废弃混凝土用于堆石混凝土技术探讨

贺瑞春 张来新

(珠江水利科学研究院 广州 510611)

1 引言

混凝土作为当今主要的建筑材料之一,每年因新建各类混凝土构筑物需要消耗大量的砂石骨料,而每年因为废旧建筑物的拆除产生大量混凝土废弃物,传统的处理混凝土废弃物方法是填埋或者露天堆放。新建混凝土构筑物消耗的砂石骨料不但需要消耗大量人力物力,并且造成资源的浪费和对环境的破坏;而传统的混凝土废弃物处理方法既占用土地又造成环境压力。

在资源日益匮乏的今天,人们更加注重节能和环保,传统的对建筑垃圾处理方法是对资源的极大浪费,加强建筑垃圾的回收利用无疑是可持续发展的一个重要组成部分,许多国家都已经开展建筑垃圾回收利用的研究,并应用于实际工程。在欧美日等发达国家,再生混凝土已经实用化,目前日本废弃混凝土的再生利用率已经达到50%以上,并且仍有扩大的趋势。

根据水利工程混凝土用量大的特点,以及堆石混凝土的技术特点,利用大型废弃混凝土作为堆石,既能减轻废弃混凝土对环境的污染,又能减少开采石料对环境造成的破坏,还可以减少因破碎废弃混凝土造成的电能消耗。因此开展废弃混凝土用于堆石混凝土的研究十分必要,如果该设想能付诸实际工程,将具有极大的经济效益和重要的社会价值。

2 堆石混凝土特性

堆石混凝土利用自密实混凝土高流动性,自动填充空隙,减少了振捣施工过程,既保证了施工质量又提高了施工速度,同时减少了施工过程噪音的产生。堆石混凝土采用大块石堆积后浇筑混凝土,减少了水泥用量,提高了经济效益。由于水泥用量的减少,降低了大体积混凝土的温度,而且减小了混凝土收缩变形。水泥需求量的减少,相应的减少了水泥生产过程中CO2排放量,因此具有一定的社会效益。综上所述扩展堆石混凝土的应用具有双重效益。

3 再生混凝土特性

3.1 再生混凝土流动性

再生骨料表面粗糙,孔隙多,吸水率大导致普通再生骨料混凝土流动性差。

3.3 强度

对于再生混凝土的强度有两种观点,一种认为再生混凝土与同配合比采用天然骨料配置的混凝土相比抗拉、抗压强度均有所降低,而且随着再生骨料替代率的增大强度降低越明显。相关试验表明再生骨料混凝土的立方体破坏基本为再生骨料与水泥石基体之间的界面破坏,几乎未见再生骨料破坏。造成界面破坏有学者解释为再生骨料表面包裹的水泥浆使再生混凝土的新水泥基体与再生粗骨料之间形成粘结薄弱区。另一种观点认为再生骨料与新拌水泥砂浆之间相容性好,更易发生化学反应;粗糙的骨料表面使界面咬合力更大;再生骨料的吸水作用降低了有效水灰比。因此再生骨料混凝土强度高于天然骨料基准混凝土。

3.3 弹性模量

再生混凝土弹性模量明显低于同等级的普通混凝土,且随着再生骨料替换率的增大弹性模量降低越多。

3.4 收缩

再生骨料表面具有大量水泥砂浆,且再生骨料吸水率大,因此再生混凝土具有较大的收缩变形。

3.5 耐久性

再生骨料孔隙率较大,且在骨料生产过程中形成许多细微裂缝,因此再生混凝土的抗渗性较差,水及盐类容易进入混凝土内部,再生混凝土更容易受到侵蚀和冻融破坏。

4 利用废弃混凝土浇筑堆石混凝土问题研究

4.1 工作性

根据再生混凝土流动性差的原因,刘利军对高强度大流动性再生混凝土研究,再生骨料取代天然碎石后,混凝土的流动性与普通混凝土相比变化不大。刘利军提出对废弃混凝土清洗,浇注前使废弃混凝土达到饱和面干状态,降低了再生骨料对混凝土流动性的不利影响。根据刘利军的研究结果,利用同样的方法处理大型废弃混凝土,然后浇筑自密实混凝土,也可以达到一定的密实度,来保证浇筑质量。同时也可以利用聚合物溶液和MS高效防水剂处理同样可以降低废弃混凝土对自密实混凝土流动性的影响,保证浇注的密实性,但其经济性有待进一步研究。

4.2 强度

再生混凝土强度是否低于基准混凝土有待进一步研究,并确定其原因。对于再生骨料表面的微裂缝,有学者提出水泥颗粒可以进入微裂缝,使接触区水化更加充分,形成致密界面结构,加强界面结合,补偿因再生骨料导致的混凝土强度降低。大块废弃混凝土没有经过破碎,因此累积损伤相对减少;自密实混凝土的高流动性以及废弃混凝土界面强化作用。利用以上有利条件采用废弃混凝土浇筑堆石混凝土来混的一定强度的混凝土构筑物存在一定可能性。

4.3 干缩

再生混凝土收缩的主要原因是骨料的吸水率大,再生骨料刚度小,抵抗变形能力差引起的。根据再生混凝土产生的原因,可以在废弃混凝土浇筑前洒水降低其因吸水率大造成的干缩,降低干缩变形量;同时在自密实混凝土中掺入适量膨胀剂,以抵消部分干缩变形。

4.4 耐久性

由于再生混凝土孔隙率大,其抗渗性和抗冻性降低。因此可以在自密实混凝土中掺入适量粉煤灰,来提高其抗渗性。对于抗冻性,再生混凝土弹性模量较低,抗压比高,可以降低冻胀压力对混凝土的破坏作用,可以适当提高废弃混凝土浇筑堆石混凝土的抗冻性。同时再生混凝土的抗裂性优于基体混凝土,对于大体积混凝土这是十分有利的。

5 对大型废弃混凝土用作堆石混凝土的思考

针对废弃混凝土以及堆石混凝土的特点,论述了利用大体积废弃混凝土浇筑堆石混凝土的可能性。尽管考虑了部分问题,并提出了相应的处理方法,但大型废弃混凝土也存在部分问题值得进一步思考。首先废弃混凝土中往往混有钢筋、木材等其它杂物,对大型废弃混凝土进行分类筛选难度较大;其次废弃混凝土往往存在不同程度的老化,且不同强度等级混凝土掺杂在一起,利用老化程度不同的混凝土和不同强度的混凝土作为堆石浇筑堆石混凝土的均匀性进一步降低,对浇筑质量的影响较大;再次利用现有的拆除方法拆除混凝土构筑物时,对大体积废弃混凝土的损伤程度有待进一步研究,大型废弃混凝土是否适合用作堆石,浇筑后质量如何;最后,用于堆石混凝土浇筑的自密实混凝土是否适用于堆积大型废弃混凝土后浇筑,利用大型废弃混凝土浇筑堆石混凝土是否具有普通再生混凝土的特性,废弃混凝土作为堆石混凝土的物理特性需要试验论证,并确定其实用性。

6 结论

本文论述了再生混凝土的经济效益以及社会效益,并对再生混凝土和堆石混凝土的特点进行了阐述,希望能够结合两种混凝土的特点,利用大型废弃混凝土作为堆石,浇筑废弃混凝土堆石混凝土。结合两种混凝土的优缺点提出了利用大型废弃混凝土作为堆石浇筑堆石混凝土,对该方法可能存在的部分问题提出了相应的意见,但其是否能够解决相应的问题有待商榷,并提出了在实际应用中可能出现的问题。

尽管该方法存在一定的创新,但需要相关试验论证大型废弃混凝土作为堆石的可能性。如果能够将该技术付诸实际工程,无疑将产生巨大的经济效益和社会效益,有利于社会的可持续发展。

略)