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城市建筑混凝土再利用的探讨 李明金 李雨波 朱向阳 ( 开封第一黄河河务局4 7 5 0 0 0 ) 【 摘 要1 混凝土无疑是现阶段用量最大的建筑材料， 然而大量混凝土被应l闸的同时对罟住环境和生态系统也带 来 了诸 多负面影响。城 市拆迂及工程 改造产 生 了大量 废弃 混凝 土 ， 废弃 混凝 土 的处理 浪 费了大量的土地 资源 ， 污 染 了环境。本文着重对城市建筑混凝土直接再利用于水利工程进行兮折和探讨。 【 关键词】 建筑混凝土再利用 现状要求 随着我 国城 镇 化 、 工业 化 发 展速 度 加快 ， 旧城 改 造 、 住 宅小区 规模 化 建设 ， 大 量 城 市建 筑 垃圾 逐 年 递 增 。有关专 家 测算 每 年产 生 的建 筑 垃 圾数 量 达 数亿 吨。目前 ， 国内对建筑垃圾基本上仍停留在落后简单 的填埋式处理， 且不说此举耗用大量的可耕地和运输 费用， 仅碱性废渣就会令大片土壤 “ 失活” ， 给环境造 成 长久的破坏 。此 外 ， 混凝 土 原材 料 ： 黏 土 、 石 料 、 砂 、 煤炭等也耗用了大量的矿产资源 ， 从而影 响了环境。 因此 ， 废旧混凝土的再利用 ， 是节约能源与资源、 保护 人类生存环境 、 走可持续发展道路的重要课题 ， 已成为 各 级政府部 门 、 其 他相关 部门亟 待解决 的问题 。 1 国内外混凝土再利用的现状 世界发达 国家无一例外地都很重 视混凝土建筑 垃 圾 的再生利用 。比如丹麦 、 荷兰 等一 些地势 低洼 的 国 家， 砂石资源特别稀缺， 因而也最重视包括废弃混凝土 在内的建筑废料的再生利用。1 9 7 6年， 荷兰 、 比利时 就与联邦德 国政府 联合成 立 了“ 混凝土 解体 与再 利用 委员会 ” ， 开始 以废弃混凝土作 为混凝 土的粗 、 细骨料。 我国已经开始了建筑垃圾资源化利用的研究。虽 然我国对再生混凝土的研究起步比较晚， 还处在试验 室阶段 ， 但也取得了相应的成果。目前 ， 国内数十家大 学和研究机构开展了再生混凝土的研究且工作 已逐渐 深入。长安大学 、 武汉科技大学 、 同济大学则开展了将 水泥? 昆 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 ， 同济大学则在校内用水泥混凝土废 弃物加工料建设了一条道路。 2 混凝土再利用的前景 2 1 混凝土 回收利用 废弃混凝土的 回收一般 经过拆 除 、 运输 、 破 碎 、 筛 分、 冲洗、 送至混凝土拌和厂等程序 ， 因此再生骨料价 格一般比普通骨料要偏高， 且各项指标达不到新料物 的指标 ， 不易被建筑商所接受。 2 2 混凝土直接利用 我们暂且把混凝土废料分为粒料和块状两种。 前不久 中央 电视 台“ 新 闻联播 ” 报 道 了一 则新 闻 ： 北 京昌平一家建 筑施工单 位把建筑混凝土垃 圾用于基 础打桩 。在处理 基础 打桩 时 ， 把 经 简单 处理 的建筑 垃 圾不断填人桩内然后打实， 其基础桩的密实度比传统 做法提高了3 5倍。该项技术在数省 1 0 0多个城市 推广实施后， 节约建设投资 1 亿多元 ， 并且减少了大量 的建筑垃圾 ， 提 高 了工程 质量 。报道 中谈 到的指 的是 粒料的混凝土废料。 块状混凝土废料 目前国内外均没有利用的报道和 研究结果， 结合我国的国情及水域情况， 以及水利工程 施工的特点综合分析 ： 块状混凝土废料完全有可能直 接利用到水利工程施工中去， 特别是在河道整治工程 基础中的应用要更为广泛和实用。 5 5 3水利工程基础材料的分类及适用范 围 水利工程基础材料 大致有两种 ： 混凝土和石料 。 混凝土材料主要在大江和大河的截留、 封堵 口门 时使用 ， 再者就是作为混凝土防渗时使用。据统计， 长 江三峡截 流时短短 的 7 0个 h ， 抛投 大体积混 凝土块 和 石料就达 1 0 2 2万 m 。混凝 土在大型水利工 程 中的用 量相 当惊人。 石料一般用于 中小 型河道 及水库 的截 流 、 护坡 、 护 根和河道整治工程基础 、 抢险 、 防渗等， 特别是工程基 础非岩基的水利工程均采用块 石进行施工 。 4水 利工程 石料 的用量 小型工程基础施工材料一般采取的原则是 ： 就地 取材 、 方便运输 、 节 约成 本 、 满 足设 计要 求 。因此石料 是水工建筑物的一种首选材料。其用途主要有： 散抛 石护根 、 坡 、 岸 ， 浆砌石护根 、 坡 、 岸 、 墙 、 堤 、 坝等 。石料 在水利工程中的用量占材料总量的 3 0 5 0 ， 水下 基础及护根全部都由石料进行施工。以黄河下游河道 工程为例， 一处河道工程据估算用石量达 5万多 i i 1 ， 其 费用 占工程总投 资的 5 0 。加上施 工工艺 、 开采运 输以及黄河下游河床固有的特性等因素 ， 石料已成为 黄河河道工程不可替代的主要建筑材料。 5 块石与城市建筑混凝土废弃物特性的对 比 根据科学实验及 多年应用 实践 的结果 ， 下 面就 块 石与城市建筑 昆 凝土废弃 物的物理及其他 特性 进行对 比， 见表 1 。 表 1 块石与城市建筑混凝土废弃物特性 对比 序号 特性类型 块石 城市建筑混凝土废弃物 1 密度( t m ) 2 22 4 2 3 2 5 2 抗压强度 ( MP a ) 2 O 5 2 3 5 3 抗拉强度 ( N mm ) 1 2 4 1 2 7 4 工作性 密实、 表面光滑 空隙多、 表面粗糙 5 滑动性 易滑动 不易滑动 6 危险系数 高 低 注表 中混凝土为 2 8天 C 2 0强度的混凝土 。 由上表反映出的块石与城市建筑混凝土废弃物固 体的比较结果， 我们不难得出这样的结论： 在河道整治 或中小型水利水电工程施工中， 利用城市建设混凝土 5 6 废弃物代替块石， 其性能完全达到要求。某些特性还 优越 于块石 。 下面对表 1中城市建筑混凝土废弃物的特性在水 利工程中使用的优点进行详细的论述。 a 密度 。混凝土废弃物的密度 略大于块石 ， 即可 证 明混凝土废弃 物可 以满足块石 的基本性 能 ， 完全可 以应用在水利水 电工程施工 中去。 b 抗压 、 抗拉强度。混凝土废弃物的抗压 、 抗拉 强度大于块石 ， 在水利工程施工时 ， 特别是基础施工 时 ， 抗压 和抗拉强度是尤其重要的参数 。抗压 、 抗 拉强 度较小往往会造成较大的工程沉降， 还会 出现不同程 度裂缝等质量问题 。 c 工作性。混凝土废弃物 固体表面会存在一些 空隙， 在水工建筑物中使用时， 这些空隙会起到衰减水 流势能 的作用 ， 并可很好地减缓水流的冲击 力。 d 滑动性 。水利工程 基础要求 整体沉 降 ， 不能部 分或小块地出现滑动， 这样将会使工程内部产生空洞 ， 留下严重的安全隐患。混凝土废弃物固体表面粗糙增加 了物体之间的摩擦力， 不易出现单块或局部滑动的现象。 e 危险系数。这里的危险系数是指在获取材料过 程中， 容易发生的安全事故。石料从开采到使用要经历 凿 眼 、 装药 、 放炮 、 破碎 、 装 、 运 、 卸 、 抛 投等 工序 ， 每一 道 工序都具有较大的危险性。城市建筑混凝土废弃物只 经历装 、 运 、 卸 、 抛投 四个工序 ， 安全系数大大高于块石 。 6 块石与城市建筑混凝土废弃物施工的成本对比 材料的施工成本与材料价格 、 运输距离有关， 下面 以开封段河道工程施工的条件和环境为例对两种材料 的成本进行分析对 比， 见表 2 。 表 2 块石与城市建筑混凝土废弃物施工成本对 比 序号 材料类型 包含工序 单价( 元 m 。 ) 备注 1 块石 开采装运抛 1 4 0 均 价 2 城市建筑混凝土废弃物 抛 4 0 均价 注1 块石的开采综合 费用 为5 0元 m ， 运输百公里运 费为 5 O 元 in ， 加上工地的运 、 抛 、 整理 ， 其 费用 为 4 O元 m ， 故块 石施工 成 本为 1 4 0元 m 。 2 城市建筑混凝土废 弃物利用首先省 去开采费用 ， 再 由于对城 市建筑混凝土废弃物的处理， 建设单位或政府要支付相当大的费用 进行运输和处理 ， 而该材料可以省去装运 的费用 ， 故混凝土的施工成 本仅为 4 0元 m 。 李明金等 城市建筑混凝土再利用的探讨 7 利用城市建筑混凝土废弃物的要求 水利水电工程抛投材料的选择与工程基础的结 构 、 水力条件 、 河道条件 、 施工环境 、 施工技术要求等因 素有关。不同的因素会有不同的标准要求， 因此城市 建筑混凝土废弃物的利用要求， 首先必须满足设计要 求， 其次要节约投资 、 保护环境等。 a 体积。根据材料使用的工程部位不 同对城市 建筑混凝土废弃物体积有不同的规格要求。河道流速 的大小 、 抛投料物深度及靠溜情况都有其特殊的要求， 因此对城市建筑混凝土废弃物体积的要求相当高。 中小水利工程 根据其 河道 、 水流 及建 筑物 的高 度 对抛 投材 料 有 具 体 的要 求 ， 一 般要 求 最 小 表 面 积 为 3 0 c m ， 厚度不小 于 3 0 c m。大型 水利 工 程则 要求 最 小 表 面积为 5 0 e m 。 ， 厚度不 小 于 5 0 c m。用于河 道 工程抛 护根石时要求体积较大， 它要起到抗冲、 不易被水流冲 失的作用。工程截流等水利工程则需要大体积的材料 进行施工( 三峡截流时单块混凝土体积达到几十吨) 。 b 重 量。由于水 利工 程施 工首 先考 虑水 力 的因 素 ， 如固体料物抛投时重量不足， 料物就会被冲失， 起 不到应有的作用。这样不但造成施工成本的增加， 还 会严 重地影 响工程施工工期 。 中小水利工程一般要求 固体料物的重量为 2 5 7 5 k g ， 主要是受施工场地、 机械性能等因素的限制。大 型水利工程或截流等则需要的重量较大。 c 质量 。利用城 市 建筑 混凝 土废 弃物 的关 键是 质量， 因为特殊的要求， 能够达到直接利用到水利工程 施工 中的城市建筑混凝土废弃物所 占比重不大 。经过 调研分析 ， 下列建筑混凝土大部分是可 以利用 的： 废 弃的建筑物混凝土桩基础； 混凝土道路拆除的废弃 物， 厚度达到 2 5 e m； 建筑物废旧的梁 、 柱等。 在上述要求的 同时 ， 为 了能够很好 地利 用城 市建 筑混凝土废弃物， 使其变废为宝， 在利用时一定要严把 质量关， 一些建筑废弃物如： 生活垃圾、 砖头瓦块等要 坚决杜绝 混入其 中 ， 因为这些 材料 的混入会严 重影响 到工 程的质 量。 8 不 适 于利用 的水 利工 程 由于建筑混凝土废弃物会释放出对人体有害的物 质 ， 不能用于有饮水功用的水库、 渠道。城市建筑混凝 土废 弃物的形状 和外 观也 不适用 于景观河道的施工。 9 结 语 城市建筑混凝土废弃物直接利用 目前是一个新的 课题 ， 需要经 过科学 的研究 和实践 验证 。能 够保护 环 境 、 改善人类 的生存 环境是水 利工作者应 尽的 义务 和 目标 。希望能通 过笔者 的一 点努力 ， 引起 有关 方 面对 混凝 土再利 用 的注意 或重视 ， 使 直接利用尽 早得 到实 现 ， 为造福人类作 出贡献 。 芒 、 E E I l 芒 - 一 ， l ( 上接 第 7 9页) 3 6 提高桩身强度工艺 采用单 管分喷或 多重管 新工 艺 ， 其 特点是 高压 切 割与中压灌浆分两步进行。高压切割后孔内是深泥 浆 ， 实质上是成孔 ， 再 经 中压 灌浆 ， 形 成 的 固结 体含 土 量低 ， 强度高。这样虽然施工时间增加了近一倍 ， 但从 根本上保证 了桩身 强度 。及 时补浆 ， 由于水泥 的收缩 离析作用 ， 注浆后必须及时补浆 ， 才能保证桩长及不断 桩。一般在灌浆后 2 h以内补浆 ， 甚至可补入干水泥。 4结语 高压喷射灌浆技术对水闸上部结构影响较小， 具 有施工简便 、 可控性强、 安全性高 、 工程造价低等特点， 进行 水闸地 基加固和 纠偏具有 明显 的优越性 ， 具有广 泛的推广应用价值。高压喷射灌浆用于水利工程地基 纠偏 尚属首创。 参考文献 1 林乐英 水 闸工程施工技术分析 J 科技创新 与应用， 2 0 1 2 f O8) 2 薛跃辉 水闸主体结构的施工技术 J 技术与市场， 2 0 1 2 ( 051 3 楼盂华 水利工程中水闸工程施工实践与技术探讨 J 中国 水运( 下半月) ， 2 0 1 1 ( 0 4 ) 5 7