混凝土废弃物的回收再利用技术开发与应用.pdf

混凝土废弃物的回收再利用技术开发与应用 周云 许永和 朱敏涛。 陈建大 严浩 1 上海建工集团股份有限公司 上海 2 0 0 0 8 0 ；2 上海高大结构高性能混凝土工程技术研究中心 上海 2 0 1 1 1 4 ： 3 上海建工材料工程有限公司 上海 2 0 0 0 8 6 ；4 上海市基础工程集团有限公司 上海 2 0 0 0 0 2 摘要：对混凝土废弃物进行合理回收、处理和再利用已经成为工程界关注的难点和热点问题。针对我国混凝土废弃物 回收再利用规模小、利用率低的现状，通过对混凝土废弃物回收利用模式、再生骨料和再生混凝土品质控制以及混凝 土废弃物产业化应用等方面进行系统研究，探索混凝土废弃物系统化、产业化再利用模式，以提高资源利用率。 关键词：混凝土废弃物；回收再利用；再生骨料；再生混凝土；产业化 中图分类号：T U 5 2 8 1 7 文献标志码：B D OI ：1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 6 0 2 0 3 5 De v e lo p me n t a n d Ap p l ic a t io n o f Re c y c l i n g T e c h n o l o g y f o r Co n c r e t e Wa s t e ZHOU Y u n XU Yo n g h e ZHU Mi n t a o 。CHEN J i a n da 。 Y AN Ha o 1 S h a n g h a i C o n s t r u c t i o n Gr o u p C o L t d S h a n g h a i 2 0 0 0 8 0 ； 2 S h a n g h a i E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r o f Me g a S t r u c t u r e H i g h P e r f o r ma n c e C o n c r e t e S h a n g h a i 2 0 1 1 1 4 ； 3 S h a n g h a i J i a n g o n g C o n s t r u c t i o n Ma t e r i a l C o ， L t d S h a n g h a i 2 0 0 0 8 6 ； 4 S h a n g h a i F o u n d a t i o n E n g in e e r i n g Gr o u p C o ， L t d S h a n g h a i 2 0 0 0 0 2 1 混凝土废弃物系统化利用技术 混凝土废弃物主要有2 种形态：固体废弃物和余浆。混 凝土固体废弃物通过分拣、剔除和破碎，转化为再生粗细 骨料或粉料，作为天然资源的替代资源，以各种不同的利 用途径和方法进行循环再利用 ；混凝土浇筑余浆主要是浇 筑剩余的混凝土。当前大多研究集中在再生粗细骨料的利 用 ，而对粉料和余浆的利用研究较少，本文暂不展开。通 过组分和形态分析 ，建立 了混凝土废弃物系统化利用模式 ( 图1 )，大大提高了混凝土废弃物的资源化利用率水平。 预 拌 混 凝 土 混凝土废弃物系统化利用模式 再生骨料 I 1 再生粉料 I I混凝土浇筑余 蓁 J 4襞 萋 I凳 f f I I蠢 j蓁 图1 混凝土废弃物 系统化利用模式 临 时 设 施 人 行 道 搭 板 混凝土废弃物再生骨料主要用于预拌混凝土和混凝土 基 金 】 热 目 ： J ：海 市 科 学 技 术 委 员 会 簦助 暴 隧 ( 1 4 D Z2 2 5 2 1 0 0)，上 海 市 国资 委 企 业 技 术创 新和 能 。 级提升项 目 ( 2 0 1 3 0 2 7) 上海 市浦 东新 区科技发展 萋 簿咬目 (PI J 2 0 1 5 - - G0 8)。 i i i j 作者荫介：周 云 ( 1 9 8 一)，男，硕士工程师a i 通信 地 址 ：上 海 肃阑 行 区新 骏 环 路7 0 ( 号 ( 捌 1 4 ) 一 啦 高目 润：2 0 1 5 1 1 _ o 5 | j l z 制品。再生混凝土强度等级一般在C 2 0 C 3 0 ，C 4 0 以上实 际应用较少，这与再生骨料的性能有关。研究表明，再生 混凝土强度等级低于C 3 0 时，再生骨料的性能对混凝土的 强度影响不大；强度等级高于C 4 0 时，混凝土强度主要受 再生骨料性能的影响，且再生混凝土经济成本大为增加。 再生混凝土制品技术已经产生了多种利用方式，主要形式 有砖、砌块和板材。再生混凝土制品的抗压强度是再生制 品最重要的性能指标之一，再生混凝土制品的强度主要受 再生骨料级配和吸水率的影响。再生骨料在砂浆、垫层碎 石和道路混合料领域也有所应用，但规模不大，有待进一 步研究和推广 。 2 再生骨料与再生混凝土品质控制技术 再生骨料的品质直接影响再生混凝土的相关性能。一 般来说 ，密度低 、吸水率大 孔隙率及含泥量较高的再生 骨料配制出来的再生混凝土强度低、收缩大、耐久性差， 应用受到限制。再生骨料 的品质与其回收过程和处理工艺 关系密切，必须合理选择质量较高的处理设备，并对处理 工艺进行系统规划，从而有效分离附着在混凝土废弃物上 的水泥砂浆，去除杂质。再生骨料与再生混凝土品质控制 的好坏是其能否在实际工程中进行推广应用的关键。 2 1 再生骨料品质控制 再生粗骨料来源于废弃厂房改造以及老旧建筑拆除产 生的混凝土废弃物，采用复合式再生骨料的处理方法，包 括一级鄂式破碎和二级 “ 石打石”型骨料整形机。再生粗 骨料品质依据G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0 混凝土再生粗骨料进 2 0 1 6 2 B u _ld in g C o n stru cti。 n _ 周 云 许永和 朱 敏涛 陈 建大 ! 竺圭 竺里 墨 垫 查 垄 生 望 行测试 ，测试结果显示 ，再生粗骨料完全符合国标要求。 2 2 再生混凝土品质控制 再生混凝土的目标强度等级为C 3 0 ，采用0 4 6 的水胶 比，再生粗骨料 ( 5 1 0 m m) 掺量为7 0 ，其与普通混凝 土的配合比对比如表 1 所示。初拌再生混凝土和普通混凝土 的性能如表2 所示。从中可以看出，两者坍落度相近 ，这说 明通过增加减水剂能够有效控制再生骨料混凝土的坍落度 范围。之所以再生混凝土的质量密度较普通混凝土稍低 主要是因为再生混凝土的含气量稍大 ，再生骨料表面粗 糙 ，棱角多且包裹硬化水泥浆 ，孔隙较多。 表1 再生混凝土与普通混凝土的配合比对比 ( 单位：k g m 。 ) 强度 水 水泥 矿粉 级粉 砂 石 再生粗 聚羧酸 等级 煤灰 骨料 减水剂 普通 1 7 5 2 3 0 9 5 5 5 7 7 0 1 0 2 4 0 3 9 C3 O 再生 C3 O 1 7 5 2 3 0 9 5 5 5 7 7 0 3 07 71 7 8 5 表2 再生混凝土与普通混凝土的初拌性能 初拌性能 再生混凝土 普通混凝土 坍落度 m m 2 3 0 2 2 5 质量密度( k g m。) 22 6 5 23 4 6 含气量 3 1 2 6 再 生混凝土和普通混凝土的力学性能对 比 ，包括7 d 3 1 1 2 8 d 抗压强度和弹性模量 ，如表3 所示 。2 种混凝土 目标 强度等级均为C 3 0 。比较这些力学性能可知，随着再生骨 料 的加入 ，混凝土各项 力学性能均有不同程度的下降 ，且 2 8 d 龄期的下降幅度大于7 d 龄期。下降幅度最大的是抗压 强度，分别为7 d 龄期的6 和2 8 d 龄期的8 t 。 表3 再生混凝土与普通混凝土的力学性能 力学性能 再生混凝土 普通混凝土 7d 龄期 1 9 -8 O 2 1 O O 抗 压强度 MP a 2 8d 龄期 3 3 6 O 3 6 4 0 7 d 龄期 2 6 2 2 6 4 劈裂抗拉强度 P a 2 8d 龄期 3 9 3 4 1 2 7 d 龄期 3 9 8 3 8 9 抗折强度 MP a 2 8 d 龄期 4 7 5 5 O 1 7 d 龄期 2 4 _ 2 O 2 4 5 0 弹性模量 GP a 2 8( I 酋 期 3 1 O O 3 2 4 0 3 工程应 用 3 1 在建筑、市政工程中的应用 为推动再生混凝土的工程应用，早在2 0 0 9 年，在世博 园A 片区东部世博园区样板组团项 目2 幢单体建筑物中便 囫 建 筑 施 工 第 3 8 卷 第 2 期 已进行了再生混凝土工程应用示范 ，每个单体建筑面 积 2 4 0 0 m ，楼板用C 3 0 再生混凝土浇筑 ，楼板厚1 2 c m，再 生混凝土总用量为5 0 0 m。 。再生混凝土在生产与施工过程 中的泵送与浇筑性能良好，其力学性能与耐久性亦能满足 设计要求。研究成果的应用减少了环境污染 ，形成了示范 效应。 近几年再生混凝土已实现了商业化生产 ，在 民用公共 建筑工程、市政工程等方面有了不同程度的应用。 3 2 在桥梁工程中的应用 在上海松江辰塔公路大桥的建设过程中 ，对混凝土固 体废弃物进行了回收再利用。 辰塔公路大桥位于上海市西南角的松江区主城区的西 南部呈南北走 向的辰塔公路上 ，是辰塔公路 ( D3 0 公路 ) 跨越黄浦江的一个重要节点。 在工程建设过程中，对钻孔桩桩头凿除的混凝土 、主 墩承台围护结构混凝土废弃物、混凝土试块和浇筑剩余的 混凝土进行了回收再利用，用于主墩承台垫层施工 、边跨 满堂支架地基利用、临时施工便道填筑和人行道搭板加工 等方面。混凝土废弃物的回收再利用减少了环境污染 ，减 少了原材料的使用量 ，做到绿色施工 、生态施工 、循环施 工 。 4 结语 混凝 土废弃物 回收再利用技术 的开发 与应 用 ，不仅 可以减少废弃混凝土排放量，而且可以节约大量的处理费 用 ，同时采用所制备的再生骨料替代天然骨料 ，可以减少 建筑业对天然砂石的消耗 ，从而减少对原材料 的开采 ，缓 解天然骨料 自然资源日趋匮乏的压力并降低大量开采砂石 对生态平衡 的破坏 。混凝土废弃物的回收再利用存在多种 模式，不同的再利用模式相结合可以最大程度地利用混凝 土废弃物资源 ，提高回收利用率。再生骨料和再生混凝土 的品质控制的好坏直接决定了混凝土废弃物能否在工程中 得到推广应用。实现混凝土废弃物回收再利用的产业化运 作模式，对推动其规模化应用具有重要的意义。 参考文献 口 【 1 】 沙 莎 混 凝 土废 弃物 的 回收 与 再 利 用试 验 研 究山 西建 筑， 2 0 1 4 (2 7 ) ： 1 1 9 1 2 1 【 2 刘数华， 冷发光 再生混凝土技术 M】 北京： 中国建材工业出版社， 2 0 0 7 3 肖建庄I 矛 j、 振平， 李佳彬， 等 废弃混凝土破碎及再生工艺研究 】 建筑 技 术2 0 0 5 ( 2 ) ： 1 4 1 1 4 4 4 卢鹏程 再生混凝土的抗压强度特征U 】 混凝土，2 0 0 4 ( 7 ) ： 3 4 3 6 【 5 】 朱祥， 薛凯旋， 杨国良， 等 建筑垃圾对再生混凝土砖性能的影响 粉 煤灰， 2 0 1 4 ( 4 ) ： 2 7 3 0