以建筑垃圾为骨料的再生混凝土技术.pdf

贾淑明等： 以建筑垃圾为骨料的再生混凝土技术 以建筑垃 圾为 骨料 的再 生混凝土技术 贾淑明， 刘卓 ， 赵海宏， 曹静， 赵国有， 孔令义 ( 兰 州工业 学院建筑工程系 。 兰州7 3 0 0 5 0) 【 摘要】 分析了以建筑垃圾为骨料的再生混凝土在国内外的研究现状和发展前景， 阐述了发展再利用混 凝土的发展模式 ， 对本地区再生混凝土的经济效益和社会效益进行了分析。根据我国研究的现状， 提出了再生混 凝土存在的问题和不足， 为今后再生混凝土的研究起到一定的参考作用。 【 关键词】 建筑垃圾； 骨料； 再生骨料 ； 再生混凝土 【 中图分类号】 T U 7 5 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 0 0 1 0 3 A T ECHNoLoGY TAKI NG CoNS T RUCTI oN W AS TE AS R ECYCL ED CONCRETE J I A S h u - mi n g， L I U Z h u o， Z HAO Ha i h o n g ， C A O J i n g ， Z HAO Gu o y o u， KON G L i n g - y i ( D e p a r t me n t o f A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g ， L a n z h o u P o l y t e c h n i c C o l l e g e ， L a n z h o u 7 3 0 0 5 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h i s a r t i c l e a n a l y z e d t a k i n g c o n s t r u c t i o n w a s t e a s r e c y c l e d c o n c r e t e i n d o me s t i c a n d i n t e r n a t i o n a l r e s e a r c h s t a t u s a n d d e v e l o p me n t p r o s p e c t ， e l a b o r a t e d d e v e l o p me n t mo d e o f u s i n g r e c y c l e d c o n - c r e t e， a n a l y s i s t h e l o c a l r e g e n e r a t i o n c o n c r e t e e c o n o mi c b e n e fi t a n d s o c i a l b e n e fi t Ac c o r d i n g t o o u r r e s e a r c h， p u t s f o r w a r d p r o b l e ms a n d s h o r t c o mi n g s o f r e c y c l e d c o n c r e t e ， f o r t h e f u t u r e d e v e l o p me n t o f r e c y c l e d c o n c r e t e p l a y s a c e rt a i n r e f e r e n c e r o l e Ke y wo r d s ： c o n s t r u c t i o n w a s t e ； a g g r e g a t e； r e c y c l e d a g g r e g a t e； r e c y c l e d c o n c r e t e 0 引言 再 生 骨 料 混 凝 土 ( 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 ， R A C ) 简称“ 再生混凝土( R C) ” 。它是指在配制过程 中掺用了再生骨料， 且再生骨料 占骨料总量的质量百 分比不低于3 0 的混凝土。再生混凝土骨料简称“ 再 生骨料 ” ， 按 其粒 径大 小可 分为再 生 粗骨 料 和再 生细 骨料 。再生粗骨料是 由建( 构 ) 筑废物 中 的混凝 土、 砂 浆、 石、 砖瓦等加工而成， 用于配制混凝土的、 粒径大 于 4 7 5 m m 的颗粒 。而粒 径不大 于 4 7 5 m m 的颗粒 叫 再生细骨料。 中国每年新建建筑面积达 2 0亿 m ， 拆除旧建筑 面积达 2亿 i n ， 年产建筑垃圾4亿 t ， 建筑垃圾的产量 已占到城市垃圾总量的 3 0 一 4 0 。因此， 利用建 筑废弃物生产再生混凝土是一种有利于节约资源有 利于环境保护的技术， 可以减少天然骨料用量， 解决 建筑垃圾带来的污染问题。许多专家学者对再生混 凝土的性能进行 了大量的研究工作， 积累了经验 ， 取 得了一定的成果。 1 以建筑垃圾 为骨料 的再 生混凝土技术的研究现状 1 1 国外建筑垃圾的再生利用现状 出于对基本国情的考虑以及对环境保护的高度 重视， 欧洲一些发达国家 以及美 国、 日本等国对废弃 混凝土的再生利用起步都比较早， 配套政策以及立法 都较完备， 建筑垃圾的再生利用率较高， 而且有些国 家还采 用 立法 的形式 来保 证 专项研 究 和应 用 的 发展 。 荷兰是最早 开 展再 生骨 料混凝 土研 究 和应 用 的 国家之一， 其 建筑垃圾的再生利用率位居欧洲首位， 高达 9 0 以上。早在 2 0世纪 8 0年代， 荷兰就制定 了 有关利用再生混凝土骨料制备素混凝土、 钢筋混凝土 和预应力钢筋混凝土的规范。这些规范规定了利用 再生骨料生产上述混凝土的明确的技术要求， 并指 出 如果再生骨料在骨料中的含量( 重量) 不超过 2 0 ， 则 混凝土的生产就完全按照普通天然骨料混凝土的设 计和制备方法进行。 1 2 国内建筑垃圾再生利用现状 尽管我国对于再生混凝土的研究起步比较晚， 但 发展速度较快 。 国内数十家研究机构和大学开展了大量的研究 工作。为了解决再生混凝土的高吸水率和高收缩率 的问题 ， 研究人员做了大量的科学试验。如华中科技 大学、 东南大学等已经开展利用城市垃圾制作烧结砖 基金项目 甘肃省住房和城乡建设厅 2 0 1 2年科技项目( J K 2 0 1 2- 3 7 ) ； 甘肃省大学生“ 挑战杯” 项 目 2 低温建筑技术 2 0 1 2 年第 1 2 期( 总第 1 7 4 期) 和再生混凝土技术的研发。目前 已形成成套的研发 技术 ， 就是将解体混凝土和废弃砖瓦进行再生资源化 处理后 ， 作为混凝土骨料、 轻骨料 ， 配制成普通混凝土 或高性能混凝土砌块 ， 这种再生混凝土强度可以达到 R C 3 0以上。另外， 同济大学也对再生混凝土技术进行 了大量的科学研究， 包括再生混凝土的强度和工作性 能研究、 废弃混凝土破碎及再生工艺研究、 高温后再 生混凝土的强度研究、 再生混凝 土框架节点试验研 究、 再生混凝土框架结构抗震性能的研究、 再生混凝 土梁柱试验研究、 再生混凝土耐久性研究等等。 2 再 生混凝土的主要技术性质 2 1 再生混凝土的配制要求 为充分保证结构安全， 只有达到 I 类或 类产品 指标要求的再生骨料才可以用于配制结构混凝土或 R E 3 0以上的再生混凝土； 类产品由于品质相对较 差， 可能对结构混凝土或较高强度再生混凝土性能带 来不利影响， 所以不允许用于结构混凝土或 R C 3 0以 上的再生混凝土。但是 ， 如果满足使用要求， 类产 品可以用于配制非结构使用的且再生骨料掺用量较 低的一般混凝土( 例如找平层混凝土等) ， 也可用来配 制 R C 3 0以下且非结构使用的再生混凝土。 再生骨料不宜用于配制强度等级高于 R C 4 0的再 生混凝土。由于再生混凝土中再生骨料对天然骨料 的取代率 已经达到 3 0 以上， 再生骨料含量相对较 高， 而再生骨料的品质往往逊色于天然骨料， 所以为 可靠起见 ， 规定再生骨料一般只适用于配制 R C 4 0及 以下 的再生混凝 土 ， 即再生混 凝土 的强度 等级上 限一 般为 R C 4 0 。如果再 生骨料取 代率较低， 没有 达到 3 0 以上 ， 即没有达到再生混凝土 的下限含量 ， 则再生 骨料是可以用 于 R C 4 0以上 的混凝土 的 ， 根 据定义 ， 尽管采用了再生骨料， 但 由于含量较低， 此时的混凝 土也不称其为“ 再生混凝土” ， 自然也就没有强度等级 上限。但是， 配制 R C 4 0以上强度等级的混凝土时如 果掺用 了再生骨料 ， 则应 进行试 配试验进行验证。 2 2 再生骨料的技术要求 2 2 1 再生粗骨料的技术要求 按照 G B T 1 4 6 8 5 2 0 1 1 建筑用卵石、 碎石 中规定 的试验方法， 再生粗骨料的主要性能指标应符合表 1 的 规定 。 2 2 2 再生细骨料的技术要求 再生细骨料按性能指标分为 I类、 类和 类， 按细度模数分为粗、 中、 细三种规格， 其细度模数 Mx 分别为： 粗： Mx =3 7 3 1 ； 中： Mx =3 0 2 3 ； 细： Mx =2 21 6。 按照 G B T 1 4 6 8 42 0 1 I 建筑用砂 中规定的试 验方法 ， 再 生 细骨料 中如含 有云 母 、 轻 物质 、 有机 物 、 硫化物及硫酸盐或氯盐等有害物质， 其含量应符合表 2的规定。 表 1 再生粗骨料的性能指标 表 2 再生细骨料中的有害物质含量 按照 G B T 1 4 6 8 42 0 1 1 建设用砂 中规定的试 验方法， 再生胶砂需水量 比和强度 比应符合表 3的 规定 。 表 3 再生胶砂需水量比和强 度比 项目 I 类 类 类 细 中 粗 细 中 粗 细 中 粗 需水量比 1 3 5 1 3 01 2 0 1 5 5 1 4 5 1 3 5( 1 8 0 1 7 0 0 8 0 0 9 01 0 0 0 7 0 O 8 5 c I 9 5 0 6 0 0 7 5 0 9 0 2 2 3 再生混凝土试配时， 控制拌合物坍落度损失 基 于 目前我 国再生骨料 的生产水 平 ， 再生骨 料 的 吸水率往往高于天然骨料 ， 在相同用水量情况下， 掺 用再生骨料的混凝土拌合物工作性可能比基准混凝 土差， 所以一般需要通过掺人减水剂或增加减水剂掺 量等方式来保证工作性， 但是， 配制时可以适当增加 用水量以满足再生骨料的吸水率需要 ， 此时增加的用 水量被再生骨料吸附而不是用于水泥水化， 所以一般 不会影响混凝土的性能； 一般地， 类再生骨料可比 I 类、 类再生骨料混凝土的用水量增加得多一些。 再生骨料取代率越高， 可增加的用水量多一些， 但是 不论何种情况， 用水量增加不应超过 5 。由于再生 骨料的吸水率往往高于天然骨料， 掺用再生骨料的混 凝土的坍落度损失也往往会偏快， 所以需要采取 比常 贾淑明等： 以建筑垃圾为骨料的再生混凝土技术 3 规混凝土更有效的措施加以控制， 例如增加缓凝剂或 坍落度抑制剂的掺量， 减水剂延时掺加等。 2 2 4 再生粗骨料的取代率 在混凝土配制过程中， 一般不宜同时掺用再生粗 骨料和再生细骨料； 当同时掺用时 ， 再生骨料占混凝 土骨料总量的质量百分比不宜高于 5 0 ， 且应通过试 配试验验证 ， 见表 4 。 表4再生粗骨料取代率或再生细骨料取代率的最大值 强度等级 C 2 0 C 3 0 C 4 0 C 6 0 取代率的最大值 1 0 0 8 O 6 O 3 0 1 5 3 再生混凝土的效益评价分析 。 通过对国内目前的研究对 比分析 ， 建筑垃圾得到 了较好的利用 ， 并且取得了良好的经济效益和社会效 益 等。 ( 1 ) 经济效益。通过对兰州建材市场调研， 传 统建材中标准粘土砖 0 3 8元 块 ； C 2 0的商品混凝土 为3 2 0元 m ， C 3 0的商 品混凝土为 3 5 0元 m 。而项 目研发的再生建材 ， 标准砖 0 1 5 块 ， R C 2 0混凝土 为 1 5 0元 m ， R C 3 0混凝土为 1 7 0元 m 。通过对比分 析， 使用项 目研发 的标准砖与传统标准粘土砖相比， 每立方米的砌筑费用将节约 1 1 7 7 6 元左右， 再生混凝 土与传统商品混凝土相比， 每立方米节约 1 7 0元左右。 项 目研发建材较传统建材相比， 其经济效益非常可观。 ( 2 ) 社会效益。甘肃的很多正在改建或扩建的 地州县， 建筑业发展快 ， 在 旧房拆除， 新房建设 中， 会 产生大量的建筑垃圾产生， 若充分利用建筑垃圾生产 再生混凝土有着十分广泛的市场前景。同时， 也是循 环经济的一种模式， 充分体现了循环经济的“ 3 R ” ( 减 量化、 再使用、 再循环 ) 原则， 符合可持续发展的科学 发展规划。 4 再生混凝土技术存在 的问题 由于再生骨料具有吸水性大、 孔隙率高、 强度低 等特征， 使得与天然骨料的性质相差较大。因此， 导 致再 生混凝 土在应用 中存在一些 问题 。 4 1 强度问题 试验证明， 再生骨料配制的再生混凝土， 随着再 生骨料掺量的增加， 再生混凝土的抗压强度将明显降 低， 而再生细骨料的掺人使得降低现象尤为明显。因 此， 在配制再生混凝土时应充分考虑再生骨料的掺量 对混凝土强度 的影 响。 4 2收缩大的问题。 干缩性是混凝土的重要指标之一。相关试验表 明： 再生混凝土 的干缩性与它的骨料情况有很大关 系。由于再生混凝土使用的是吸水率大， 空隙率高的 再生骨料。所以它的干缩性 比天然骨料混凝土要大 且其干缩的程度 和干缩持续的时间随其再生骨料取 代比例的增大而增大和加长。在再生骨料取代 比例 在 5 0 以上时， 其干缩时间的持续时间比较长， 但在 5 0 d 龄期后干缩速率十分缓慢， 干缩的增量也要小。 4 3 掺人量的问题 规范规定， “ 再生骨料占骨料总量的质量百分 比 不低于 3 0 ” ， 一方面是因为 目前的技术水平 已经完 全可以达到这样的能力； 另一方面， 并不是只要掺用 了再生骨料就能够视为再生混凝土， 如果掺量过低， 配制技术实际上就可能与普通混凝土毫无区别， 不能 体现再生混凝土的技术内涵。 在配合比相同的前提下， 要保证再生混凝土与基 准混凝土相同的坍落度， 须增加拌和水， 因此在配制 再生混 凝土时应 考 虑再生 骨 料掺入 量 对混凝 土强度 和工作性的影响。 5结语 由于再生骨料来源广泛， 受废弃混凝土龄期、 原 始强度和使用环境、 产地等因素影响较大， 各地 区生 产出的再生混凝土存在较明显的性能差异， 已有的研 究成果还不足以建立完善的技术体系。因此对于再 生混凝土来说， 要真正的达到工程使用阶段， 无论是 试验研究还是施工技术的研究 ， 还有许多问题需要解 决， 如研究如何提高其强度、 耐久性能、 磨耗性能、 结 构力学性能的方法， 使再生混凝土技术 向高性能方面 发展， 扩大其使用范围。 参考文献 1 J G J T 2 4 0 2 0 1 1 ， 再生骨料应用技术规程 s 2 王罗春 建筑垃圾处理与资源化 M 北京： 化学工业出版 社 。 2 0 0 4 3 全洪珠 国外再生混凝土的应用概述及技术标准 J 青岛理 工大学学报 ， 2 0 0 9， ( 4 ) ： 8 7 9 2 4 康梅柳， 周丽萍 废弃混凝土的再生利用 J 建材技术与应 用 ， 2 0 1 1 ， ( 6 ) ： 91 O 5 陈永刚， 曹贝贝再生混凝土国内外发展动态 J 国外建筑 科技 ， 2 0 0 4 ， ( 4 ) _ ： 46 6 杨卫国， 王京， 暴雷， 郭栋建筑垃圾综合利用研究 J 施工 技术 ， 2 0 1 1 ， ( 1 2 )： 1 0 01 0 2 7 侯星宇 再生混凝土研究综述 J 混凝土， 2 0 1 l ， ( 7 ) ： 9 7 9 8 收稿日期】 2 0 1 2- 0 9 一l 2 作者简介 贾淑明( 1 9 7 6 一) ， 男， 甘肃漳县人， 硕士， 副教授， 研究方向： 建筑施工和建筑材料。