再生混凝土在农田水利建设中的应用研究

黄瑶

南宁理工学院 广西 桂林 541006

现阶段，恶劣天气频发，我国水利设施存有规范低、配套设施差、衰老失修、作用衰退等致命性缺点。水利设施基本建设显著落后于社会经济的发展。更主要的是，为进一步执行西部发展战略，积极主动拉动内需，推动中西部地区又好又快的发展趋势，“一号文件”(《中共中央国务院有关加速水利改革发展的决策》)初次对水利工作中进行了全面部署。“把水利做为我国设备建设规划的先行行业，把农田水利做为乡村设备建设规划的重点项目”，一号文件明确指出，推动田地水利基本建设，推动乡村饮水安全、农业节水灌溉等产业发展规划。现阶段在我国许多地域，输水到田里的最后一个阶段是土渠输水，但是漏水比较严重，输水能力低，土渠浇灌效率减低，导致水源的巨大消耗。然而，我国农田自来水要通过干、支、桶、农、毛五种方式运输，沟渠建造过程中必定要耗费较多的混凝土。

1 再生混凝土农田水利的概述

我国经历了新农村规划阶段，村貌焕然一新。可是，也形成了大批量的建筑垃圾。传统式的建筑垃圾处理方法主要是运往近郊区室外堆积或垃圾填埋，这不但会占有大量的土地资源，并且会明显地造成空气污染。建筑垃圾的有效解决和循环利用是绿色发展策略的关键构成部分。

再生混凝土是将废旧水泥混凝土通过生产加工、粉碎、等级分类，按一定比例混合产生再造石料，一部分或整体取代纯天然石料而制作的混凝土。现阶段的研究大多数聚集在如何使再生混凝土具备更高的抗压强度，对废旧水泥混凝土中的粗骨料也有更高的规定。这类再生混凝土主要利用废旧水泥混凝土中颗粒粒径为5mm～31.5mm的粗骨料，但材料还带有旧混合砂浆、砂砾石和烟尘，成份繁杂，因此抗压强度较天然骨料强度低。

材料表明，我国每一年形成的建筑垃圾数不胜数。这种建筑垃圾的主要成分是混凝土垫块和沥青混合料块。这种建筑垃圾是城市生活垃圾的主要构成部分，占生活垃圾量的近一半。废旧混泥土每一年约占3000万吨级，呈逐渐增多的发展趋势[1]。传统式建筑垃圾的主要处理方法是通过货车拉运进行丢弃，丢掉建筑垃圾也是存在很大的消耗，还破坏了生态环境。目前，我国十分重视废弃物的回收利用，制订相应的相关法律法规，相继颁布了国际性的文档，对限定废弃物的回收利用起到了一定的功效。

2 我国再生混凝土应用于农田水利工程的研究设计

2.1 明确地提出问题

现阶段,世界水泥的年均生产约为28万亿m3,而中国水泥的年均生产约为13万亿～14亿m3,大约占世界总产值的45%。据估算,目前中国每年的废旧混凝土粉碎总量大约为4000万吨级,其生产过程与处理方法对自然环境产生了很大的危害。在混凝土制造过程中,骨料一般占水泥生产量的75%，因而废弃混凝土的回收利用已变成管理科学的主要课题研究。在水利建设中，混凝土的剂量特别大，假如废弃混凝土可以获得合理的加工处理和运用，生产加工成再生骨料，再做成再生混凝土，就变成可以循环利用的再生能源。既能降低废弃混凝土对自然环境的环境污染，又能降低很多纯天然骨料采掘对自然生态环境造成的危害，合乎绿色生态可持续发展观的规定，具备显著的社会发展、经济发展的生态效益。文中主要从抗压强度和使用性能剖析的视角科学研究再生混凝土在水利建设中的必要性和适应能力[2]。

2.2 科学研究试验的设计方案

2.2.1 试验原材料

试验材料为桂林海螺牌普通硅酸盐水泥 P.O 42. 5；漓江河沙，中砂；天然粗骨料为碎石，粒径为5mm～31.5mm；再生粗骨料由废弃混凝土试块原始设计强度等级为C30，龄期1 年左右， 经过人工破碎、清洗、晾干、筛分后使用，粒径范围为2mm～31.5mm；水为桂林市居民生活用水。比照再生粗骨料和天然粗骨料的基础特性，可以发觉再生粗骨料相对密度低、吸水性高、压碎指标值大，表明再生骨料孔隙率高、抗压强度低，这主要是因为其表层依附了大批量的混合砂浆。

2.2.2 再生混凝土配合比

在达到混凝土粘结性的基本条件下，根据多次实验明确再生混凝土和一般混凝土的配合比。再生混凝土为一般硅酸盐水泥、中砂、水、天然碎石和再生粗骨料按一定比率配制搅拌而成。其中再生粗骨料通过繁杂的处理过程，包括挑选和清理晾干、筛分后使用。配制水灰比为0.47五组分别编号为A-1、A-2、A-3、A-4和A-0组（见表1）。此次实验中A-1、A-2、A-3、A-4和A-0组的再生粗骨料粒径范围区间不同，是由于再生粗骨料的吸水性稍高于纯天然骨料，在实际涉水环境需考虑含水率对再生混凝土力学性能影响。

表1 再生混凝土配合比设计

2.2.3 试样的浇筑和保养

再生混凝土搅拌设备都是50升的搅拌器。加料次序是先添加水泥和砂，再添加粗骨料，最终放水，拌和3～5 min，随后测塌落度。检测坍落度后，将混凝土拌和物引入钢模板中，24小时后拆板，并将其马上放进标养室，在规范条件下保养28天，随后取下并开展检验。全部的试样都是同时铸造的[3]。

2.2.4 测试标准

依据《水利混凝土实验技术规范》检测混凝土的抗压强度。

2.2.5 试验数据统计分析

从表2可以看出，粗骨料中带有废弃混凝土块，不同的替代率会使混凝土的抗压强度变化存在跳跃性。但倘若将废弃混凝土块粒径控制在5mm～31.5mm，抗压强度不易显著降低。含水状态下的再生粗骨料对应的混凝土抗压强度均低于干燥状态下的再生粗骨料对应的抗压强度。表明再生混凝土含水状态下抗压强度受到一定影响，这是由于废弃混凝土块表层不光滑，再生粗骨料表层遮盖有砂浆，同时在废弃混凝土在破碎制作过程中，外力造成内部很多微缝隙，从而影响再生混凝土的抗渗性。同一组不同替代率的再生粗骨料的干燥状态立方体试件抗压强度受粗骨料粒径范围影响较大，A-1-1组的含水率小于A-1-2组，说明粗骨料颗粒粒径较小在很大程度上危害再生混凝土的防渗漏性。粗骨料粒径范围较大时，粗骨料颗粒之间空隙由小颗粒的骨料填充，空隙率减少，对提高再生混凝土构造密实度有一定影响。更为科学，增强了再生混凝土的防渗性。

表2 干湿状态再生粗骨料对再生混凝土抗压强度测试结果

3 在农田水利工程混凝土中采用再生混凝土的可行性

3.1 试验结果表明

（1）废弃混凝土块制备粗骨料时的骨料替代率不高时，废弃混凝土通过筛选和清理后，再生混凝土的强度和抗渗等级性略低于一般混凝土，但降低范围并不大。

（2）再生混凝土中的废旧混凝土块如果处理后，若粗骨料采用粒径范围较小，其强度和抗渗性会大幅度降低，但仍能达到农田水利工程的要求。

总体来说，再生混凝土可以处理新农村规划留有的大量城市垃圾，只需对废旧混凝土开展简易筛除，骨料颗粒集配良好，有益于提升抗渗性，控制成本[4]。

3.2 再生混凝土的抗压强度影响

再生粗骨料与新旧水泥砂浆的粘结性弱，因为再生粗骨料孔隙率高，承担径向内应力时非常容易产生应力；再生骨料抗压强度低表明压碎值大；再加上原始损害和二次损伤，再生粗骨料中出现很多的微缝隙。废旧混凝土经清除粉碎后，依照一定占比配制的再生粗骨料。大部分纯天然骨料通过一定的配备后变成新的混凝土。

再生混凝土的抗压强度受其含水率和再生骨料的粉碎的过程的影响。在环境变化时，基于干湿环境下，只替代一部分的粗骨料的再生混凝土抗压性能影响较小。因为再生骨料表层遮盖有混合砂浆，可以减少再生骨料与现阶段新式混合砂浆中间的延展性，进而合理加强强度。与此同时，再生骨料表层可使表面粘接更为坚固，再生骨料抗压强度可大幅度减少，混凝土劣变可获得合理补偿。

4 农田水利工程采用再生混凝土的意义

4.1 再生混凝土的经济效益和绿色利用

通常情况下，农田水利工程中所需要使用到的混凝土量极大。一些较为大型的工程项目，如青海的盘岛水利枢纽工程项目，主要是利用混凝土浆砌石来修建重力坝。如果选用再生混凝土，可以回收利用很多废旧混凝土，进而达到对环境进行保护的目的。废弃混凝土的回收利用不但可以处理许多传统混凝土废弃物处置方法无法解决的对自然环境的不良影响，还能够节约许多垃圾清理费和处理费。另一方面，在混凝土工程项目中运用再生骨料替代纯天然骨料，可以减少对纯天然砂的采掘，避免过多采掘毁坏河道绿色生态。据有关分析材料表明，废弃混凝土作为再生骨料，可节约62%的碎石资源。废弃混凝土作为混凝土原料，不仅可以节约62%的碎石资源，还能够节约60%的高品质石灰石、40%的黏土和35%的粉资源，从而用以混凝土生产制造，能够降低20%的CO2排出。因而，再生混凝土的使用有益于维护生态资源和自然环境。充分考虑环境要素，做好政府部门的产业布局和我国法律规定的维护。

4.2 再生混凝土再利用

由于农田水利工程构造经常是涉水环境进行施工时间相比较长，中小型农田水利工程构造施工时间在3年左右，而一些大型的农田水利工程构造施工时间通常在10年以上。涉水环境施工时间相对较长，施工现场附近占地较大有益于废弃混凝土的堆积以及再生粗骨料的生产制造应用。相比于一般混凝土，干湿环境下再生骨料混凝土的物理性能稍逊一筹，但毋庸置疑的是，通过含水率分析再生混凝土性能变化，推断再生骨料具备广泛的应用前景。在实际工程涉水环境中，可以依据结构的部位有选择更换，针对关键的承重结构，可适度减少再生粗骨料替代率，并设置限制值或容许范畴；针对一般结构工程项目，如路控制面板、桥梁栏杆、安全防护块等附设结构，可以进行拆换。水环境中再生混凝土的合理有效运用是走可持续发展道路的重要途径。可持续发展的核心内容是遵从发展趋势，规定人们不断创新生产过程和生活习惯，更改人们对大自然的态度。在综合利用生态资源的同时，需要留意保护生态环境资源。据调查，在我国每一年建筑工程浇筑混凝土约15-20亿m3，混凝土中沙石骨料占总品质的70%以上，使用量极大。据我国沙石研究会统计分析，近些年，我国建筑用砂量增长幅度超出10%，因为工程建筑骨料需要量增大，开采、挖砂、挖地、采土等行为不仅会导致土壤侵蚀、植物群落毁坏，还会严重危害公路、桥梁、江河安全，甚至还会继续加速资源的耗费。完善农田水利工程不仅仅是我国实现现代化的主要任务，也是合理消除阻拦我国进步“短板”的有效措施，是保证我国社会经济快速发展的主要发展战略措施[5]。

4.3 有益于生态环境保护

一般来说，农田水利工程施工通常在房屋建筑周边的水环境中开展施工，但为了更好地能够满足现阶段农田水利工程的主要规定，开采许多的纯天然骨料，这与现阶段绿色建筑的发展前景不相符。与此同时，施工现场务必会对当地的自然环境造成严重的污染，占据较多空间。如果利用废旧混凝土做为农田水利工程建筑再生混凝土的再生骨料，可以有效地减轻空气污染的程度，减少农田水利工程设计施工的原料耗费。伴随着建筑行业的发展趋势，势必会造成很多的建筑垃圾，开发设计高性能混凝土合乎绿色经济的发展模式。据有关数据信息粗略地统计分析，仅在水环境农田水利工程修建流程中，每万平方工程建筑就会造成500 ～ 600吨建筑垃圾。2005年第一届智能化与绿色节能建筑技术性周的讨论会上强调，预估到2020年，中国将新增加建筑面积约为300亿平方米。按此测算，我国目前建筑面积将造成最少20亿多吨建筑垃圾。在过去的的20～30年里，建筑行业进入了迅速发展的环节，伴随着城市化过程的加速，很多旧工程建筑被拆卸，这将出现更多的建筑垃圾。权威专家认为，可能造成的建筑垃圾将达到5-7亿多吨，这是一个令人吃惊的数据。而中国的建筑垃圾处理技术性还相对落后，建筑垃圾的整体处置和利用还处在启动环节，因此绝大多数建筑垃圾仅仅通过简易垃圾填埋处理，如此多的建筑垃圾，利用如此简洁的处置方式，势必会给城市和住户产生显著的伤害。因此，更应该科学使用再生混凝土，对环境进行保护。

5 结语

综上所述，在一般情况下水环境再生混凝土的综合性能小于一般混凝土。但只要采用有效对策，能够达到一般水工级别对混凝土性能的规定，进而展现出不错的社会价值和经济收益。为了更好地对干湿环境下再生混凝土力学性能在农田水利工程项目有效利用，还要进一步地研究和探讨。再生混凝土废料利用可以有效地缓解部分环境污染的状况，与此同时，还可以减少对许多纯天然石料的采掘，降低对现阶段生态环境保护的危害，减少电力能源和网络资源的耗费，合乎现阶段可持续发展观的规定，是现阶段发展趋势中绿色再生混凝土的具体使用方式。