混凝土废料的循环利用探索国内外研究现状

张鑫 王燕芬 李豹 刘浩

摘要：随着我国科技、经济等各方面的高速发展，混凝土作为人类发展过程中使用量最多的一种人工建筑材料，其在制备和利用过程中，由于社会资源被过度使用、能源消耗量大以及对环境的污染和生态破坏，与地球资源的有限性和生态系统的持续发展性之间的冲突日益尖锐。除此之外，发展过程中废弃建筑物解体产生大量的建筑垃圾，其中又以无法降解且危害环境、占用社会资源的混凝土为最。在这样的背景下，迫切需要研究和制备具有较好的可持续发展性的、可应用于不同建筑或构筑的新型混凝土骨料，以有效缓解和减少一般混凝土现存的弊端。本文通过对混凝土拌和站废浆、废水、粗细骨料等二次利用，证明在一定掺量下废浆可以代替混凝土中的水泥或混凝土拌和用水，对非耐久性混凝土工作性能和力学性能无明显影响。通过进一步细化废浆的循环利用系统，提高废浆的利用率，可逐步实现混凝土拌和站废浆的零排放，同时遵循绿色、环保、可持续性发展观。

关键词：混凝土废浆;循环利用;粗细骨料;可持续发展

引言

我在新时代的发展下，人类对建筑物各方面有更高的要求，同时由于新旧建筑物的交替，有许多建筑物因导致安全隐患需要拆除改造，造成大量混凝土的废弃。目前绝大部分建筑垃圾并没有得到有效的处理，常见的处理方式只是露天堆放以及填埋，这对土壤和水质都造成了难以修复的污染，加剧生态环境失衡。当下正是我国大量兴建基础设施、以新代旧以及棚户区改造时期，混凝土废料的处理方式急需改变，同时混凝土的骨料也需要重新审视并进行改造，以节约国有资源、贴合可持续发展观。

1 背景

自1980年以來，我国老旧城市建设不断完善，新起城市建设不断加快，在带来土木工程快速发展的同时，导致废物建材快速的增加，给社会带来了一些难以避免的问题。我国对再生混凝土的研究目前尚处于初始阶段。棚户区改造时期，混凝土废料的处理方法通常是未经过任何处理就被运到城市周边，采用露天的方式堆放或者是填埋。这些处理方式不仅会污染环境，不利于社会经济的发展，浪费大量资源，还耗材耗钱，但有一些研究机构和学者已经对再生骨料混凝土的物理化学性质做了初步理论研究。

目前我国仍缺少相应的再生混凝土使用规程和技术标准，因此如何提高我国再生资源利用率、再生利用规模化，系统的试验研究及可靠的数据分析仍然是重要的技术手段。

2 混凝土被废弃的原因

根据现场调查，在90年代以来贵州六盘水地区的农村开始大量改造自家房，农民对养护混凝土、施工技术、强度要求，选址问题等原因，造成的技术强度达不到、伴有的混凝土出现杂物、水灰比的出错、施工中出现的问题不及时改正。导致房屋未达到使用年限开始出现裂缝，倒塌等一系列问题。我们还发现，2010年至今，有大量开发商来开发六盘水地区，对当地的棚户区拆除改造，对以前的中心地段进行一个彻底的改变，这也是造成当今混凝土废料的主要部分，同时也存在，开发商、当地人们违建，政府要求拆除。

随着我国城镇化的发展，工业化速度发展较快，我国的混凝土废料逐渐增多，比如说建筑物构筑物的不达标而拆除，以及道路破坏而产生的种种问题。因此，混凝土废料的循环再生利用已经成为国家的重点关注问题，针对这些问题我们可以把混凝土废料经过破碎选出强度较高的用作回填材料以及道路基础的垫层、生产粗细骨料、公路路面基层等。

3 混凝土废料骨料分析

3.1 目前再生骨料研究

曾洋等将利用混凝土废料进行破碎分离出粗骨料，通过改变循环利用粗骨料的含量来研究再生混凝土抗压性能影响，他试验设计了6种不同类型、强度等级不同的C30和C40的再生混凝土进行立方体抗压试验，通过最小二乘法进行对实验数据处理并分析得到了不同替代率与相应抗压强度的函数关系，实验结果分析当替代率在30%～40%区间时抗压强度达到最高水平;并利用MATLAB软件基础上进行函数模型拟合得到的函数式来预测差异性的替代率下再生混凝土废料的抗压强度。除此之外，赵海霞等通过测试再生粗骨料的特征性能，分析再生骨料混凝土特征的影响因素，系统性研究并分析了抗压强度、弹性模量、干缩变形以及工作性等指标，最后，该实验对再生骨料混凝土的特征、变形性能、耐久性等特征进行了归纳总结。陈新杰等将 C30的混凝土废料破碎筛分后获得了再生粗骨料，并利用该粗骨料全部替代水泥稳定碎石中的粗集料，通过研究发现利用再生粗骨料制备的混凝土随着水胶比的增加，抗压强度与抗折强度均降低。

杨医博等针对混凝土废料制备全再生细骨料中试研究需求，进行中试设备选型、中试生产线的设计以及工艺优选研究。优选出PE-250×400颚式破碎机进行一次粗破碎，振动给料机、圆振动筛、PCX-8040高效细碎机循环制砂的中试设备和工艺，并制备出性能满足GB/T 25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》要求的全再生细骨料。全再生细骨料优良的颗粒级配、较高的表观密度、较低的压碎指标和吸水率，使得其能够全取代河砂用于制备混凝土。戴鹏以预拌混凝土企业试验后的混凝土废料试块为原材料，制备再生细骨料，研究了预湿含水率、取代率、复配减水剂对C30再生细骨料混凝土工作性和强度的影响。结果表明：混凝土废料试块再生细骨料预湿含水率应接近其饱和面干含水率;再生细骨料各取代率下混凝土实际用水量为饱和面干用水量时，与未掺再生细骨料的混凝土强度接近，取代率为70%时强度最高;再生细骨料取代率较高时使用的外加剂应提高减水和引气组分。刘斌以分类再生细骨料、再生微粉为原料，分别取代天然砂及作为掺合料配制再生砂浆，并通过振动搅拌工艺及微观形貌分析，探讨分类再生细骨料、再生微粉及振动搅拌对再生砂浆基本性能的影响。

3.2 再生骨料条件要求

杂质会严重影响再生骨料的质量稳定性。用此生产的再生骨料用作混凝土制品原料，会导致混凝土制品质量不稳定，给工程质量造成隐患，堆放高度适宜，上方加装水喷淋装置

3.3 再生骨料分析

对于混凝土废料骨料分析本团队有以下见解，混凝土的组成：它是由砂，石，和水组成，而砂和石是在混凝土中作为骨架，也叫骨料，通过养护后得到坚硬的混凝土，我们研究的对象是因为某些原因废弃后的混凝土将其利用。上述已经提到废弃的原因，我们将这些混凝土将其打碎筛出强度较低骨料将较硬的骨料再组成新的混凝土。对于混凝土再生骨料，近年来相关部门、单位也出台一系列技术和财政支持的政策、标准。《混凝土用再生粗骨料》GB/T25177-2010、《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240 -2011等标准。目前对于再生骨料的性能方面研究较少，因此研究再生骨料成为了当今国家环保一大重点，这不仅仅解决了当今最为泛滥的到处乱堆混凝土，还解决了因混凝土堆放环保问题，同时响应了习近平主席所说的金山银山就是绿水青山。

4 现状问题分析

本次研究过程中，我们利用调查问卷，着重调研了贵州六盘水市区各个工地上混凝土废料的废弃原因和处理方法。本次调查，我们共走访四个工地，取得共六種混凝土废料试样运回实验室待用。根据问卷整理分析，70%的混凝土废料来源于拌制过多，剩下的即为施工过程中掉落在地上的混凝土和部分构件破损解体碎块，而这些混凝土废料的处理方法几乎都是一样的：放置不作处理，在工程后期作回填用料。

（1）再生混凝土价格偏高

目前垃圾处理中废弃的混凝土回收方法一般需要经过拆卸、运输、破碎、筛分、冲洗、运输、送到混凝土搅拌厂等流程，这一系列过程都需要额外的费用支撑，采取就地破碎或者筛洗方式的措施相当于大多数城市普遍建设的工程来说并非太实际，同时在同一城市无法完整地完成以上流程，且存在复杂、繁琐等问题且无法解决。因此混凝土废料变成再生骨料，能够降低价格，也方便快捷。

（2）再生混凝土没有技术标准

再生混凝土材料作为刚刚进入市场的一种新型材料，其正在推广的第二道难关便是相应技术的标准目前仍未得到明确规定。对混凝土废料进行循环再生利用无疑将成为可持续发展的重点方向，但是由于它本身的优势和特性，与原来的建材有所差异，这种差异主要表现为在结构、强度、力学等方面的指标都会出现不同程度的下降，无法保证再生混凝土的刚度、强度、稳定性等符合国家建筑要求。因此对再生混凝土的适应范围也将得到了区别及其限定，如果没有了技术标准，就使得我们无法保证在大规模的生产和应用过程中时，其质量可以继续地保持稳定，从而造成了再生混凝土难以被大多数建设工程承包商认可。目前国内这些领域的标准仍然几乎都是一片空白，这就必须要求各级政府职能部门尽可能地为了再生建材进行研发和推广，并且建立一套相应规范化的技术标准。

（3）管理体系不健全

由于目前我国对于废弃钢筋混凝土的监督管理仍然是刚刚起步的阶段，因此监督管理制度方面存在着空白与缺口很多，现有的管理制度中也仍然存在着一些失误与不合理的方面。从工业废弃钢筋混凝土对于环境的影响而言，其产生、运送、处置等整个过程，都是应该纳入到安全监督的范畴。同时从资源与环境管理的视角出发，还要做到包括如何对废弃钢筋混凝土进行循环利用、资源的回收进行相关技术。

（4）科研投入严重不足

关于废弃钢筋混凝土如何实现资源化和循环利用的探讨，是实现环境保护和经济社会可持续发展的迫切需要。但是目前由于我国这一领域在技术上的科研和投入比较西欧、美国等产业发达国家还相距甚远，而且我国自身的技术和设备短缺也远远地超过了这些发达国家，这不能说服任何人为之感到担忧。

（5）缺少关于废弃建筑物循环利用的专项制度和政策

涉及到混凝土废料再生利用虽然有很多，但是并未明显规定混凝土废料如何处理，怎么处理才有效。目前，我国对混凝土废料再生利用还处于上升阶段，以可持续绿色发展为牵引。并且，相关部门对混凝土废料丢弃存在意识问题以及再生利用体系还未完善，监管体系不够齐全。除此之外，对混凝土废料实行循环利用缺少了相关配套制度，目前还处于填埋或者堆放的状态，企业虽然回收混凝土废料，但是措施还是有所欠缺。责任方也缺少可持续发展战略意识，且管理制度和奖惩制度还存在问题，奖励少于惩罚，难以调动企业以及相关部门的积极性，如美国对混凝土废料再生利用采用税收优惠制度，并且有奖励支持。所以。制度和政策完善加快并促进混凝土废料循环利用的步伐。

5 结语

随着城乡规划不断深入发展，乡村振兴不断深入推进建设，对于如何使混凝土废料循环利用的问题也变得紧张起来。如果将废弃的混凝土加以重新利用，不仅省去巨额的原料开采费用，也完美的解决了建筑垃圾对环境的负面影响，既符合可持续发展的要求，又满足环境保护的要求。

参考文献

[1]再生粗骨料对混凝土抗压强度影响的试验分析 曾洋1程马遥1杨虹1平乐2 1. 佛山科学技术学院土木系交通与土木建筑学院2. 广东佛盈汇建工程管理有限公司

[2]再生混凝土政策现状及建议 梁世波 周紫情 赵志坚 （中国矿业大学（北京），100083）32（5）：471-475

[3]再生骨料混凝土在道路基层中的应用研究[J]陈新杰，甄飞.中外公路，2020，40 （1）：[1]249-252.

作者简介

张鑫（1998.06-）男，汉族，河南省信阳市，在读本科，主要从事土木工程专业方面学习研究。

六盘水师范学院大学生科研训练计划项目（项目编号：LPSSYDXS2083）。