道路旧水泥混凝土的再生利用

第一届全国公路科技创新高层论坛论文集新技术新材料与新设备卷

道路旧水泥混凝土的再生利用

杨庆国1易志坚1李祖伟2万铜岭3

（1、重庆交通学院桥梁及结构系重庆 400074 2、重庆北方高速公路有限公司 401147

3、河南省交通公路工程局河南郑州 450052）

摘要当水泥混凝土路面破坏后，需要重新修建时，旧混凝土的废弃往往带来巨大的环境问题，如果旧混凝土能够在新建工程中得到再生利用，将会带来很大的经济和社会效益。本文介绍了混凝土再生利用的历史和发展；讨论了我国道路旧混凝土再生利用的可行性；介绍了再生混凝土集料重新配置的水泥混凝土的路用性能研究结果；得出了道路旧混凝土完全可以再生利用的结论，对于环境保护、节约工程造价具有一定的意义。

关键词旧水泥混凝土，再生利用，再生混凝土

一、水泥混凝土路面破坏后引发的问题

水泥混凝土路面到达其使用年限，或者其他原因破坏（如路面结构设计不合理、施工措施不当、超载使用、或者养护不及时等等），需要重建时，现在的一般做法是挖除并废弃旧的水泥混凝土面层，修补基层后，重新进行铺筑[1]。破除的旧混凝土往往作为建筑垃圾被丢弃，这样就引发了许多问题。

1．废料丢弃带来的问题：旧混凝土作为废料丢弃，产生大量的建筑垃圾，由于混凝土材料属于无机材料、耐久性较好，这种垃圾不会象有机物一样自然分解，因此这种污染将是永久性的。以往处理旧混凝土的方法是把它作为建筑地盘工程的填料，但是随着城市建设标准的提高，地盘工程几乎已经不允许、或者仅能用很少一部分旧混凝土作为填料；加上环境保护标准的严格，特别是在城市，处理这些废料成了十分棘手的、而又耗费资金的问题[1][2][3]。

2．新建道路所需材料的开采带来的环境问题：新建道路所需的集料开采，一般是挖除山体表层风化的岩石，通过爆破和机械作用把原状岩石破碎而作为粗集料。由于道路铺筑时所需的粗集料很多，这样将导致大面积的山体被开挖，大面积的植被被破坏，造成环境上不可预料的损失。

3．其他问题：运输和处理废料带来巨大的经济浪费；粗集料的开采和运输带来巨大的人力和物力浪费，导致总体经济效益和社会效益下降。

总之，传统的道路改建、修复方式导致社会效益和经济效益下降和社会资源的浪费，需要用新的技术进行整体改进。

二、旧水泥混凝土再生利用的历史和现状

基于以上基本事实，如果把挖除的旧水泥混凝土在施工现场破碎，作为粗集料再次利用不仅有经济优势，而且具有环保优势，将产生明显的社会和经济效益，避免了社会资源的浪费。因此，旧混凝土的再生利用技术格外引人注目，具有广阔的运用前景。

旧水泥混凝土的再生利用最先开始于欧洲第二次世界大战后的建筑物重修。由于战时许多建筑物被毁，重建时如果把毁坏的建筑废墟都作为建筑垃圾处理，无疑会带来极大的浪费；另一方面，在较短时间内开采出大量的建筑材料以供使用，也不符合当时的实际情况。于是促进了建筑废料的再生利用。在再生利用的建筑废料中，混凝土的再生利用占很大的比例。但是，随着重建工作的完成，混凝土的再生利用研究和运用在欧洲基本上处于停顿状态[2]。

二十世纪八十年代，在美国的一些地方，由于自然条件的原因，缺乏道路建设中配制混凝土所

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必需的碎石材料，于是，混凝土的再生利用再次引起人们的注意。随着研究和运用的进一步展开，目前在美国形成了比较成熟的水泥混凝土再生利用技术。水泥混凝土的再生利用在美国的部分州得到了比较广泛的运用[1][2][3]。

在我国，道路旧水泥混凝土的再生利用研究和运用工作刚刚起步，目前尚没有在实际工程中大规模运用。但是，由于我国各方面资源相对都比较紧缺，环境保护的任务很重，因此，旧水泥混凝土的再生利用在我国更具有紧迫性和必要性。

另一方面，由于我国在交通建设飞速发展的同时，城市规模的扩大和城市改造也在不断加强，实际上在这些过程中，还产生了许多其它类型的建筑垃圾，如砖渣等。有些废弃的材料破碎后强度可能较低，但是随着生产的社会化，低性能的材料用在要求低的地方，尽可能地达到物尽其用已经成为可能。因此，本文讨论道路旧混凝土的再生利用的同时，希望其他废料的再生利用引起研究者的注意，展开这方面的研究工作并拓展研究范围。

三、我国道路旧水泥混凝土再生利用的可行性

近年来，我国的经济发展十分迅速，道路建设和道路研究的基础设施都有了很大的发展，因此从技术上、理论上都已经具备了混凝土再生利用的条件。

从工程技术上看，道路旧混凝土再生利用是可行的：从施工工艺上看，道路旧混凝土的再生利用主要可以分为三个步骤：现场路面清除、运输至集料加工场、集料加工。现场清除工作目前在美国主要是采用柴油打桩机和混凝土破碎机进行破碎，然后用挖掘机和铲车把混凝土碎块堆积起来[1][2][3]。很显然，我国并不缺乏这些设备。第二步工序则更容易实现。第三个工序，可以在施工现场的存料场地设置石料破碎机械，适当调整破碎机械的工作性能，完全可以制出符合道路级配要求的集料[1][2][3]。由于路用混凝土的标号一般不高，其硬度小于岩石的硬度，相对的讲，这种破碎对机械的要求也较低。因此混凝土破碎技术完全不存在问题。另外，随着实践的要求，还可以制造出适于混凝土破碎的专用机械。另一方面，在大中城市，现在已经有许多商品混凝土拌和站，它们一般有较大的场地、并有着各种混凝土需求的市场。因此，在城市附近，旧混凝土的再生利用可以由道路推广到房屋建筑方面，将会取得更为显著的效益。

从理论上看，混凝土再生利用也是可行的：道路旧混凝土的再生利用的研究目前已经取得了很多成果。这些研究成果为我们提供了一些规律性的认识，同时也为我们提供了研究方法。有利于结合当地的实际情况开展研究，最终形成实用的旧混凝土再生利用理论。

四、再生混凝土集料和其所配置的混凝土的性能

已有的研究成果证明，旧混凝土经过现场拆除、集料加工工序后，可以生成满足路用要求的再生集料，再生集料可以用来铺筑路面基层和用于水泥混凝土路面铺筑[1][2][3]。即使是耐久性开裂非常严重的路面混凝土，也可以用来加工成再生混凝土集料，浇筑出耐久性良好的混凝土[1]。

为了研究再生混凝土集料和其所配置的混凝土的性能，作者专门在实验室制作了一批水泥混凝土试件，试件设计强度为C30[4][5][6]。试件在水中养护一个月后，在空气中干养护二个月。然后人工破碎成各种粒径的再生集料，接着用再生集料和碎石集料配制了水泥混凝土。需要指出的是，碎石集料仍为配制C30试件的碎石。也就是说，实验中再生集料混凝土和碎石集料混凝土的原材料中的碎石集料是相同的，只是再生集料经历了先制成混凝土而又破碎的过程。这样做是为了保证两种混凝土中材料的性质基本相同，增加可比性。

作者研究了再生混凝土集料的特性和用其配制成的混凝土的性能，得到了一些可喜的结论。这

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