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1 78 四川建筑科学研究 S i ch u a n Bu i l d i n g S c i e n c e 第 3 6卷第 6期 2 0 1 0年 1 2月 灾后再生混凝土的应用及推广分析 欧阳雯欣 ， 王清远 ( 四川大学建筑与环境学院， 四川 成都6 1 0 0 6 5 ) 摘要： 再生混凝土作为可持续发展的绿色混凝土， 其应用的推广具有很大的社会、 经济、 环境效益。特别是汶川大地震之 后， 再生骨料及再生混凝土技术可以帮助我们尽快重建家园、 恢复生产， 它不但减少对废弃混凝土的搬运和清理， 还大大减少 对 自然环境 的压力。本文通过查阅大量文献并结合现状 ， 在分析再生混凝土应用 的可行性 的基础上 ， 总结 了 目前再生 混凝 土 应用现状及推广存在的问题及原因。同时， 针对其应用推广的问题提出了一些工程上的措施， 包括提高再生混凝土性能的措 施 ， 将其同钢管混凝土等结合的技术手段等。 关键词 ： 再 生混凝土 ； 应用； 可行性 ； 问题 ； 工程措施 中图分类号 ： T U 5 2 8 1 文献标识码 ： 1 3 文章编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 6 1 7 8 0 7 0 引 言 1 再生混凝土应用的可行性 国家汶川地震专家委员会根据调查评估 ， 汶川 大地震造成的直接经济损失达 8 4 5 1 亿元人民币， 其 中民房和城市居 民住房的损失 占总损失的 2 7 4 。 包括学校 、 医院和其他非住宅用房 的损失 占总损失 的2 0 4 ， 道路 、 桥梁和其他城市基础设施 的损失 ， 占到总损失的 2 1 9 。据估计 ， 汶川大地震造成的 建筑垃圾约 3亿 t ， 大量建筑垃圾的有效处理 和再生 利用必然成为了灾后重建家园时必须考虑 的问题 。 另一 方面 ， 据 有关 部 门统 计 ， 我 国每 年建筑 垃圾 4 0 0 0万 t _ 】 J ， 已占工业固体废弃物的4 0 ， 其 中又有 大约 3 0 是废混凝土块。1 9 9 6年在英 国召开的混 凝土会议上， 通过 的资料显示 ， 全世界废弃混凝土年 产生量高达 1 O亿 t 以上。同时， 新建筑物的施工要 使用大量的混凝土， 目前 ， 我国的混凝土年产量约 占 世界总量 的4 7 2 J ， 约 1 3 6亿 m ， 混凝土原材料中 的骨料约占混凝土总量 的 7 5 ， 约 l 8亿 t ， 而且这 个数量还在逐年增加， 作为混凝土骨料的矿产资源 是有限的。将废弃混凝土经过破碎 、 除杂 、 分级等处 理后作为再生骨料 ， 并利用再生骨料配制再生混凝 土的技术 ， 不仅可以解决废弃混凝土带来的环境污 染 ， 还可 以节 约天然骨料 资源， 带来显著 的社会效 益 、 经济效益和环境效益 ， 是一条节约资源 、 能源 ， 减 轻地球环境 负荷及维护生态平衡 的可持续发展道 路 。 收稿 曰期 ： 2 0 0 9 - 0 3 - 2 3 作者简介 ： 欧 阳雯欣( 1 9 8 6一) ， 女 ， 四川绵阳人 ， 硕士研究生 ， 研究方 向 ： 结构耐久性与损伤修 复。 E ma i l ： 7 0 6 7 2 2 6 3 7 q q e o m “ 再生骨料混凝土” 也可简称为“ 再生混凝土” ， 是利用再生骨料作为部分或全部骨料配制 的混凝 土。而“ 再生骨料” 是一般将废弃混凝土经过清洗 、 破碎、 分级和按 一定 比例相互 配合后得到 的骨料。 将再生混凝土广泛应用到工程 中的前提是它必须是 可持续发展的， 对未来 的环境和社会是不会带来未 知风险的。当然 ， 具有经济效益也是其能否广泛应 用的必备条件 。所以， 在再生混凝土技术推广之前 ， 我们有必要对其外部条件、 社会效益 、 环境效益和经 济效益进行可行性评估。 1 1 再生混凝土应用的外部环境 ( 1 ) 汶川大地 震损 害造成 的大量房屋倒塌 ， 建 筑业发展迅速 的同时都会产生大量 的废弃混凝土 ， 为再生混凝土的生产提供了充足的原料。 ( 2 ) 劳动力资源丰富， 可 以满足建筑垃圾 的分 类这种劳动密集型工作的需要。 ( 3 ) 社会对资源和环境 的保护意识逐渐增强 ， 为混凝土再生技术的推广提供了契机。 ( 4 ) 借鉴发达国家 的成功经验 ， 可以在短期内 收到成 效 。 ( 5 ) 目前 国内外大量 的研究表 明， 再生骨料应 用于工程结构技术上是可行的。且从废弃混凝土的 回收到再生粗集料 的加工生产 ， 再生混凝 土的制备 等已经有一定 的应用技术指南。 1 2再生混凝土应用的生态可行性 早在 1 9 7 1年， 联合 国教科文组织发起了 人与 生物圈计划 ( MA B ) ， MA B计划提出采用综合生态 学的方法来研究生态城市、 生态社区、 生态村落的规 划建设 。我国于 1 9 8 4年成立了中国生态学会城市 生态专业委员会 ， 着手生态城市 、 生态小区的研究 ， 2 0 1 0N o 6 欧阳雯欣 ， 等 ： 灾后再生混凝 土的应用及推广分析 1 7 9 获得 了一 些成果 J 。同样基 于生态 建设 的构想 ， 1 9 8 8年第一届 国际材料联合会( U MR S ) 提出了“ 绿 色材料” 的概念 。1 9 9 2年在 巴西里约热 内卢召开了 联合国环境与发展大会 ， 从此， 人类社会进人 了“ 保 护自然 ， 崇尚自然， 促进可持续发展 ” 为核心的绿 色 时代 。 再生混凝土 的开发和应用 ， 一方面可 以大量利 用废弃的混凝土， 经处理后作为循环再生骨料来代 替天然骨料 ， 或作为水泥原料代替水泥， 从而减少建 筑业对天然骨料的消耗 ； 另一方面， 在其配制过程 中 掺人一定量的粉煤灰等工业矿渣 ， 不仅可以提高再 生混凝土的性能 ， 还能充分利用工业废渣。这就从 根本上解决了天然骨料 日益匮乏及大量混凝土废弃 物造成的生态环境 日益恶化等问题 ， 保证 了人类社 会的可持续发展。再生混凝土完全能够满足世界环 境组织提出的“ 绿色” 的三项意义 ： ( 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 ， 又满足不危害后代人 发展的能力 。因此， 再生混凝土是一种可持续发展 的绿色混凝土。表 1 L 4 j 为配制 1 m 混凝土所消耗 的资源表。由表可知 ， 废弃混凝土 的利用可 以节约 大量资源， 且具有 良好的环保作用。 表 1 配制 1 r t l 混凝土所消耗的资源 1 3再生 混凝土应 用 的经济可 行性 莫霄 对某市 2 0 0 6年 l 2月建材市场材料指导 价格对再生混凝土和普通碎石混凝土进行了直接材 料成本 比较 ， 见表 2 。由表 2结果 可知， 生产 1 m C 2 5再生混凝土 的直接材料成本 比普 通混凝 土贵 3 2 1 0元 ， 高出的百分率为 1 7 3 ； 1 m C 3 0再生混 凝土的直接材料成本 比普通混凝土贵 2 9 6 0元 ， 高 出 的百分率为l 5 3 。 所 以， 单从再生混凝土的生 表 2 配制 1 m 混凝土所消耗的资源 原 材 料 ! 竺 全 单位 ： t 3 4 0 4 5 3 3 5 0 5 5 0 0 产成本来说， 与普通混凝土相比并没有经济优势 ， 这 也是 国内再生混凝土没有得到推广应用 的原 因之 一 。 不过 ， 表 2数据所显示的只是 生产混凝土 的各 单项费用。莫霄 同时对一个长约 1 5 k m 的I E t 水 泥混凝土路面进行翻新 的项 目进行 了综合分 析， 得 出了综合成本分析对 比结果 ， 见表 3 。 表 3 再生混凝土与普通商品混凝土综合成本 比较 项 目 普通 C 3 0商 品混凝土 再生集料混凝土 表 3的结果表 明， 该项 目中如果采用再生集料 混凝土取代普通商品混凝土 ， 即使按较低 的占地费 用 1 0 m 计算 ， 每立方米综合成本可 以降低 6 l 元 ， 降低百分率达 2 1 ， 仅此一项 ， 该项 目就可 以节 省成本约 2 4万元。 根据上面对再生混凝土经济效益的评估分析可 知， 对再生混凝土进行经济分析时， 不能仅看单项造 价， 而应综合考虑运输费 、 占地 费用等。再者， 实际 工程应对再生混凝土的工程造价以外所产生的社会 效益 、 环保效益进行综合经济评价。据调查 ， 欧洲 、 美国、 日本每年混凝土废料超过 3 6亿 t ， 对混凝土 和钢筋混凝土废料再加工得到的再生骨料能耗比开 采天然碎石要低 7倍 ， 成本 可降低 2 5 ， 有着很高 的经济效益 。在我国 ， 对再生混凝土的研究还处于 初级阶段 ， 其技术也还没有得到推广和应用 ， 很难产 生规模效应 ， 其经 济效益也就难 以体现。但实际工 程中， 不乏生产再生混凝土带来 良好 的经济效益 和 社会效益的实例。1 9 9 2年 ， 北京城建集 团一公司先 后在 9万 m 不 同结构类型的多层和高层建筑 的施 工过程中， 回收利用建筑废渣 8 4 0多 t ， 用于砌筑砂 浆、 内墙和顶棚抹灰 、 细石混凝土楼地面和混凝土垫 层 ， 使用面积达 3万多 m ， 节约资金 3 5万元 。 目前 ， 国内再生混凝 土还没能得到推广和应用 ， 且从纯经济指标的角度来讲 ， 再生骨料 的生产也是 微利、 无利甚至是亏损的， 但随着科学技术的进步 、 生产水平的发展以及人类对环保 的 日益重视 ， 人们 经济性的概念也会 随之变化， 再生混凝土的经济性 必将在其推广的过程中通过不同的方式体现出来 。 2 再 生混凝 土应用的现状 由上述分析可知 ， 废弃混凝土的再生利用既可 从根本上解决废弃混凝土 的处理 ( 堆放 ) 问题 和环 境问题 ， 又可节约有 限的天然资源 ， 其社会、 经济与 l 8 O 四川建筑科学研究 第 3 6卷 环境效益不言而喻， 受到世界各国的高度重视。 目前 ， 日本 对建筑 垃圾 的再 生利 用率 已达 到 7 5 左右 。美国政府在禁止倾倒的同时 ， 也鼓励 再生混凝土的利用 。再生混凝土骨料在美国道路中 已得到了大力推广 J 。二战后的苏联 、 德 国等国家 在重建家园时， 就注意到了废弃混凝土的利用问题， 着手再生混凝土 的研究 ， 并取得了很大 的成果。丹 麦和荷兰的建筑废料 回收率高达 7 0 和 9 0 左右。 表 4是崔正龙等统计的 日本再生混凝 土应用的一些 实例。 表 4 日本再生混凝土应用的实例 国内的一些高校、 科研院所 ， 如东南大学 、 华 中 科技大学 、 北京建工学院 、 沈阳建工学院等 ， 已经开 展利用城市垃圾制取烧结砖和再生混凝土技术的研 发 ， 将水泥混凝土废弃物用于道路工程基层、 面层、 土基及防护工程的研究 ， 并在河南 、 湖北等地的旧路 改造中进行 了现场实验研究。同济大学校 内采用水 泥混凝土废弃物加工料建设了一条道路。 国内也有一些运用再生混凝 土技术 的实 际工 程 。 ( 1 ) 道路方 面 上海市政 工程局 以再生混凝土 为水泥稳定碎石骨料 ， 作为高等级公路面层下的主 要承重层 ， 最近在沪太路改造工程现场进行。 ( 2 ) 砂浆抹灰方面： 1 9 9 0年上海市第二建筑工 程公司在“ 华亭” 和“ 霍兰” 两项工程和 1 9 9 2年北京 城建集 团一公司在多层和高层建筑的施工回收利用 建筑废渣用于砌筑砂浆、 内墙和顶棚抹灰、 细石混凝 土楼地面和混凝土垫层。 ( 3 ) 墙体方面 ： 2 0 0 4年 ， 在上海市设计建造 的 2 层再生混凝土空心砌体房屋 ， 其主体结构采用的是 再生混凝土空心砌块 ； 江苏省无锡市某花园三期工 程间墙材料采用再生混凝土条板。其墙板较薄 ( 只 有 9 c m， 多孔砖墙厚度为 2 4 c n O ， 可 以增加使用面 积 ， 且表面光滑 ， 不易开裂 J 。 ( 4 ) 基础方面 ： 上海生态示范楼 中的条形基础 使用 了再生混凝土， 其中， 再生集料取代率达 5 0 。 3 我 国再 生混凝土应用存在 的问题 我 国对再生混凝土的研究起步较晚 ， 目前废弃 混凝土的再生利用并没有得到广泛应用。其应用的 局限性主要体现在两个方面 ： 其一： 利用率偏低 。虽没有这方面的统计数据 ， 但 由我国每年的建筑废弃物数量和应用再生混凝土 的实际 工程数量便知 。 其二： 利用水平普遍不高。再生骨料主要用于 松散的道路地基 ， 再生混凝土主要用于道路基层 和 面层、 路肩、 多孔粒料填方等非承重的构件 ， 仅有少 数应用于墙体或地基等的实例。 废弃混凝土在我国未能得到大面积的再生利 用 ， 究其原因， 归纳起来主要有以下几个方面。 ( 1 ) 我国的经济发展比发达 国家滞后约半个世 纪 ， 目前国内对废弃混凝土的研究还不够深入。而 且 ， 废弃混凝土的再利用需要经过一系列 的加工 和 分离处理 ， 成本相对较高， 这又进一步妨碍了废弃混 凝土利用的研究和使用进程。 ( 2 ) 没有制定完善的关于再生混凝土应用的规 范 ； 如具体规定各种再生骨料的使用范围、 再生骨料 分级标准等， 建筑法规上没有明确规定固体废弃物 的再生利用 。 ( 3 ) 缺乏废弃混凝土 的处理设备 ； 未形成高效 而经济合理的再生骨料生产工艺 。 ( 4 ) 一般情况下 ， 再生骨料不 仅含有设计强度 等级高低不同的混凝土成分， 而且含有许多低密度 的建筑材料， 十几年前的混凝土结构设计强度也较 低 ， 因此 ， 很难获得高强再生骨料。而且 ， 再生骨料 又主要用来配制 中低强度的混凝土 ， 因此， 再生混凝 土较低的性能 ， 特别是较低的长期性能( 耐久性 、 疲 劳性能等) 极大地阻碍了其推广及应用进程。 ( 5 ) 再生混凝土结构构件的各种性能研究不够 深入 ， 在一定程度上影响其应用推广。 目前 ， 主要有 再生混凝土梁的抗弯、 抗剪性能 ， 柱的轴压、 偏压实 验 ， 梁一柱节点和框架的抗震性能等方面的研究。 ( 6 ) 将再生混凝土应用于组合结构 的研究起步 较晚 ， 且有待加强。因为再生混凝土的各种性能低 于普通混凝土 ， 使得再生混凝土结构性能较普通混 凝土结构有不同程度的降低， 而组合结构能够使钢 材和混凝土两种不 同性质的材料各 自发挥其特长 ， 具有一系列的优点。所 以， 再生混凝土应用于组合 结构能更好地发挥它的优势 ， 应加快这方面的研究。 4 推广再 生混凝土应用的工程措施 目前灾后人们正在积极地重建家园， 大量废弃 2 O l 0N o 6 欧 阳雯欣 ， 等 ： 灾后再生混凝土的应用及推广分析 1 8 1 混凝土需要及时处理 ， 应尽量将其再生利用， 以达到 一 定 的经济效益、 社会效益和环境效益。然而 ， 再生 混凝土的应用和推广是一个有待长期研究 的课题 ， 短时间内无法做到完善， 这需要政府的支持， 技术的 优化和全社会 的积极配合。在应用 技术的研究方 面 ， 再生混凝土需要提高 自身的性能， 或将其应用于 组合结构来避免 自身性能较低的缺点。下面 ， 针对 推广再生混凝土应用的工程措施做一些概述。 4 1 提高再生混凝土性能 再生混凝土的性 能是影响其应用和推广 的最主 要因素， 有必要研究如何提高其性 能。以下是 目前 提高再生混凝土性能的一些措施。 4 1 1 再生骨料的强化 地震垃圾要比传统 的建筑垃圾复杂得多， 其中 内部还有大量的生活用品。因此必须进行严格 的人 工分拣 ， 分离处理后才能用于制备再生骨料。 张宏达 总结 了再 生骨 料强化 方法 ： 化 学方 法 、 物理方法和化学与物理方法结合。其中物理方 法 包括： 立式偏心装置研磨法、 卧式回转研磨法 、 加热研磨法 、 颗粒整形强化技术等。杜婷_ 等将水 泥和外掺超细矿物质( 如粉煤灰 ， 纯水泥浆等 ) 与水 按比例调成浆液 ， 分别对再生骨料进行浸泡和干燥 处理。结果表明， 浆液能够在一定程度上填充再生 骨料的孔隙并粘合破碎过程中其内部产生的一些微 裂缝 ， 强化后再生骨料本身 的强 度得到一定程度 的 提高。 4 1 2采 用半饱 和 面干状 态的再 生骨料 O l i v e i r a 等 研究了再生骨料的含水状态对再 生混凝土性能的影响 ， 试验采用 的再生骨料 的含水 状态分别为完全干燥、 饱 和面干和半饱和面干 ( 饱 和度分别为 8 9 5 和 8 8 1 ) 。结果 表明， 采用半 饱和面干状态的再生骨料后 ， 再生混凝 土的抗冻融 性显著提高。 4 1 3再生骨料混凝土的界面强化 界面过渡区， 是混凝土中的薄弱环节， 其性质是 表征混凝土性能的关键因素 。 ( 1 ) 通过掺加矿物掺合料( 如火山灰质混合材 ， 矿渣， 粉煤灰 ， 稻壳灰) ， 改善界面区结构。 ( 2 ) 骨料与水泥浆体之 间的物性差异及其之 间 的耦合问题 ， 在很大程度上既严重地影响着界 面区 水化产物的类型与结构 ， 又严重地影 响着界面区内 应力的大小与变化。可以通过化学处理 的办法 ， 实 现骨料表面的粗糙化与活化。先用酸处理使骨料表 面粗糙化 ， 再用聚合物溶液浸泡使其活化 ， 达到强化 界面结合 、 缓释界面应力的 目的。 4 1 4采 用 二 次 搅 拌 的 方 法 N o b u a k i O t s u k i 等人 通过试验研究得 出， 采 用二次搅拌的方法 可以提高再生混凝土的强度、 改 善再生混凝土的抗氯离子渗透性和抗碳化性。根据 试验结果表明， 采用二次搅拌法配制 的再生混凝土 氯离 子渗 透深 度和碳 化 深度分 别 下降 2 2 7 和 1 2 3 。R y u 1 4 的研究表 明， 采用如 图 1所示 的二 次搅拌工艺 ， 可以提高再生混凝土的抗氯离子渗透 性 。根据其试验结果 ， 采用二次搅拌工艺的再生混 凝土的氯离子渗透深度减小了 2 6 。 匦 匦 匦 匝 图 1 再生混凝土的二次搅拌2 1 2 艺 4 1 5配 合 比 设 计 优 化 张亚梅等 提 出了再生骨料预吸水法 ， 即将再 生混凝土拌合用水量分为吸附水和拌合水两部分。 张雷顺 等提 出了增浆法， 对骨料进行预湿水 ， 使 其 达 到 饱 和 面干 ， 在 搅 拌前 增 加 设 计水 泥 浆 的 1 0 ， 以便对粗骨料进行预裹浆， 搅拌约 3 0 s， 然后 ， 按普通法浇筑 。增浆法再生骨料混凝土的抗冻性能 优于其他骨料处理方式的再生混凝土。 4 1 6 两次混合 法 配置再 生混凝 土 V i v i a n 、 v Y T a ml 对用两次混合法配制 的再 生混凝土进行了微观分析并发现 ， 通过两次加料法 可以大大改善再生混凝土的工作性能， 从微观角度 来看， 一次加料法配制 的再生混凝土的裂缝要远远 大于普通混凝土， 但是二次加料法配制的再生混凝 土的裂缝 明显要少 ； 并且发现 ， 二次加料法配制的再 生混凝土中的水泥浆 比一次加料法更加密实。 4 1 7 掺加粉煤灰或矿渣等活性掺和料 掺加活性矿物掺料， 发挥粉煤灰 的火山灰效应 和微集料填充效应后 ， 再生骨料混凝 土抗渗性和耐 久性会得到改观。孙家瑛等 对掺人矿渣 、 粉煤灰 等活性掺合料的再生混凝土进行试验研究 。结果表 明 ， 再生混凝土的气渗性能 、 碳化性能等得到明显改 善； 孙清如等 掺人 1 5 3 5 复合超细粉煤灰 ( C U F A) 等量取代水泥 ， 发现可 以有效改善再生混 凝土的工作性能 ， 同时保证其力学性能相同或稍有 改善。粉煤灰和矿渣双掺不仅可以提高再生骨料混 凝土的抗氯离子性能 ， 且在一定程度上提高其弹性 模 量 。 掺加钢纤维和膨胀剂能配制出高强高性能的再 生骨料混凝土。魏谊 的试验结果表明 ： 钢纤维膨 胀再 生混 凝 土 的 强度 ， 在 一定 范 围 内随 膨胀 剂 ( U E A) 掺量的增大而增加 ， 但工作性能随 U E A掺量 1 8 2 四川建筑科学研究 第 3 6卷 的增大而降低， 最佳 匹配值下 ， 强 度的提高 幅度最 大， 工作性 能满足要求 。高丹盈等 的试验得出 ， 掺人 1 5 的钢纤维时， U E A的最佳掺量为 1 2 。 试验结果表明： 钢纤维的加入， 可以在一定程度上提 高再生混凝土的抗压强度。同时试验指出， 铣削型 钢纤维 ( MF ) 对天然混凝土抗压强度 的影响系数为 0 2 5 ， 对预湿水再生混凝土抗压强度 的影响系数为 0 3 5 ， 钢纤维对再生混凝土的增强效果大于天然混 凝土( 图 2 ， 3 ) 。 一 1 尊 | I 】 | M I | | MF I 0 0 5 1 1 5 2 p1 图 2 抗压强度与钢纤维体积率的关系 l l 童1 蚕 。 衷 0 曼 o 0 0 0 5 1 1 5 Pl 图3 抗压增强 比与钢纤维体 积率的关 系 4 1 8添力 口 外力 弃 4 混凝土外加剂是指在混凝土拌合时或拌合前掺 入的掺量不大于水泥质量 5 ( 特殊情况除外) ， 并 能按要求改善混凝土正常性能的产品。按其改性功 能可分为改善混凝 土拌合物流变性能， 调节混凝土 凝结 、 硬化性能， 改善混凝土耐久性能， 如高效减水 剂、 引气剂 、 防冻剂等。高效减水剂可减少再生混凝 土拌和用水量， 提高其流动性能。为了最大限度地 节省水泥 ， 掺量必须控制在 0 5 1 5 范围内。 引气剂主要作用是引入气泡， 其次是分散与润湿。 刑振贤 引 通过添加高效减水剂， 降低水灰 比， 得到混凝土强度增加 的结论。邱怀中 的实验表 明， 再生混凝土中加人高效减水剂和磨细粉煤灰 ， 可 显著提高新拌再生混凝土 的流动性。谭云辉 的 掺外加剂下再生混凝土的抗冻性 能研究表 明， 由于 防冻剂具有较强的减水能力 ， 且负温养护对掺有防 冻剂的再生混凝土并不能造成质量损失。 4 1 9其他 措施 减小骨料粒径、 选择合适的水灰比等 ， 对提高再 生混凝土的性能也有着很重要 的作用。另外， 可以 利用特殊防护措施 ， 如 电化学脱盐法等来改善混凝 土的耐久性 ； 用混凝土表层处理技术在混凝土结构 和外界环境介质之间建立一个保护涂层或屏障等。 自F e i f e r P 于 1 9 8 1年发表了第一篇利用混凝土 表层技术提高混凝土结构耐久性文献 以来 ， 世界各 地在这方面展开了大量的科学研究。 4 2 再生混凝土应用于其他结构 4 2 1 部 分预制混 凝 土构件 崔正龙等研究了用再生混凝土制作部分预制构 件的性能。将梁 、 柱等周围用普通混凝土预制， 之后 在中间填充再生混凝土， 如图 4所示 。 图 4 再生混凝土在框 架预 制混凝土中的应用 这样在利用再生混凝土的同时， 由于外侧是普 通混凝土， 避免 了再生混凝土力学性能 、 耐久性能 、 变形性能等较普通混凝土低的缺点。 4 2 2钢 管再生 混凝土 将再生混凝土灌人钢管形成钢管再生混凝土 ， 可使再生混凝土处于钢管 的约束和保护之下 ， 二者 的相互作用有利于提高再生混凝土的力学性能和工 作性能。因此 ， 钢管再生混凝土结构可促进再生混 凝土在土木建筑结构中的应用和发展， 实现废弃资 源的再利用 ， 有利于节省天然资源和环境保护， 且同 样具有 良好的力学性 能， 是一种较有发展前景的结 构形式。研究钢管再生混凝土的工作机理和设计方 法 ， 对推广再生混凝土在钢管中的应用 ， 具有十分重 要 的意 义。 2 O 1 O N o 6 欧阳雯欣， 等： 灾后再生混凝土的应用及推广分析 1 8 3 图 5是常见的钢管混凝土构件截面形式 。 土配制所耗费的大量水、 水泥和能源。 图 5 常见 的钢管混凝土构件截面形式 K o n n o 等 ， 杨有福教授课题组 的研究结果 表明， 钢管约束再生混凝土 的力学性能与钢管约束 普通混凝土类似 ， 且具有 良好 的延性 。但由于再生 混凝土的强度和弹性模量低于相同配合比的普通混 凝土， 致使钢管再生混凝土构件的承载力、 轴压短柱 弹性模量和纯弯构件刚度均低于相应的钢管普通混 凝土构件。 另外， 根据韩林海等 的试验结果 ， 若用再 生 混凝土作为钢管混凝土的核心混凝土 ， 其收缩较大 的性能可得到 明显改善。V i r d i 和 D o w l i n g ， R o e d e r 等 。 的试验表明 ， 收缩越大， 钢管和核心混凝土 之间的粘结强度越小， 而再 生混凝土的收缩较普通 混凝土大 ， 这将会降低钢管再生混凝土的粘结强度。 再生混凝土的弹性模量较普通混凝土大， 这将增大 钢管再生混凝土的徐变。黄运标 的试验结果表 明， 再生混凝土耐火性能优于普通混凝土 ， 这有利于 以再生混凝土为核心混凝土的钢管混凝土构件的耐 久性能 。 4 2 3钢 管再 生混合 构件 由于钢管再生混凝土的生产还是要配置再生混 凝土， 其处理程序不但过 程繁琐 ， 而且消耗大量 能 源 ， 加之在 再生 骨料 混 凝 土 的配 制 过 程 中仍 然需 要 耗费大量水、 水泥和能源 ， 因此有必要寻求一种更为 合理的废弃构件 回收利用策略。在此前提下 ， 华南 理工大学 国家重点实验 室的吴波等 提出了钢 管 再生混合构件。 所谓钢管再生混合构件 ， 就是将旧有建筑物拆 除所得的废弃混凝 土构件 ， 去 除混凝 土保 护层 、 纵 筋 、 箍筋之后 的核心部分整体或分段放入钢管内部 ， 然后在二者之间浇筑新混凝土而形成的再生混合构 件钢管的采用则大大方便了施工过程中这些再生节 段的安放与定位( 图 6 ) 。钢管再生混合构件进一步 节省废弃构件破碎 、 筛分 、 净化等过程中所消耗的大 量能源， 以及与再生节段体积相当的再生骨料混凝 鬈 图 6钢管再 生混合构 件施 工工艺 钢管 吊 钩 短钢 棒 钢筋 箍 再生 节段 新 混凝 土 从表 5中可以看出 ， 钢管再生混合构件的应用， 可以节约大量的资源与能源， 同时减少温室气体的 排放 。其中每年节约标 准煤约 4 0 7万 t ， 相 当于一 个中型煤矿全年的产量。另一方面 ， 按照 目前每 m 新混凝土约 3 0 0元 的市场价估算 ， 每年 6 9 6 7万 m 废弃构件的回收利用 ， 可为业主节省约 2 0 9亿元的 直接投资 ， 经济效益巨大。 表 5 年 均节 约资 源与能源 4 3 发挥再生混凝土自身特点制作特殊功能的混 凝 土 同普通混凝土相 比， 再生混凝土具有 自重轻 、 孔 隙率大、 保温隔热性能好和透水性强及强度低 的特 点。当前 ， 再生混凝土基本上还没有应用于承重构 件 ， 对其的应用还应从发展其优点并将其缺点转化 成优点这一基本思想出发 ， 提高废混凝土 的利用价 值 。由此 ， 可以针对再生混凝土的特点 ， 设计出相应 的符合社会有关需求的产品。 比如 ， 用于铺筑道路、 广场、 人行道路的透水、 排 水性混凝土； 针对 已经产生的噪音所采取隔音、 吸音 措施所制作 的吸音混凝土 ； 将有害气体吸收材料注 入多孔混凝土中的吸收有害气体混凝土； 通过设计 和调节混凝土的孔隙率和平均孑 L 隙直径来达到净化 水质的目的进化水质混凝土； 自适应植被混凝土或 绿化混凝土 ； 海洋生物 、 淡水生物相容型混凝土等。 5 结 论 灾后大量的废弃混凝土急需处理 ， 每年建筑维 修和新建也会产生大量的废弃混凝土等 ， 因此再生 混凝土的应用是一个需要密切关注和及早推广的问 l 8 4 四川建筑科学研究 第 3 6卷 题。由上述讨论可知： ( 1 ) 再生混凝土的应用是具有可行性的， 无论 从外部条件、 社会效益 、 经 济效益 ， 还是环保效益上 来说 ， 再生混凝土技术都应该得到充分应用 。 ( 2 ) 再生混凝土没有广泛得到应用 ， 有着政策、 技术 、 工艺设备等各方面的原因。在其推广前期 ， 经 济效益也不显著， 我们应从长远利益考虑 ， 大力推广 再生混凝土技术。 ( 3 ) 提高再生混凝土性能， 将大大有助于拓宽 其应用的范围。而在再生混凝土性能的研究方 面， 高温性能方向的研究甚少 ， 尤其是高温下再生混凝 土内部微观的温度应力分布及其随温度变化的走势 方面的研究。另外 ， 铁路桥梁等都是在循环变动的 荷载下工作的， 为此， 研究再生混凝土在循环荷载下 的疲劳破坏 ， 对将其应用范 围扩展到铁路桥梁等方 面具有一定的实际意义。 目前 ， 很少有关于这方面 的文献 。 ( 4 ) 再生混凝土的应用需要在提高其 自身的性 能的基础上 ， 研究再生混凝土构件的性能 ， 并将其同 其他结构结合起来 ， 发挥组合结构的优势， 最好能将 其实实在在地应用到实际工程中去 。 ( 5 ) 现代材料 学的核心之一 ， 就是探索材料微 观结构与性能之问的关系。由于再生混凝土具有比 一 般混凝土更高的不均匀性和复杂 的内部结构 ， 对 其微观结构的分析显得更为重要。 目前， 用再生混 凝土制作高强高性能混凝土的技术还不完善 ， 加上 灾后大量废弃物和建筑垃圾堆积， 可以先加快对其 微观结构的分析 ， 利用再生混凝土不同于普通混凝 土的特点制作符合社会需要的产品。 参 考 文 献 ： 1 李颖 ， 许 少华 建筑 垃圾 现状 研究 J 2 0 0 7， 3 6( s u p p ) ： 4 8 0-48 3 2 刘志军， 李高伟， 等 再生混凝土应用的可行性分析 J 河南 建材， 2 0 0 8 ( 5 ) ： 3 7 - 3 9 3 马嵘 ， 姚 民乐 ， 詹锋 论再生 混凝土在生 态建筑 中的意 义 J 嘉兴学院学报 ， 2 0 0 3， 1 5 ( 6 ) ： 5 2 - 5 5 4 杜婷 ， 郭太平 ， 林怀立 ， 等 混凝土材料的研究现状和发展应 用 J 混凝土， 2 0 0 6( 5 ) ： 7 9 5 莫霄 再生混凝土 的经济 和环境 效益评估分析 J 能源与 环境 ， 2 0 0 8 ( 8 ) ： 1 0 4 1 0 5 6 张昌波 美 国再生混凝 土骨料的应用 J 施工技 术， 2 0 0 8 ( 8 ) ： 5 2 - 5 3 7 肖建庄 再生混凝土 M北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 8 8 王思源， 朱平华， 等 再生混凝土应用的若干关键问题 J 混 凝土， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 3 9 -4 1 9 张宏 达， 肖建庄 混凝 土结 构的循环利用 J 住宅科 技， 2 0 0 6 ( 8 ) ： 1 6 - 1 9 1 O 李秋 义， 杨 向宁 ， 等 灾 区建筑 垃圾再生骨 料与再 生混凝土技 术 J 市政技 术 ， 2 0 0 8 ( 1 5 ) ： 6 0 -6 1 1 1 杜婷 ， 李惠强 ， 吴贤 国 混 凝土再生骨料 强化 试验研究 J 新型建筑材料 ， 2 0 0 0 ( 3 ) ： 6 - 8 l 1 2 O l i v e i r aM B， V a z q u e z E T h ei n fl u e n c e o f r e s t a i n e dmo i s t u r ei n a g - g r e g a t e s f r o m r e c y c l i n g o n t b e p r o p e r t i e s o f n e w h a r d e n e d c o n c r e t e J Wa s t e Ma n a g e me n t ， 1 9 9 6， 1 6 ( 1 ) ： 1 1 3 1 1 7 1 3 O t s u k i N， Mi y a z a t o S ， Y o d s u d j a i W I n fl u e n c e o f R e c y c l e d A g g r e g a t e o n I n te r r a c i a l T r a n s i t i o n Zo n e ，S t r e n g t h， Ch l o ri d e P e n e t r a t i o n a n d C a r b o n a t i o n o f C o n c r e t e f J J o u r n a l o f M a t e r i a l s i n C MI E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 3 ， 1 5 ( 5 ) ： 4 4 3 4 5 1 1 4 R y u J S I m p r o v e m e n t o n s t r e n g h a n d i mp e r m e a b i l i t y o f r e c y c l e d c o n c r e t e ma d e f r o m c r u s h e d c o n c r e t e c o a r s e a g g r e g a t e J J o u r n al o f M a t e r l al s S c i e n c e L e tt e r s ， 2 0 0 2 ， 2 1 ( 1 ) ： 1 5 6 51 5 6 7 1 5 张亚梅 ， 秦鸿 根 再生混凝土配合 比设计 初探 J 混凝土与 水泥制品 ， 2 0 0 2( 1 )： 7 -9 1 6 张雷顺 ， 王娟 ， 等 再生混凝土抗 冻耐久性试验研究 J 工 业建筑 ， 2 0 0 5 ( 9 ) ： 6 4 _ 6 6 1 7 V i v i a n w Y T a m Mi c r o s t r u c tu r a l a n a l y s i s o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e