可持续建筑中再生混凝土应用研究

霍建梅

（山西旅游职业学院，山西 太原 030031）

在全球可持续发展的背景下，建筑行业正逐步向更环保、可持续的方向转变。再生混凝土是一种重要的建筑材料，因其对资源的有效利用和环境保护的特点而被越来越多关注。随着科技的进步和实践的不断推进，再生混凝土在可持续建筑中的应用逐渐扩大，为建筑产业的可持续性贡献了新的可能性。本文的目的在于深入研究再生混凝土在可持续建筑中的应用，探讨其在不同领域的潜力和效益，从而为相关领域的研究者和从业者提供实用的指导和借鉴，促进再生混凝土在可持续建筑中的广泛应用，为未来城市的可持续发展作出贡献。

1 再生混凝土的定义与意义

1.1 定义

再生混凝土是指通过对废弃混凝土进行处理和加工，将其中的再生骨料重新应用于混凝土制备的一种建筑材料。再生骨料通常由废弃混凝土经过碎石化、筛分、洗净等工艺得到，然后与水泥、砂、骨料等原材料按照一定比例混合制备而成。再生混凝土是在资源有限和环保意识提升的背景下为实现可持续建筑发展而产生的一项重要创新。

1.2 意义

再生混凝土的引入与应用在可持续建筑领域具有深远意义。首先，再生混凝土有助于减少天然资源的消耗。通过有效回收和再利用废弃混凝土可以减少对天然骨料的需求，降低了采矿和开采活动对环境的影响，从而促进了资源的合理利用。其次，再生混凝土有助于减少碳排放。水泥生产是一个碳排放较大的工业过程，而再生混凝土的制备过程中需要的水泥量较少。通过减少水泥的使用，可以减少碳排放，为应对气候变化和环境保护作出贡献。最后，再生混凝土的应用还有助于减少废弃物的产生。废弃混凝土通常被视为固体废弃物，其大量堆积会给环境造成不利影响。通过将废弃混凝土转化为再生骨料并应用于建筑领域，有效减少了废弃物的数量，实现了资源的闭环利用。

2 再生混凝土的性能特点

再生混凝土作为可持续建筑领域的重要材料，其性能特点对于可持续建筑的实现和发展具有重要意义。以下将从力学性能、耐久性能、环境效益等方面深入探讨再生混凝土的性能特点。

2.1 力学性能

近年来，关于再生混凝土的力学性能研究不断深化。研究发现，适当控制再生骨料的使用比例和粒径分布，可以明显改善再生混凝土的力学性能。与传统混凝土相比，再生混凝土在一定范围内的骨料掺量下仍能达到满足设计要求的抗压、抗弯等力学性能。此外，通过优化再生骨料的加工工艺进一步减少了骨料表面的粉状物质，提高了混凝土的强度和耐久性。

2.2 耐久性能

再生混凝土在耐久性能方面表现出良好的潜力。研究表明，再生骨料中的一些物质，如含氧化铁的颗粒，能够有效抵御氯离子侵蚀，从而提高混凝土的抗氯离子渗透性。此外，通过优化配料比例，再生混凝土还能降低碱-骨料反应的风险，增强混凝土的耐久性。这些特点使再生混凝土在海洋工程、交通设施等长期受侵蚀的环境中表现出优势。

2.3 环境效益

再生混凝土的使用明显降低了水泥消耗，从而减少了碳排放。研究发现，再生混凝土的碳足迹较传统混凝土降低了约30%，对于可持续建筑的碳减排目标具有积极影响。此外，再生混凝土制备过程中采用了废弃混凝土资源，有效减少了固体废弃物的产生。这种环境效益在实际应用中有助于推动绿色建筑的发展。

2.4 社会经济效益

再生混凝土的推广应用不仅有助于实现环保目标，而且带来了一系列社会经济效益。通过废弃混凝土的有效利用不仅节约了原材料成本，而且降低了废弃物处理费用。此外，再生混凝土在施工过程中的应用减少了施工噪声和粉尘污染、改善了施工环境、提高了施工效率，进一步推动了建筑行业的可持续发展。

3 再生混凝土的制备技术

再生混凝土的制备技术是可持续建筑中的关键环节，它涉及废弃混凝土资源的有效回收和再利用，以降低环境负荷并减少原材料消耗。在最近的研究中，针对再生混凝土的制备技术进行了深入探索，以下将从废弃混凝土处理、再生骨料加工、配料比例优化等方面进行综述。

3.1 废弃混凝土处理

废弃混凝土的处理在再生混凝土制备过程中具有重要作用，直接影响着最终再生混凝土的质量和性能。近年来，学术界提出了多种废弃混凝土处理方法，包括机械破碎、湿法分选、化学处理等，以实现有效的废弃混凝土回收和再利用。其中，机械破碎技术被广泛采用，其通过碎石化过程将废弃混凝土加工成再生骨料。机械破碎作为废弃混凝土处理的常用手段已在多项研究中得到广泛验证。研究者汤积仁、姚奇、章文峰等在其研究中探讨了机械破碎对废弃混凝土的影响，提出了一种高效的碎石化工艺，即逐级递进射流冲击破碎废弃混凝土分离骨料方法，可以有效地将废弃混凝土加工成再生骨料。

3.2 再生骨料加工

再生骨料是废弃混凝土处理后的主要产物，其质量对再生混凝土的性能有重要影响。研究人员通过对再生骨料的筛分、洗净、粒径调控等工艺实现了对再生骨料质量的提升。此外，通过优化再生骨料的加工工艺还可以减少其中的粉状物质含量，进一步提高再生混凝土的力学性能。

3.3 配料比例优化

再生混凝土的配料比例是影响其性能的关键因素之一。近年来，研究人员通过试验、模拟等手段系统地研究了不同再生骨料掺量对混凝土性能的影响。研究结果表明，在一定范围内，适量的再生骨料掺入可以改善混凝土的力学性能和耐久性能。陶新明（2021）研究发现，硅灰替代率为7.5%时，再生骨料植生混凝土的力学性能得到明显改善。硅灰的引入有效填充了混凝土的孔隙结构，增强了材料的致密性和抗压强度。同时，添加0.8%长度为15mm 的聚丙烯纤维进一步增强了混凝土的韧性和抗裂性能，提高了其在承载荷载下的表现。另外，苯丙乳液的最佳掺量为6.0%时，对再生骨料植生混凝土的力学性能也产生了积极影响。苯丙乳液的添加提升了混凝土的粘结性和抗渗性，进一步增强了材料的耐久性。然而，过高的再生骨料掺量可能会影响混凝土的工作性能，因此，在实际应用中需要进行合理的配料比例设计。

3.4 制备工艺创新

为了进一步提高再生混凝土性能，研究人员不断探索创新制备工艺。例如，一些研究将再生混凝土与其他轻质骨料进行复合，以降低材料的密度、改善隔热性能。此外，利用特殊的胶凝材料或化学添加剂可以在一定程度上弥补再生骨料与水泥胶浆之间的界面缺陷，提高混凝土的综合性能。赵颖、陈博洋、杨振等研究发现再生骨料微粉的最优掺量为12%，配合使用复配专用外加剂后，提高了水泥胶砂的力学性能。

4 可持续建筑中再生混凝土的应用

再生混凝土是一种环保型建筑材料，在可持续建筑中的应用已取得了显著进展。以下将从建筑结构、道路和基础设施、景观设计等方面系统地探讨再生混凝土的应用实践及其在可持续建筑中的潜在贡献。

4.1 建筑结构应用

近年来，再生混凝土在建筑结构中的应用不断扩展。在高层建筑、住宅、商业项目等多个领域，再生混凝土广泛用于制作梁、柱、楼板等关键构件。但更多的是应用在道路方面，在结构方面的研究也仅限于结构的某个构件的研究，不敢对整体结构综合使用再生混凝土。通过科学的配料设计和精细的制备工艺，再生混凝土不仅满足了建筑结构所需的强度和耐久性要求，更为建筑赋予了独特的环保特质。这种应用趋势得到了诸多研究的支持。研究人员指出，通过优化再生骨料的掺量和粒径分布，再生混凝土在结构应用中可以达到与传统混凝土相媲美的性能。同时，再生混凝土在高层建筑项目中的使用不仅减少了天然资源的开采，而且减少了碳排放，为建筑可持续性发展作出了贡献。

4.2 道路和基础设施应用

再生混凝土在道路、桥梁、隧道等基础设施建设中也得到了广泛应用。研究表明，再生混凝土道路在抗压、耐久性等方面表现出了良好性能，能够满足交通运输的要求。此外，再生混凝土可以用于隔声墙、污水处理设施等基础设施建设，为城市基础设施的可持续发展作出贡献。具体的应用已体现在：在同济大学校园内，一条刚性路面成功建成，这条路面完全采用了再生混凝土技术。在湖南长沙机场项目中，机场跑道和道路路面均采用了再生混凝土技术，这不仅减少了碳排放，而且为机场的可持续发展作出了实际贡献。高速公路领域也有许多成功案例。在襄阳市对一段16.8km 的高速道路进行改造时，使用再生混凝土作为面板基层的路面达到了总长度的84.5%。此外，合宁高速公路项目也成功采用了再生混凝土技术，为高速公路的建设提供了环保和可持续的解决方案。

4.3 景观设计与绿化应用

再生混凝土在景观设计中的应用也越来越受到重视。通过创新的制备工艺和设计理念，再生混凝土可以塑造出多样化的景观构件，如花坛、座椅、雕塑等。这种应用不仅丰富了城市景观，更重要的是，有效地促进了再生资源的可持续利用，为城市的绿色发展作出了积极贡献。在景观设计中，再生混凝土的创新应用呈现出显著的成果。通过精细的制作工艺，再生混凝土不仅能够满足景观构件的美观要求，而且能确保其耐久性，适应多种户外环境。此外，再生混凝土在景观设计中的应用还具有环保和可持续性的显著优势。这种创新应用有助于减少废弃混凝土，减轻废弃物对环境造成的负担，同时，为可持续建设贡献了一份力量。许凤博、胡士娟、赵滢等表明，再生混凝土在园林景观中具有广泛的应用前景，尤其是随着以海绵城市建设思想引领的现代城市建设的迅速发展。石振庆、陈昊、张荣等的研究发现，装配式再生混凝土通用块在建筑室外景观构件中的应用可在一定程度上提高劳动生产效率,降低施工难度且能兼顾结构的多样化需求。

4.4 可持续建筑实践中的案例

近年来，涌现了众多可持续建筑实践案例，其中，再生混凝土的应用发挥着举足轻重的作用。这些案例充分展示了再生混凝土在不同类型的可持续建筑中的广泛应用前景，不仅为建筑结构赋予了强大的功能性，而且为环境保护和碳减排作出了积极贡献。瑞士作为可持续建筑的典范，对再生混凝土的应用制定了严格标准。在该国，混凝土被定义为可回收材料时，需要含有至少25%的拆除废物。此外，在水泥产品制造过程中，CO2减排也成为重要考量，最终水泥产品中熟料含量比率在不同水泥类型间存在差异，从低于50%至超过70%的熟料系数不等，这些规定和标准在瑞士的可持续建筑实践中发挥了重要作用。瑞士的主要城市苏黎世在市政建筑项目中广泛采用绿色材料，尤其在苏黎世昆斯特豪斯博物馆的扩建工程中，高达98%的再生混凝土被成功应用，为新建筑注入了环保元素。同时，新医院和几个住宅综合体的材料比例也已达到95%，进一步展示了再生混凝土在不同类型建筑中的实际应用。

综上所述，再生混凝土在可持续建筑中的多重应用已在国内外取得了显著成果。无论是在建筑结构、基础设施建设还是景观设计领域，再生混凝土都展现出了优越性能和广阔的应用前景。通过合理的配料设计和创新的制备工艺，再生混凝土不仅满足了建筑的功能性需求，而且为环保和碳减排作出了实际贡献。在未来的城市规划和建设中，再生混凝土必将继续发挥重要作用，为可持续建筑的实现作出积极贡献。