矿渣和废旧混凝土的再生利用

随着建筑科学技术的飞速发展，工业生产的突飞猛进和城市化进程的加快，拆除、改造原有旧建筑物、构筑物，大量新建各类工业与民用建筑物，以及飞机跑道、桥梁等的改扩建项目日益增多，砂、石材料这类不可再生的自然资源短缺现象显得越来越突出、越来越严重。与此同时，逐年增加的工业废渣、废旧混凝土、废砖块等固体废弃物堆积如山，既侵占大量土地，又破坏植被和生态环境；另一方面，大量新建的建（构）筑物又急需数量巨大的砂、石骨料，而砂、石材料又是属于不可再生的自然资源，不仅某些发达国家的天然砂、石骨料已经或即将枯竭，就是在我国，一些大中城市的优质砂、石骨料也正在逐年减少，供需矛盾日趋突出。如能将废弃的工业废渣，如矿渣、煤矸石、废弃混凝土、砖砌体等经破碎、筛分、去除杂物及做必要的清洗等工序，加工成一定颗粒大小的粗细骨料或细粉掺合料，用来部分或全部取代砂、石骨料，制成再生骨料混凝土，实现工业废渣、废旧混凝土和砖块的再利用，不仅可以节约大量砂石资源，也避免了环境污染，保护了生态环境，实现砂、石资源的再生利用和建筑业的可持续发展。

一、矿渣混凝土

众所周知，矿渣是高炉炼铁时排出的废渣，可以作为混凝土骨料使用的高炉矿渣，按照其冷却方式不同，可分为水淬矿渣及高炉重矿渣两种：前者是矿渣一出炉立即进入冷水池中急速冷却而成，是一种多孔小颗粒,可用作矿渣混凝土中的细骨料，也称矿渣砂；后者是熔融态矿渣经缓慢冷却而成，是一种较坚硬的多孔、粗大颗粒，经破碎、筛分后可用作矿渣混凝土中的粗骨料。

由于矿渣的化学成分与硅酸盐水泥相近，

仅CaO 含量稍低，而SiO 2含量较高。矿渣中含有酸性氧化物（如SiO 2)、碱性氧化物（如CaO)及中性氧化物（如Al 2O 3)，其中SiO 2、CaO 、Al 2O 3的含量约占矿渣重量的90%以上，除此之外，矿渣中还含有少量FeS 等有害物质。矿渣中如果CaO 、Al 2O 3含量高而SiO 2含量较低时，矿渣的活性较高，但强度较低；相反，若SiO 2含量较高、CaO 和Al 2O 3含量较低，则活性较低，但强度较高，尤其是后期强度发展较好。

以重矿渣碎料为粗骨料、普通砂为细骨料配制成的混凝土叫矿渣混凝土，而以重矿渣碎石为粗骨料、水淬矿渣为细骨料配制成的混凝土叫全矿渣混凝土。通常水淬矿渣的活性较高，这是因为熔融状矿渣在急剧冷却时，来不及结晶，使其绝大部分颗粒形成不稳定的玻璃体，像过火石灰颗粒一样，储存有较多的潜在化学能，因而具有较高的活性。而高炉重矿渣作为矿渣混凝土粗骨料必须具有良好的体积稳定性，否则就会因为分解和膨胀作用，导致矿渣混凝土的破坏。

由于矿渣本身吸水性较大、表面粗糙多孔及粒形不规则等特点，决定了矿渣混凝土的施工工艺和性能特点，主要有以下几点。

1.矿渣混凝土的用水量大于普通混凝土用水量，具体数量应根据矿渣颗粒大小、孔隙率等通过试验确定。

2.矿渣混凝土宜适当提高砂率，并掺加粉煤灰等矿物掺合料，以减小骨料间的内摩擦力，改善其泌水现象。

3.矿渣混凝土中应适当掺加外加剂，如减水剂、早强剂等，以改善其和易性和提高早期强度；掺加优质泵送剂后可用于泵送施工。

4.矿渣混凝土宜在潮湿条件下养护，有条件采用蒸汽养护者，其效果更佳；一般情

矿渣和废旧

混凝土的再生利用

●建筑知识□江建民

胡红燕

孙勤梧

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况下，浇筑后的矿渣混凝土应适当延长保温、保湿养护时间。

矿渣混凝土工程实践说明，配合比相同的矿渣混凝土的强度比普通混凝土提高5%~ 10%，蒸汽养护24h强度提高20%~30%。当需配制强度等级较高及要求耐磨的混凝土时，应选用表观密度较大的重矿渣作粗、细骨料。

二、再生骨料混凝土

如前所述，如将废弃混凝土破碎、筛分、去除杂物并做必要的清洗等工序后，加工成一定大小颗粒的骨料或细粉掺合料，再按一定的配合比配制成混凝土拌和物，取代部分或全部砂石骨料，这种混凝土就叫做再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生混凝土不仅节约了大量砂石资源，还避免了环境污染，保护了生态环境，真正实现了混凝土资源的再生利用。事实上，一些发达国家，如日本、美国已制定了相应的标准、规范，我国的混凝土工程技术人员也正在进行进一步研究、试验、试用于实际工程中，并逐渐推广。

再生混凝土中的再生骨料的质量与被破碎的废旧混凝土的类型、强度等级、孔隙率及破碎方式等因素有关。一般来说，再生骨料大致由以下三部分组成。

（1）混合骨料。即废旧混凝土中骨料与水泥砂浆的结合体，呈不规则棱角状，表面粗糙，其含量约占再生骨料总量的70%左右。

（2）纯骨料。即从旧混凝土中脱落或破碎的石料，表面不规则（碎石或卵石），并无规律地粘有少量砂浆，其含量约占20%左右。

（3）砂浆块。即从旧混凝土中脱出的砂浆料，其量约占10%左右。

当然，还有少量杂物，如玻璃、木屑、塑料、金属等。这些杂物应在破碎前予以清除。

用再生骨料配制的再生混凝土的各项性能，与再生骨料的外形强度、空隙率及砂率等密切相关。

由于再生骨料呈碎石状，空隙率较大，用来配制混凝土时砂率较高，而且还会随着再生骨料置换量的提高，砂率也会随之提高；而砂率高，意味着要达到相同混凝土拌和物坍落度时比普通混凝土用水泥和水就多，否则难以形成性能良好的混凝土。此外，在再生混凝土中，随着再生骨料置换率的提高，混凝土的含气量也相应增加，表观密度、抗压强度和弹性模量均随之降低，干缩值和徐变量却随之增大。实验表明，当再生骨料置换率在30%以内时，再生混凝土的抗压强度、弹性模量降低较小，分别为12%、15%左右，干缩值和徐变量约增大20%；但当再生骨料置换率超过30%时，其抗压强度、弹性模量都将严重降低，干缩值和徐变量也将直线增大。实验还表明，当其他条件相同时，采用再生粗骨料和天然细骨料配制的再生混凝土，要比全部采用再生粗细骨料配制的再生混凝土，各项性能要优良很多。

三、再生骨料混凝土的应用范围

再生粗骨料和天然细骨料配制的再生混凝土，可用于钢筋混凝土结构构件和无筋混凝土构件中，例如强度等级不大于C２０的梁、板、柱及基础垫层等。

再生粗骨料和天然细骨料配制的再生混凝土，可用于无筋混凝土构件中，例如强度等级不大于C20的基础、楼地面垫层混凝土等。

再生粗骨料和再生细骨料配制的再生混凝土，可用于各类基础和地面垫层中，例如条基和筏板基础下的垫层，室外大台阶下垫层、广场混凝土地面垫层等

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