绿色混凝土再生的开发与利用

绿色混凝土再生的开发与利用

摘要：近年来世界建筑业进入高速发展阶段，混凝土仍作为最大宗的人造建筑材料，其对自然资源的占用及其对环境造成的负面影响引发了可持续发展问题的讨论。为解决这些问题，混凝土的生产及施工技术必须从原始落后的、以消耗大量资源、能源为代价的粗放生产经营方式，向大量节约资源、能源、减轻地球环境负荷及维护生态平衡的具有最新、最高技术水平的生产经营方式发展，走可持续发展的道路。如果利用废弃混凝土碎块作为骨料，废弃混凝土粉末和粉煤灰作为胶凝材料来研究绿色再生混凝土技术，资源化利用废弃混凝土与粉煤灰，正适应这种最新的生产经营方式发展。

关键词：胶凝材料粉煤灰硅酸盐水泥经营方式

中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号：

引言

随着经济水平的提高在稳步增长。我国每年拆除建筑垃圾按4000万吨计算，其中34%是混凝土块，则由此产生的废弃混凝土就有1360万吨，除此之外还有新建房屋产生4000万吨的建筑垃圾所产生的废弃混凝土，同时预计今后混凝土碎块的产生量将增多。如此巨量的废弃混凝土除处理费用惊人外，还需要占用大量的空地存放，污染环境，浪费耕地，成为城市的一大公害。混凝土的原材料中用量最大的砂石骨料不是用之不尽，所以，不得不开山采石、掘地淘砂。严重破坏生态环境和自然景观，不符合我国的经济可持续

发展的长远规划。混凝土的胶凝材料主要是硅酸盐水泥，硅酸盐水泥生产所产生的温室效应气体二氧化碳和对天然资源的巨大需求也急需人们研究新的水泥品种或用其他胶凝材料来代替相当部分的硅酸盐水泥。粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废渣，是磨细煤粉在锅炉中以1400℃以上的高温燃烧后从烟道中收集到的粉末。我国目前每年粉煤灰的排放量已超过1亿吨，其占去了大量的土地资源并造成了环境破坏，这强烈要求对其进行资源化利用。由于粉煤灰具有潜在的火山灰活性，在有效的活性激发方式的作用下，其可作为胶凝材料或胶凝材料的主要成分。这样不但解决了废弃资源的再利用问题，而且在意义深远的环境保护问题上也会发挥出巨大的贡献。

2绿色再生混凝土的利用途径

废弃混凝土可作为再生骨料，但其颗粒表面大部分包裹有部分砂浆或水泥浆，少部分与砂浆完全脱离，还有很少一部分颗粒为砂浆，其表面十分粗糙；有少量颗粒因解体和破碎时受力，会沿原颗粒的岩石解理破碎，增加了表面粗糙程度、棱角和微裂缝；再加上再生混凝土骨料的表面亲水。这些造成了其吸水较大较快，增大了用水量，影响到混凝土的工作性和强度，这都是废弃混凝土利用的不利影响。另外，通过解体、破碎的反复过程，原有骨料中存有的软质颗粒会被淘汰，粒形不良的颗粒会得到改善。由于混凝土的结构所致，水泥—砂—细石屑聚集的颗粒所呈现的粒形，比起某些层状解理的天然碎石的粒形来，要理想得多，其强度比原混凝土的设

计强度要高，这些又是绿色再生混凝土的有利的因素。

废弃混凝土粉碎过程所产生的粉料含有大量的水泥水化物和未水化的水泥颗粒。一方面未水化尽的水泥颗粒可以被“复苏”水化，产生强度和激发粉煤灰的活性；而另一面，水泥水化物又能在胶凝材料的水化和粉煤灰活性激发中起到“晶种”的作用，促进水化。废弃混凝土破碎过程中所产生的粉料是一种较好的掺合料和粉煤

灰的活性激发剂，与粉煤灰混合和在其他激发剂的共同作用下可以作为胶凝材料。

再生混凝土骨料和粉煤灰的综合利用完全满足世界环境组织提出的“绿色”的三大含义：(1)节约资源、能源；(2)不破坏环境,更应有利于环境；(3)可持续发展,既可满足当代人的需求,又不危害后代人满足其需要的能力。已故混凝土专家吴中伟院士指出：“混凝土科技工作者应加强绿色意识，更自觉的去提高混凝土的绿色含量或加大其绿色度”。当前提高混凝土绿色含量的措施是提高胶结材的绿色含量，这种方式所能获得的混凝土的绿色原材料含量仅不超过混凝土重量的1/5，其绿色程度是有限的。而混凝土中骨料占重量的4/5左右，若能提高骨料的绿色含量，则混凝土的绿色程度将大为提高。

3绿色再生混凝土研究与利用的必要性

在我国，相对来说，建材行业特别是传统建材行业属于天然矿物资源和能源消耗高，破坏土地多，对大气污染严重的行业，由于长期依赖于大量消耗自然资源和污染环境的发展模式，对环境造成

了严重的破坏污染，致使生态失衡。因此发展以节能，利废，环保为代表的绿色建材已成为我国政府和建材科技工作者奋斗的目标，其在使用中的环保问题，也越来越受到广大老百姓的关注。

自1992年在巴西里约热内卢“世界环境与发展”会议后，绿色的事业受到了人们的重视。会议中提出了绿色的涵义：节约资源、能源；

防止新的环境污染，进一步改善环境保护；

可持续发展性，保护地球上一切生物的生存，能按照生态平衡的原则长期发展下去。

然而作为混凝土的最主要原料——水泥工业，按目前的状况却是一种不可持续发展的“夕阳工业”。目前全世界水泥产量约18亿吨，而我国即占了5亿吨。按1吨水泥中熟料占2/3计算则每生产1吨水泥就将产出co21吨。由此水泥工业的发展必将要受到限制。

我国著名混凝土水泥专家、工程院院士，已故的吴中伟先生提出了“绿色混凝土”的概念，即是在混凝土材料中尽可能是用其他材料来代替水泥，生产出性能好，能耗更低，环境污染更小的新型混凝土。

第二次世界大战后，前苏联、德国、日本等国进行了这方面的研究和开发利用，到现在已召开了3次有关废混凝土再利用的专题国际会议。再生混凝土利用已成为发达国家的共同研究课题，有些国家还采用立法形式来保证此项研究和应用的开展。符合我国的经济可持续发展的长远规划。由此可见，一些发达国家早已开设回收

利用废弃混凝土的工厂，成立废弃混凝土再利用委员会，制定有关使用规范等。近年来废弃混凝土的研究逐渐成为热门，并且已经实现利用可移动的大型破碎机进行解体混凝土的现场作业。将回收的混凝土骨料用于各种混凝土工程的基础、垫层等，基本上实现了废弃混凝土的零排放。

我国早在1993年就有人认识到废弃混凝土的可再生和可利用性，并对其进行一些研究；我国政府制定的中长期科教兴国战略和社会可持续发展战略，也鼓励废弃物再生技术的研究和应用，建设部将“建筑废渣综合利用”列入1997年科技成果重点推广项目。

但由于废弃混凝土和粉煤灰的产生是被动的，其技术性能的变异性非常大，由此生产出来的绿色再生混凝土的性能变异性也是非常大的。对绿色再生混凝土的配合比设计、技术性能预测及其质量检测控制缺乏系统方法和规范，以及废弃混凝土的利用途径都十分有限。且国内外现在利用废弃混凝土和粉煤灰研究绿色再生混凝土的报道很少，因此我国在废弃混凝土的再生利用方面至今仍无实质性进展，更无重大突破。特别是系统研究绿色再生混凝土的却几乎没有。

当前我国正处于社会主义现代化的重要建设时期，正逐步实现与世界接轨，同世界共发展。如三峡库区的建设，西部大开发建设，南水北调工程以及各大中城市开始向国际化都市转变等众多发展

机遇。这些在基础建设和旧城改造方面的速度和规模可谓世界罕见的,我们就会需要大量的混凝土，同时也由此产生了大量的废弃混