混凝土骨料资源开发的新途径_0

高。采用某些尾矿，按普通混凝土配合比设计的
300 号尾矿混凝土，各项技术指标均达到设计要
端午假期结束，我就要踏上回校的路程，就在我要出屋的时候，在破旧的窗台上
求，与黄砂混凝土相比，除混合料的和易性稍差
些外，其余各项性能均优于黄砂混凝土。研究表 明，用尾矿代替普通砂石配制一般混凝土是可行
的，若选择合适的配合比，其各项物理力学性能
对环境保护有积极的作用。用于人造骨料原材料
的工业废渣有高炉水淬矿渣、电炉氧化矿渣、铜 渣、粉煤灰、下水道污泥等，经高温煅烧而成。
日本以水淬矿渣为原材料制造的骨料，命名为矿
渣碎石。通常熔融状态的矿渣经急剧冷却形成玻 璃体结构，质地脆硬。在水淬矿渣中添加化学外 加剂，再进行熔融，然后缓慢冷却使其形成结晶 体，则得到坚硬的结晶体，可用来做混凝土骨料。 日本东京以下水道污泥为原材料生产轻骨料，这
用最早开始Biblioteka Baidu欧洲，1976 年，以当时的西德、比
利时和荷兰为主成立了“混凝土解体与再利用委 员会”，开始研究废弃混凝土的消化与再生利用，
并且将废弃混凝土再生骨料用于高速道路等实
际工程。美国从 1982 年开始承认将混凝土废弃 物作为混凝土的粗、细骨料，并将相关的性能实 验方法与条款写进了有关规范，并在部分地区制 定了使用再生混凝土铺筑道路时的条件与实验 方法。日本建设省于 1981 年开始启动“综合技
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1、用海砂作骨料用海砂取代山砂和河砂，
用作混凝土的细骨料，是解决混凝土细骨料资源 问题的有效途径，因为海砂的资源很丰富。但是
海砂中含有盐分、氯离子，容易使钢筋锈蚀，硫
酸根离子对混凝土也有很强的侵蚀作用。此外， 海砂颗粒较细，且粒度分布均一，很难形成级配。 有些海砂往往混入较多的贝壳类轻物质。目前已 开发出一些对海砂中盐分的处理方法，例如散水 自然清洗法， 1m3 海砂大约用 0.2t 的淡水进行清
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料，但是，如果原混凝土的强度较低，则其中的
硬化水泥浆体或砂浆很难形成微粉或微粒，难以 利用。同时，再生骨料混凝土的性能研究结果表
明，与普通混凝土相比，使用再生骨料的混凝土
需水量增大，强度、弹性模量降低，收缩增大， 抗冻性等性能也有所降低。再生骨料替代率控制 在 30%以下，则混凝土的性能没有明显降低。如 何提高再生骨料混凝土的性能，还有待进一步研 究。根据测算，我国每年施工产生的建筑垃圾达
率增长。矿山尾矿不仅占用土地，而且污染环境。
目前我国矿山尾矿综合利用基本上还处于回收 金属组分上，利用率很低。进一步开发综合利用
尾矿，已成亟待解决的问题。因此，利用尾矿制
作混凝土将为尾矿的利用找到一条新的途径，能 变废为宝，具有显著的经济效益和社会效益。 4、人造骨料人造骨料一般以天然的膨胀页 岩或工业废渣、城市垃圾、下水道污泥为原材料，
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途径之一，但运费高且损害河床。若能象日本那
样，采取防盐措施，就地利用海砂，可使海砂成 为有用资源，而不对建筑造成危害。宁波市已有
文件，规定采取技术措施后可使用海砂，但局部
地区实施起来难度很大。必须中央制定法规，严 格控制不采取任何措施而使用海砂作为建筑材 料的行为。 2、废弃混凝土再生骨料废弃混凝土的再利
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级配问题，主要采取掺入粗粒碎砂的办法进行调
整，使之满足级配要求。海砂中由于混入扁平状 的贝壳类物质，细小的贝壳难以去除，影响混凝
土的强度，所以高强度混凝土不适宜采用海砂。
日本是一个岛国，半个世纪前就出现“河砂短缺” 现象，并着手开发利用海砂资源。目前日本建筑 用砂的 90%以上是海砂，1995 年海砂年产量达到 5000 万 t 以上。其采取的主要技术措施是掺加一 种叫做“钢筋防锈剂”的化学药剂，以抑制、消
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种技术是先将下水道污泥进行脱水处理，再经高
温焚烧处理，去掉其中的有机物质，得到污泥燃 烧灰，以这种燃烧灰为主要原料，加入适当的胶
结材料，制造粒状物，放入 1050℃左右的高温下
使粒状物软化，表面呈半熔融状态。同时粒状物 内部高温挥发成分变成气体挥发，使软化的粒状 物膨胀发泡，然后将粒状物在空气中冷却得到轻 质的骨料。采用这种下水道污泥为原料制作的轻 质细骨料拌制砂浆，其强度可达到普通河砂砂浆
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列的加工和分离处理，在现阶段成本可能很高，
在我国这种现象可能更加明显。这些都妨碍废弃 混凝土利用的进程，但如前所述，废弃混凝土的
利用从保护环境、节省资源的角度有重要的社会
效益，需要国家从政策上给予支持。
3、利用尾矿制作骨料选矿过程中，尾矿颗
2002 年 11 月在首钢矿业采矿区挡墙工程中， “ 高
密实尾矿砂石混凝土”试点成功。我国国土辽阔， 矿山资源非常丰富，由于贫矿多，所以选矿产生 的尾矿多。据不完全统计，我国现有 800 多个国 营矿山和 11 万多个集体所有制矿山，积存的尾 矿已达 40 多亿吨，而且每年还以 1 亿多吨的速
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均能达到甚至超过配比相近、水泥用量相同的普 通砂石混凝土。北京市已做出规定，禁止天然砂 的开采，正在开展尾矿的利用。由北京建筑工程 学院与首钢矿业联合进行的“尾矿砂石商品混凝 土技术研究”取得成功。实验室研究结果表明：
尾矿砂石替代天然砂石配置混凝土，拌合物和易
性良好，抗压强度提高，抗渗、抗冻、抗碳化与 碱活性等耐久性指标完全可以达到设计要求。
加，其消耗的砂石等天然资源也越来越多，据估
算，混凝土业现在正以每年约 80 亿吨的速度消 耗天然骨料。大量开山、采石，已经严重破坏了
自然山体的景观和绿色植被，挖河床取砂，改变
了河床位置及形状，造成水土流失或河流改道等 严重后果，许多国家和地区已经没有可取的碎石 和砂子，混凝土的骨料资源出现了严重危机。针 对这一现状，人们开始寻求新的骨料资源，并且 取得了一定的成效，现综述如下，供业界参考。
粒不断经水冲刷，表面较干净，无尘屑、无淤泥 等有害物质，其新鲜表面粗糙、具有梭角。尾矿
颗粒可不必加工或经过适当的加工，得到不同的
粒级，作为混凝土的粗细骨料使用，所配制的混 凝土具有较高的强度和较好的耐久性。
据有关试验得出的结论，采用相同配合比，
同样的成型和养护条件，不论蒸汽养护或标准养 护，尾矿混凝土各龄期的强度都较石灰石混凝土
为了保护环境，必须开发新的混凝土骨料资
源来取代天然骨料。文章综述了混凝土骨料资源 开发的几种新途径，指出混凝土骨料资源的开发
具有重大的社会效益和经济效益。混凝土自问世
至今的 100 多年来，因其具有原材料资源丰富， 成本低廉，生产工艺简单，抗压强度高以及经久 耐用等优点而得到广泛的应用。可以预见，在二 十一世纪，硅酸盐水泥混凝土仍将是各种基础设 施建设的首选材料。但是，随着混凝土用量的增
除海砂中海盐的腐蚀作用，同时严格遵守用砂标
准和确保施工质量。我国也有成功利用海砂的先 例。原冶金部山东三山岛金矿建设中（1984-1987
年），因当时无法得到河砂，不得不全部使用当
地海砂。因采取了掺加“钢筋防锈剂”及其他综 合性防盐腐蚀措施，至今工程完好。这证明只要 采取适当技术措施，海砂是可以变废为宝的。我 国沿海缺乏河砂现象日趋严重，解决砂源问题已 成当务之急。我国地域辽阔，向内陆寻找砂源是
洗，清洗设备比较简单，但要消耗一定的淡水资
源；如果采用机械清洗法，则 1m3 海砂大约需要 1.5t 以上的淡水，并且需要机械分级、离心机等
机械和给排水设备，相对于散水自然清洗法质量
要好，但是成本较高，消耗的淡水资源量大；自 然放置法是较为经济、节省资源的处理方法，自 然堆放，使海砂含有的海水充分排干，但需要较 大面积的场地和排水设备，根据季节至少需要两 个月时间，难以满足施工速度的需求。对于海砂
离，所产生的水泥组分用于地基的改进材料，分
离出的骨料可与天然骨料一样用于结构物，达到 100%的回收利用。废弃混凝土的再利用最初主要
用于填埋基础、路基等，用作混凝土骨料的研究
时间还不长，还有许多问题没有得到圆满的解 决。例如，建筑物解体时钢筋与混凝土的分离技 术，破碎后的混凝土中原有的骨料和硬化砂浆块 的分离技术。如果原混凝土的强度较高，则其中 的骨料和水泥砂浆块可以同时破碎作为再生骨
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术开发工程———建设工程中废弃物利用技术
的开发”，期间进行了一系列以废弃混凝土作为 再生骨料的试验研究，到 1986 年 3 月，针对土
木结构物制定了“再生骨料混凝土的设计施工指
针（草案）”，将废弃混凝土作为再生骨料的研究 已经开始走向实用化阶段。日本对废弃混凝土的 处理方法是将其破碎成直径约 40mm 的粒状，采 用 300℃高温加热，使粒料相互混合、摩擦，骨 料及骨料外围粘附的水泥组分变成粉末完全分
4000 万吨，而仅仅从在建工程所做的试块来说，
每年的垃圾就达 250 万吨左右，这些垃圾目前只 简单地作一些填埋，这无疑造成了对环境的严重
污染，对能源的巨大浪费。利用废弃混凝土做再
生骨料，将是充分、高效、经济利用建筑垃圾的 好途径。我国目前少量利用再生骨料制作的混凝 土一般用于基础、路面和非承重结构的低强度混 凝土，多数废弃混凝土尚未得到较好的再生利 用。由于利用废弃混凝土做再生骨料，需要一系
的 90%-91%。可见其很有利用的前途。粉煤灰陶
粒是以粉煤灰为主要原料加工而成的多孔轻质 材料，其生产工艺分为原材料处理、配料混合、
成球、焙烧、成品筛分等。近年来，为了适应墙
体材料革新和建筑节能的需要，轻集料及其制品 发展很快，轻集料的密度向更轻方向发展，这就 使粉煤灰陶粒获得了用武之地，用它做集料可配 制 300～500 号轻集料混凝土小砌块和制作墙板， 在节省资源的同时，可减轻结构物的自重，提高
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建筑物的保温隔热性能，减少建筑能耗。
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