国内再生混凝土研究进展

黄世谋

（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）

前言

混凝土是目前我国使用量最大的人工建筑材料之一。近年来，随着我国早期建筑物的不断更新，出现越来越多的混凝土废弃物。据统计，我国每年产生的废弃混凝土高达1亿吨。处理方式主要为露天堆放或直接填埋，这样处理不仅污染环境更是一种资源浪费。随着社会发展越来越迅速，混凝土废弃物的再生利用便成为当前混凝土行业迫在眉睫急需解决的问题。近年来，关于废弃混凝土的再生利用，研究和应用较为广泛的是将废弃混凝土的骨料回收处理（也称再生骨料）后生产再生混凝土[1-4]。需要明确的是，再生混凝土应具备良好的力学性能、耐久性能与工作性能，再生混凝土梁柱及框架还需具有良好的抗震性能[5]。迄今为止，国外对再生混凝土的研究已具备相当高的水平，生产工艺也越来越成熟，为我国再生混凝土的研究与应用提供了很多很好的范例。

1 再生混凝土

1.1 再生混凝土的概念

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然骨料 （主要是粗骨料），再加入水泥、水等配制而成的新混凝土。再生混凝土按骨料的组合形式可以有以下几种情况：骨料全部为再生骨料；粗骨料为再生骨料、细骨料为天然砂；粗骨料为天然碎石或卵石、细骨料为再生骨料；再生骨料替代部分粗骨料或细骨料[6]。

1.2 再生混凝土的来源

近年来，由于城市住宅更新和市政动迁规模的不断加大，大量旧建筑物被拆毁，或由于地震破坏产生的城市建筑垃圾量越来越大。2003年，全世界的水泥产量为15亿吨，中国消费了8.2亿吨，相当于全世界55%左右的水泥都倒在中国的土地上。与此对应的是，我国每年都会产生数以亿吨的建筑垃圾。目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾的40%左右，其中60%左右为废弃混凝土[7]。另外，除去混凝土建筑等因年久老化拆卸产生的混凝土废弃物，还有商品混凝土在生产、运输和使用时产生的废料以及不可预见的自然因素如地震等产生的建筑垃圾，这些建筑垃圾中废弃混凝土占比例最高，若充分利用这些废料，经济效益非常可观。

1.3 再生混凝土研究的背景

越来越多建筑垃圾的产生，严重污染环境，成为我们当前急需解决的问题之一。在我国，砂的来源主要是河砂和山砂，开采山砂和山石必然导致大量毁林和破坏环境、危害生态平衡。实际上，我国对山石和山砂的大量开采，已付出了相当大的环境代价[8]。随着建筑业和交通运输业的迅猛发展，预计今后混凝土废料的产生量将呈逐年上升的趋势，这些混凝土废料经过粉碎加工后可以生产出再生粗骨料重新加以利用，变废为宝，既解决了环境污染问题也可减少山砂和山石的开采。因此，处理和利用好这些建筑垃圾，使其发挥出最大的经济效益是我们今后的努力方向之一。

1.4 再生混凝土的意义

废弃混凝土的应用既可以减少废弃混凝土排放量和对环境造成的二次污染，节省大量的处理费用，又可以减少建筑业对天然砂石的消耗，保护自然资源和人类的生存环境，产生良好的经济效益、社会效益和环保效益。再生混凝土的开发应用还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生态环境日益恶化等问题，保证了人类社会的可持续发展[9]。再生混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。

1.5 再生混凝土的用途

废弃混凝土最有价值的处理方法就是把它当做可再生资源重新利用生产建筑材料[10]。相关实验表明：一般建筑物拆除下来的废弃混凝土强度在C20左右，在水灰比为0.6并用再生骨料完全取代天然骨料时，其28d抗压强度可达到23MPa，而它的抗拉强度和它的抗压强度一样，随着期龄的增长而增长。可见，从再生混凝土的抗压强度上看，是完全能够满足工程建设要求的。但由于我国废弃混凝土回收利用的生产水平并未达到要求，所以再生混凝土并未应用到建筑的主要结构中，而主要用于基础垫层、底板、台子、填充墙和非结构构件等对抗压强度要求不是很高的部位[11]。

另外，我国很多再生混凝土运用到交通行业中，广泛用于道路建设的路基、路面、路面砖和马牙砖等工程。当混凝土道路的混凝土路面达到其使用年限，或因重物碾压等原因破损，需要修补或者重建时，现在的一般做法是破除并废弃旧的水泥混凝土面层，修补基层后，重新进行铺筑。目前，在我国水泥混凝土路面再生技术中主要应用的是现场再生技术，即破碎或粉碎现有路面，然后将破碎或粉碎后的路面用作新路面结构中的基层或底基层，这一种做法在我国公路养护维修中普遍采用[12]。

2 再生混凝土的施工要求

2.1 再生混凝土的生产流程

经济可行的再生混凝土加工工艺是废弃混凝土能够进行充分再生利用的前提。废弃混凝土由于粒径太大不能直接加以利用，需要解决一系列问题，包括对废混凝土块的回收、破碎、分级、预处理、运输和贮存等。主要步骤如下：

（1）回收混凝土废弃物，将其统一堆放；人工方法筛选，除去混凝土废弃物中的大块钢筋、木料和塑料等杂质。

（2）工人将筛选后的废弃物倒入筛分机进行第一次筛分（也就是一级筛分），在一级筛分中要除去粒径小于5mm的颗粒；之后使用破碎机进行破碎（破碎机有很多类型，有颚式破碎机、对辊式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、圆锥破碎机、立式复合破碎机等，可以根据破碎的要求选择不同的破碎机），用磁铁分离器分离出破碎后废渣中的铁屑，将其除去；放上分离台，去除剩余的杂质；再次放入筛分机进行二次筛分。

（3）经过二次筛分之后把大于40mm的骨料再次放入筛分机进行一次筛分，重复上述步骤，并除去小于2.5mm的碎砂。

（4）将最后筛分出的骨料冲洗除去泥浆，再生粗骨料经破碎后粗骨料含泥量较高，还有大量的水泥和砂浆颗粒依附在其表面，通过冲洗可以去除这些杂质，最后便得到可以进行再次使用的再生骨料。

2.2 再生骨料性能改善[13]

由于再生骨料在性能上较天然骨料差，对再生混凝土的许多性能产生不利影响，因此可以通过改善再生骨料性能来提高再生混凝土的性能。具体有四种方法：

（1）机械活化。其目的在于破坏弱的再生颗粒或去除黏附于再生颗粒表面的水泥砂浆，从而提高再生骨料的强度。该方法能耗较高，同时会产生大量难以处理的粉末。

（2）酸液活化。将骨料置于酸液中，如冰醋酸、盐酸溶液中，利用酸液与再生骨料中的水泥水化物Ca（OH）2反应，起到改善再生骨料颗粒表面的作用，从而改善再生骨料的性能。

（3）化学浆液处理。用高强度水泥和水按照一定比例调成水泥浆，利用浆液对再生骨料进行浸泡、干燥处理，以改善再生骨料的空隙结构，从而提高再生骨料质量。

（4）水玻璃溶液处理。用水玻璃溶液浸渍再生骨料，利用水玻璃与再生骨料表面的水泥水化物填充再生骨料孔隙，从而改善再生骨料的密度。

2.3 再生混凝土的施工要求

我国现在并没有完备的再生混凝土施工要求，也没有特定的文献介绍，这里推荐的施工要求与天然骨料生产混凝土并无较大区别，只要注意以下四点：

（1）钢筋要绑扎完好；（2）模板要安装密封牢固；（3）混凝土的配合比及浇筑；（4）混凝土的自然养护。

2.4 再生混凝土的施工范例

2008年5月，北京建筑工程学院建成了一座用废旧混凝土为原料的再生混凝土浇筑而成的实验楼，它的建成证明了我国在再生混凝土研究方面的喜人成就。它证明了再生混凝土在施工过程中表现出良好的施工性能，具有良好的流动性、保水性、黏聚性。施工场所留的17组混凝土试块经检测28天强度均大于设计强度等级要求，达到混凝土质量控制优级水平。再生混凝土使用到新的建筑物上，不仅降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染。在后续施工和使用过程中，再生混凝土结构与普通混凝土、再生砖墙体与内外饰面材料表现出良好的适用性[14]。

3 问题及建议

3.1 问题

（1）近年来，我国加快了城乡建设的步伐。如果我国继续消耗现有的可利用资源，短期内或许不会出现原料危机，但这并不符合我国可持续发展的要求。中国建筑业在这几年发展尤为迅速，但对再生混凝土的研究起步较晚，虽有所建树却仍然落后于其他发达国家。

（2）由于工艺的落后，建筑垃圾无法全面进行循环使用，造成极大的环境污染和资源浪费。由于再生骨料的性能不如天然骨料好，只能适用于道路、隔墙等承重较小的建筑中。另外，由于工艺的不成熟在生产中质量波动大，也有可能造成二次浪费，这都成为制约再生混凝土发展的因素。

（3）我国幅员辽阔，东部发展迅速，人口过于集中；西部发展缓慢，人口分散。在再生混凝土工厂的选址、运输及装拆都应该根据本地区的发展要求来建设。如东部地区人口多、发展快，产生的建筑垃圾也多，如何选择厂址才能将运输费用降到最低、工程量大的建筑要如何装拆、西部地区如何选址、如何运输等都是必须解决的问题。

3.2 建议

（1）参考国外优良的制作工艺，要进一步研究符合我国国情的再生混凝土技术，改善研究方面的薄弱环节，加强在此方面的科学研究与应用支持力度。相关学者也应全面考虑再生混凝土发展中的各项制约因素并有效地解决它。

（2）政府应大力扶持再生混凝土技术，鼓励废弃物的研究和应用，建立相关法律法规引导废弃混凝土在工程中应用，并确立废弃混凝土再利用的技术规范、标准和应用范围等。还应加大宣传力度，增强人们对循环利用废弃混凝土的认识。

（3）虽然再生骨料的部分性能不如天然骨料，利用再生骨料研制和生产的混凝土构件性能也比天然骨料的差。但若通过掺加外加剂，则可以大大改善再生混凝土的性能，因此只要选择合适的外加剂，再生混凝土的利用将会更广泛。

4 结束语

随着再生混凝土技术的发展、人们环保意识的增强以及政府越来越多的关注，再生混凝土作为一种可持续发展的绿色混凝土，将成为未来混凝土发展的一个方向。在全国，以利用1亿吨建筑垃圾计算，可节省烧砖标煤270万吨，减少有害气体排放130万吨。可见，再生混凝土项目对解决建筑垃圾的处理、保护土地和环境、生产绿色建材、发展低碳经济，建设资源节约型、环境友好型社会都有十分重要的意义，是发展绿色混凝土、实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一，是造福子孙后代的重大工程。

[1]黄世谋，何廷树，李国新.建筑废料的再生利用研究[J].混凝土，2006，（5）：30-34.

[2]孙跃东，肖建庄.再生混凝土骨料[J].混凝土，2004，（6）：33-36.

[3]魏璟璟.全组分废弃混凝土制备再生水泥的试验研究[D].大连理工大学，2011.

[4]黄世谋，赵新亚.再生骨料[J].四川建筑科学研究，2009，（1）：198-203.

[5]“建筑废弃物回收再生混凝土保温承重砌块关键技术研究”项目工作报告[R].西南科技大学再生混凝土项目组，2010.

[6]李立寒，张南鹭，孙大权，等.道路工程材料（第五版）[M].北京：人民交通出版社，2011.

[7]孙跃东，周德源.我国再生混凝土的研究现状和需要解决的问题[J].混凝土，2006，（4）：25-28.

[8]孙振平，谭国强，王新友.再生混凝土技术[J].混凝土，1998，（5）：36-40.

[9]郑建军，盛毅生，孔德玉，等.再生混凝土技术与发展[J].浙江工业大学学报，2006，（1）：1-7.

[10]杜婷，李惠强，郭太平，等.废弃混凝土再生骨料应用的经济性分析[J].新型建筑材料，2006，（6）：30-33.

[11]刘能胜.废弃混凝土回收利用现状及存在的问题[J].湖北水利水电职业技术学院学报，2008，（3）：26-28.

[12]覃银辉，邓寿昌，张学兵.再生混凝土利用与研究现状[J].粉煤灰，2006，（6）：41-43.

[13]肖建庄著.再生混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[14]国内首座再生混凝土试验建筑亮相[N].首都建设报，2008-05-05（6）.