率是天然砂的十几倍。材料的组成和结构决定材料的性质，再生骨料的这些性质特点也是由其内部微观结构决定的，再生骨料在加工破碎过程中吸收较大能量，内部和表面均有较多微裂纹，这导致其密度较低，吸水率较大。再生骨料颗粒表面的硬化水泥浆也为多孔结构，进一步提高再生骨料的吸水率。与普通混凝土相比，再生骨料表面的硬化水泥浆层会导致再生混凝土的界面结构更为复杂化，影响再生混凝土的新拌浆体和易性和硬化后的力学性质与耐久性。

3 再生骨料强化方法分析

采用未经处理的再生骨料制备的混凝土强度一般较低，为提高再生骨料质量，学者提出通过物理、化学以及复合的手段对骨料进行改性强化处理研究，取得一定的研究成果。韩岚岚[2]采用化学改性方法，使用有机、无机、有机无机复合溶液对再生骨料浸泡处理风干后测试强化骨料的性能，实验表明硅烷能够较好的提高骨料的密度，PVA处理能够较多降低骨料的吸水率。黄苗周[3]利用纳米材料独特的渗透作用和较高的活性特点，采用纳米碳酸钙和纳米二氧化硅溶胶对再生骨料浸渍处理，研究纳米溶胶强化再生骨料制备的再生混凝土的力学性能与微观结构，研究表明纳米碳酸钙可以填充再生骨料的孔隙，从微观结构上对再生骨料进行了改良，但新拌再生混凝土浆体的流动性会受到较大的影响，实验过程中纳米碳酸钙和纳米二氧化硅溶胶的沉降，导致浸渍溶胶不均质现象，影响浸渍效果，还有待进一步研究解决。

4 研究现状分析

发达国家的研究成果表明再生混凝土基本能满足工程的一般要求，再生混凝土的应用范围和应用效率也在不断提高中。我国关于再生混凝土研究正在不断深入中，但是还未形成较好的理论体系。基本方法是将建筑垃圾进行加工、破碎，制备再生粗骨料与细骨料部分替代混凝土中的粗、细骨料，制备再生混凝土，并对其新拌混浆体和易性、硬化后的密度、无侧限抗压强度、力变形曲线、微观结构和界面结构等进行分析研究，并进行一定的数值模拟。再生骨料本身的性质缺点导致其不适合作为高性能混凝土的骨料使用，其应用主要是作为混凝土垫层、基础或制备再生混凝土实心或空心小型砌块。

李健华等[4]利用发泡技术，将建筑物废弃再生集料加入水泥基体中制备再生泡沫混凝土，分析水泥掺量、水灰比和再生骨料掺量对最终再生泡沫混凝土强度的影响，结果表明：再生骨料掺量的影响最大，其次是水泥掺量，水灰比的影响最小。设计出最佳配合比，制备出的再生气泡混凝土性能满足CJJ/T 177—2012气泡混合轻质土填筑工程技术规程要求。黄修林等[5]分别采用建筑垃圾复合微粉与粉煤灰粉加入混凝土中，研究建筑垃圾复合微粉对混凝土性能的影响，探讨其工程适用性，得出建筑垃圾复合微粉添加到C30的混凝土中可以改善新拌浆体的和易性并提高长期强度。这为建筑垃圾的回收利用提供较好的方向指导。

马永志等[6]研究再生粗骨料和再生细骨料的替代率对再生混凝土抗压强度的影响，研究表明：再生粗骨料的替代率小于25%时，再生混凝土强度保持较好，当大于该比例时混凝土强度下降较快。再生细骨料的加入量少时，对再生混凝土的抗压强度影响较大，加入量大时对再生混凝土的抗压强度反而影响较小。王少伟等[7]根据水利工程项目部分构件部位对混凝没有太高要求的现实情况，综合众多学者对再生混凝土骨料替代率的影响研究结果，提出将再生混凝土运用于要求较低的水利工程，该服役条件更切合再生混凝土本身的力学性质，由于不要求对再生骨料进行二次处理，体现出较好的经济性，难点在于再生混凝土的耐久性有待进一步研究，得出结果以判断再生混凝土在水利工程运用的适应性。张喜民等[8]基于对建筑垃圾回收利用的再生骨料组成、结构和性能的研究，依托高速公路工程建设中非承重部件再生混凝土工程规模应用，设计得到C25混凝土的施工配合比，表明掺量在30%以内的再生混凝土在高速公路工程非承重部位上具有良好的工程适用性，值得进一步推广应用。

总体而言，欧美等发达国家的建筑垃圾回收利用已经达到较高的发展水平，形成较完整回收、处理与再生混凝土制备、利用体系。国内采用建筑垃圾制备的再生混凝土也在公路工程和基础垫层工程中得到较好的应用，但对比西方发达国家的产业链运用，就利用效率和应用范围而言，再生混凝土在我国的发展还是有不小的差距。随着环境保护要求的进一步提高，再生混凝土的研究与运用将会有更好的发展前景。

5 研究展望

建筑垃圾本土化高效处置和消纳，对节能减排、节约土地、保护生态环境具有巨大作用。再生混凝土的研究初步取得一定的研究成果，理论体系的建立还需要国内外学者在这方面的不断努力，以下几个方面可作为研究参考方向：

1)混凝土的整体强度由骨料自身强度与骨料、水泥浆的界面强度共同决定，再生混凝土内部界面情况复杂，其对混凝土最终强度有很大影响，分析再生混凝土的微观结构，研究再生混凝土微观界面的物理和化学相容性，探讨二者界面结合微观机理，寻找提高界面结合强度的方法，有关再生混凝土的界面结构与性质还有待进一步的深入研究。

2)混凝土越密实其强度越高，且混凝土的强度与其他性质具有正相关性，混凝土密实度在组分一定的情况下，由水灰比和集料的级配决定，再生骨料表面吸水性较大，适当提高再生混凝土的水灰比，并研究再生骨料的颗粒形貌与结构、粒度级配对混凝土强度的影响，利用有限元等数值模拟形成理论体系十分重要。

3)再生骨料的吸水性较大导致新拌浆体的和易性受到影响，国内外在骨料改性方向上做了许多研究，但存在工序复杂或成本过高的缺点，对再生骨料颗粒还应做进一步的研究，力求寻找到一种经济简便而高效的方法，降低再生骨料裂纹多、吸水大对新拌浆体和易性的影响，提高再生混凝土的工程适用性。

4)由于建筑垃圾制备的再生骨料在性质上与天然骨料存在巨大差异，这些差异的产生一部分是由于再生骨料本身混凝土拌制条件与工程服役条件导致的，另外一部分原因是由于回收处理工艺导致的二次结构损伤，第一种情况导致的差异无法减弱，而由于破碎工艺导致的再生骨料结构损伤则可以通过进一步对建筑垃圾的处理工艺进行研究，寻求解决办法。