浅谈再生混凝土

浅谈再生混凝土

摘要再生混凝土是一种绿色资源，但由于各种原因目前在我国应用并不广泛。通过结合国内外再生混凝土应用发展状况，探讨再生混凝土各种性能，分析再生混凝土的优势和劣势，希望对再生混凝土能有更深入的了解，对再生混凝土应用的发展有所帮助。

[关键字] 再生混凝土发展现状性能优劣势

引言

在人类文明建设的进程中，混凝土材料自其产生就扮演着重要的角色，其使用量迅速增长并已成为全球使用最广泛的建筑材料。混凝土材料的使用给我们的生活带来翻天覆地变化的同时也带来了一系列的问题。制备混凝土需要消耗大量的砂石、水及能源等自然资源，并产生大量的废气，对环境造成很大的破坏。另外，随着我国经济的快速发展，城市建设速度加快，新旧建筑物的交替产生大量的建筑垃圾；随着我国公路事业的快速发展，公路养护的步伐往往跟不上公路建设的步伐，导致各种各样公路病害的发生，报废的公路也产生大量的建筑垃圾。这些建筑垃圾大部分都是废弃混凝土，处理这些废弃混凝土最好的方法是回收再利用。这不仅对节约资源，保护环境有重大的意义，同时也是当今社会研究的重要课题。

1 混凝土再生技术发展现状

1.1国外发展现状

20世纪中期, 美国、日本、欧洲等国家就开始了再生混凝土的研究和开发利用工作。美国每年产生的建筑垃圾达到13.6亿t[2]，美国政府制定的《超级基金法》规定：“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意排卸”。美国混凝土骨料标准规定混凝土块经过破碎后可作为粗骨料使用，鼓励使用再生混凝土骨料，并规定了再生骨料作为粗骨料的使用条件和试验方法。加拿大每年产生约5.7千万t混凝土垃圾，其中73%被作为填埋材料或路基材料而被重新利用[3]。日本国土面积小且资源匮乏，其对废旧混凝土的再利用非常重视，甚至通过建立专门的法律和标准来促进废弃混凝土的回收利用。早在1988年，东京的建筑垃圾回收利用率就达到了56%，通过在国内推广资源再利用，立法明确规定各方责任，企业政府都将建筑废弃物视为“建筑副产品”。到2007年，日本建筑工地产生的废弃物总量有6380万t，其中有5978万t被回收利用，再资源化的比例达到92.2%[4] 。欧洲国家在混凝土再生技术方面有着丰富的经验。第二次世界大战后，德国国内大部分建筑处于荒废状态，面对大量的建筑垃圾，他们积极变废为宝。德国1994年施行再生骨料技术标准，将再生骨料分为4个等级,并对再生骨料的最小密度、矿物成分、沥青含量、最大吸水率等做了详细规定[5]，这极大的促进德国对混凝土再生利用。20世纪90年代初期，比利时、法国以及西班牙参考国际材料与结构研究实验联合会(RILEM)关于再生骨料的相关技术标准共同计划制定《混凝土再生骨料的应用指南》。澳大利亚每年也产生大量的建筑废弃混凝土，再生利用率为40%左右，且大多为一些低档应用[6]。

1.2国内发展现状

我国对再生混凝土的研究目前尚处于初始阶段，对废弃混凝土的回收处理的主要方法有以下几种：将废弃混凝土作为铺垫路基或路基回填等加固软土地基，当作建筑材料直接使用；将水泥、石子、钢筋分离开来，分离的水泥通过热处理并加入某些特殊材料可生产出再生水泥；直接通过破碎、清洗、分级后，将混凝土作为再生混凝土骨料，生产再生混凝土。国内众多研究机构和高校都对再生混凝土进行研究，并取得众多可喜的成果。同济大学肖建庄教

授及其团队对再生混凝土的基本性能、结构做了大量研究工作，总结出再生混凝土时很有发展潜力的材料，经过合理适宜的加工处理得到的再生骨料配制的混凝土完全符合规范要求[7]。南京工业大学的徐恩祥教授利用废弃混凝土破碎再生骨料配置再生混凝土，得出的结论是混凝土的坍落度随再生骨料取代率增加而下降，流动性也随再生骨料取代率增加而降低，但黏聚性与保水性增强。

再生混凝土在工程实际中的应用也不乏成功案例。2003年襄阳市在改造总标段16.8km 的路面中，使用破碎混凝土面板作基层的路面共计14.2km，占总长度的84.5%[8]。合宁高速公路建设中，施工方采用再生水泥混凝土骨料作为新拌混凝土的骨料来浇筑混凝土路面，这是近几年国内应用再生混凝土最大的一个工程项目。运用再生混凝土施工技术的开兰公路修复改建工程竣工后，通过了相关部门组织的竣工验收，被评为优良工程，经过近几年的通车使用，路面状况一直保持较好[9]。

2再生混凝土的性能

从一般意义上讲，再生骨料或再生混凝土骨料(recycled aggregate or concrete aggregate)是指将废弃混凝土块破碎、分级并按一定的级配混合后形成的骨料，而将利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土(recycled aggregate concrete)，简称再生混凝土(recycled concrete)[10]。

再生骨料及再生混凝土配合比对再生混凝土性能有着决定性的作用。李佳彬、肖建庄等通过实验表明[11]：由于再生初骨料表面附有大量水泥砂浆，与天然初骨料相比，再生初骨料的堆积密度与表观密度分别降低了约13%和12%，吸水率明显增大，压碎指标也比天然骨料大的多。采用相同配合比设计的情况下，配制的再生混凝土比天然骨料混凝土抗压强度要低，这是由于再生骨料在使用过程中被破坏或老化，解体和破碎过程中的损伤积累造成的，但是降低程度不会太大。随着再生骨料的取代率增加，再生混凝土强度降低。Jose M.V.Gomez Soberon[12-13]研究再生骨料取代率(0、15%、30%、60%、100%)对弹性模量影响时发现，各种取代率下再生混凝土弹性模量都比普通混凝土低，60%时下降最多。再生骨料比天然骨料吸水率大、孔隙多、表面粗超度高、用浆量多，导致其坍落度小，流动性差，但其保水性和黏聚性得到增强。由于再生骨料的孔隙率大，造成吸水率大，抵抗变形能力差，再生混凝土的干燥收缩性能大幅度增加。Torben C.Hansen和Erik Bogh通过实验发现再生混凝土的干缩量要比普通混凝土的大40%，特别是用性能很差的再生骨料配制高强混凝土的干缩量要比普通混凝土高几倍[14-15]。

除了再生混凝土材料本身各项指标影响再生混凝土性能外，再生混凝土结构的性能也值得大家的关注。对再生混凝土结构性能的研究是再生混凝土研究体系中的最高层次。肖建庄等的研究表明[16]：再生混凝土梁在受弯过程中截面基本符合平截面假定并仍具有弹性、开裂、屈服、破坏4个阶段。Mukai等开展的再生混凝土梁的受弯性能试验表明再生混凝土梁的挠度与普通混凝土相差不大[17]；Ishill等人的研究表明再生混凝土梁的承载力与普通混凝土差别不大[18-19]；Ippei等对再生混凝土梁进行抗弯性能试验时得出结论: 再生混凝土梁在相同位置处产生的裂缝宽度比普通混凝土梁大，而各裂缝间距比普通混凝土梁小[20-21]。通过合理的结构设计与构造处理，再生骨料的掺量对再生混凝土构件的抗震性能影响并不大。

再生混凝土总体性能虽比普通混凝土稍有逊色，但仍然可满足工程需要。

3再生混凝土优劣势