摘要：混凝土作為人類最大用量的建筑材料，其理論與技術(shù)已日趨成熟。然而大量混凝土被應(yīng)用的同時對人居環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)帶來了負(fù)面影響，城市拆遷及工程改造也廢棄了大量的混凝土，廢棄混凝土的處理浪費了大量的土地資源，污染了環(huán)境。而針對這一弊端應(yīng)運而生的再生混凝土目前被廣泛用于地基加固、道路工程之中，對此論述廢棄混凝土再利用的現(xiàn)狀及其存在的一些問題。
關(guān)鍵詞：再生混凝土；回收；現(xiàn)狀；問題
中圖分類號：X799.1/TU528.09 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672- 2841 （2008） 01- 0066- 03
前言
目前，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市公用與民用建筑、市政設(shè)施正大量進行更新、改造。在建設(shè)過程中，大量舊建筑物被拆除，從而產(chǎn)生大量的建筑垃圾（主要包括廢棄混凝土塊、碎磚塊等），目前我國建筑垃圾數(shù)量已占到城市垃圾總量的30～40%。根據(jù)有關(guān)資料，經(jīng)過對磚混結(jié)構(gòu)、全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)等建筑施工材料損耗的粗略估計，每萬m2 建筑的施工過程中，僅建筑廢渣就會產(chǎn)生500～600t。據(jù)此測算，我國每年僅施工建設(shè)所產(chǎn)生和排出的建筑廢渣就有4000 萬t。這些垃圾影響了城市生活環(huán)境，造成了環(huán)境污染。把它們運送到郊外進行掩埋，堿性的廢渣會令大片土壤“失活”。此舉不僅要花費大量的運費，而且會給城市郊區(qū)造成二次污染。其次，堆放掩埋這些建筑垃圾又要占用大量寶貴的土地資源。
全世界每年約使用28 億m3 混凝土，而我國混凝土年產(chǎn)量就占了世界總量的約45% （約13 億m3）。為此據(jù)統(tǒng)計我國一年就要開采50 億t 粘土、石灰石等原材料用于生產(chǎn)水泥和混凝土，且燒制1t 水泥熟料還需燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤178kg左右，如此消耗了大量的自然資源和能源。
隨著城市的不斷發(fā)展，一方面建筑垃圾所帶來的環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，另一方面不斷使用混凝土原材料———粘土、石料、砂、煤炭等耗用了大量的礦產(chǎn)資源從而影響了環(huán)境。因此廢舊混凝土的回收利用，是節(jié)約能源與資源、保護人類生存環(huán)境、走可持續(xù)發(fā)展道路的重要課題，應(yīng)引起高度重視。
1 再生混凝土的利用現(xiàn)狀
舊建筑物或結(jié)構(gòu)物解體的混凝土經(jīng)破碎分級成為粗細骨料（再生骨料），用以代替混凝土中部分砂石配制成的混凝土，稱作再生骨料混凝土，亦稱作再生混凝土。
從再生混凝土的抗壓強度上看，它完全可以滿足工程建設(shè)的要求。再生混凝土目前廣泛應(yīng)用于道路建設(shè)中的路基、路面、路面磚和馬牙磚等工程，在建筑工程中主要用于基礎(chǔ)墊層、底板、臺子、填充墻和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等抗壓強度要求不是很高的部位。由于對再生混凝土的耐久性目前尚無突破性研究，因此它還沒有被用于房屋結(jié)構(gòu)中柱、梁、板等重要部位或構(gòu)件。
二次世界大戰(zhàn)后，蘇聯(lián)、日本、德國等國重建家園時就注意到了廢棄混凝土的問題并開始了再生混凝土的研究開發(fā)與利用。再生混凝土已成為發(fā)達國家共同研究的課題，有些國家還以立法的形式來保證和促進其研究的進行。隨著我國政府對資源環(huán)境問題的重視，我國也已開始鼓勵再生混凝土的研究與開發(fā)。
發(fā)達國家普遍采用立法形式以保障對廢棄混凝土的再生利用，國際上已召開三次有關(guān)廢棄混凝土再生利用的專題會議。歐洲一些國家在再生骨料應(yīng)用方面開展的研究較早且制定了相應(yīng)的“應(yīng)用指南”，并修筑了一些工程。美國伊利諾伊州建筑材料回收委員會的William Turley 在報告中指出，每年有1×108t 廢棄混凝土以再生骨料的形式被循環(huán)利用，占全部骨料總量的5% （美國每年骨料總用量超過20×108t）。再生骨料中約68%用于道路基層和基礎(chǔ)，6%用于拌制新混凝土，9%用于拌制瀝青混凝土，3%用于邊坡防護，7%用于一般回填，其他應(yīng)用為7%。日本在建筑垃圾再生利用研究方面起步早，做得也比較好。早在1977 年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》，并相繼在各地建立了處理建筑垃圾的再生利用工廠。目前，日本對建筑垃圾的再生利用率已達到70%左右。我國已經(jīng)開始了建筑垃圾資源化利用的研究。雖然我國對再生混凝土的研究起步比較晚，還處在試驗室階段，但也取得了相應(yīng)的成果。目前，國內(nèi)數(shù)十家大學(xué)和研究機構(gòu)開展了再生混凝土的研究且工作已逐漸深入。為了解決再生骨料混凝土高吸水和高收縮的問題，研究人員系統(tǒng)研究了再生骨料的結(jié)構(gòu)特性、水分遷移特性和再生混凝土界面過渡區(qū)微觀結(jié)構(gòu)，為采取合理有效措施解決這些問題奠定了基礎(chǔ)。其他一些高校、科研院所已經(jīng)開展利用城市垃圾制取燒結(jié)磚和再生混凝土技術(shù)的研發(fā)。長安大學(xué)、武漢科技大學(xué)、同濟大學(xué)則開展了將水泥混凝土廢棄物用于道路工程基層、面層、土基及防護工程的研究，并在河南、湖北等地的舊路改造中進行了現(xiàn)場實驗研究，此外在同濟大學(xué)校內(nèi)用水泥混凝土廢棄物加工料建設(shè)了一條道路。
2 再生混凝土的基本性能
再生混凝土以粉碎后的廢棄混凝土作為骨料。再生骨料與天然骨料相比強度低、吸水率大、表面粗糙率大，所以再生混凝土和天然骨料混凝土的基本性能有所不同。
2.1 抗壓強度
相關(guān)試驗表明：與天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d 抗壓強度約低15% ，但其相差的幅度會隨著齡期的增長而慢慢縮小。再生混凝土的強度和所使用的廢棄混凝土的強度有著緊密的聯(lián)系。在同一水灰比條件下，再生骨料強度越高再生混凝土的強度也就越高。從一般建筑物拆除下的廢棄混凝土強度在C20 左右，在水灰比為0.6 并用再生骨料完全取代天然骨料時，其28d 的抗壓強度可達到23.5MPa，完全符合普通混凝土的強度要求。
2.2 抗拉強度
再生混凝土的抗拉強度和它的抗壓強度一樣，隨著齡期的增長而增長，而且再生混凝土的抗拉強度與天然骨料混凝土抗拉強度的差也隨著齡期的增長而增大，到28d 齡期后才基本不變。但是如果在再生混凝土中摻加微細硅粉和高效減水劑則能明顯提高其抗拉強度，尤其在28d 齡期以后最為明顯。
2.3 工作性
再生骨料比天然骨料吸水率大、空隙多、表面粗糙度高、用漿量多。有關(guān)研究成果表明，在相同水灰比條件下，再生混凝土中再生骨料所取代的比例越高其坍落度就越小。同時，骨料表面粗糙，增大了拌和物在拌和與澆筑時的摩擦力。
2.4 干縮性
由于再生混凝土使用的是吸水率大、空隙率高的再生骨料，因此它的干縮性比天然骨料混凝土要大，且其干縮的程度和干縮持續(xù)時間隨著再生骨料取代比例的增大而增大和加長。在再生骨料取代比例達到50%以上時，其干縮時間持續(xù)較長，但在50d 齡期后干縮速率十分緩慢，干縮的增量也較小。
2.5 用水量
由于再生骨料內(nèi)部缺陷多、吸水率大、表面較粗糙，因此配合比中的砂率一般較高且隨著再生骨料所取代比例的提高而增長。由于砂率較高，因此達到相同坍落度時比天然骨料混凝土用水要多，難以達到坍落性能良好。
3 廢棄混凝土回收利用存在的問題及對策
廢棄混凝土回收利用可節(jié)約混凝土原材料中大量的砂石骨料，減少廢棄物堆放場地，減輕對環(huán)境的破壞，具有重大的經(jīng)濟價值和社會價值。然而再生混凝土雖然有這么多優(yōu)勢，但在推廣中卻遇到了如下幾方面困難。
3.1 再生混凝土價格偏高
目前廢棄混凝土的回收一般經(jīng)過拆除、運輸、破碎、篩分、沖洗、送至混凝土拌和廠等程序，采用就地破碎篩洗對于城市一般工程不太實際，因此再生骨料一般比普通骨料價格偏高。有人進行過測算，再生混凝土的綜合效益遠遠超過傳統(tǒng)混凝土。如上海市按規(guī)定對10 萬m3 廢棄混凝土進行處置的費用為1485 萬元，如果將其加工成再生混凝土骨料，只需800 萬元左右（80 元/ m3）。如果將一部分處置費補貼給混凝土生產(chǎn)商，則再生骨料混凝土價格肯定比傳統(tǒng)混凝土價格低。即使不計算再生混凝土的環(huán)境效益，單就回收建筑垃圾而言，也能節(jié)省一半處置費用。只要將節(jié)省下的費用部分補貼給再生混凝土生產(chǎn)廠商，就能使其價格降到傳統(tǒng)混凝土之下，從而輕易破除價格之瓶頸。
3.2 再生混凝土沒有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
作為剛走向市場的新材料，再生混凝土推廣的第二個難關(guān)就是相關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)目前尚未確定。沒有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就無法確保在大量生產(chǎn)應(yīng)用中的質(zhì)量穩(wěn)定，再生混凝土就很難被大多數(shù)建筑承包商所接受。目前國內(nèi)這些領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)還幾乎是一片空白。
這就要求有關(guān)政府職能部門能為再生建材的推廣開展技術(shù)攻關(guān)，建立相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.3 集中建立再生混凝土生產(chǎn)基地
有條件的城市可建立再生骨料生產(chǎn)廠和利用再生骨料的混凝土攪拌站或預(yù)制品加工廠，以充分利用廢棄混凝土。結(jié)合城市規(guī)劃，廠址選在廢棄混凝土存放處附近，這樣不但節(jié)約土地，而且材料來源豐富，更便于就地取材。也可將粉碎———攪拌一體機直接安放在房屋拆除現(xiàn)場，當(dāng)場回收、利用廢棄混凝土，將其變成再生混凝土并隨即用于新建工程上，這樣可進一步降低成本。
3.4 加強再生混凝土立法
加強立法，利用經(jīng)濟杠桿的調(diào)節(jié)作用制定再生骨料推廣應(yīng)用的強制性措施。發(fā)達國家普遍采用立法形式來保障廢棄混凝土的再生利用，國際上已召開三次有關(guān)廢棄混凝土再生利用的專題會議。歐洲一些國家在再生骨料應(yīng)用方面開展的研究較早并制定了相應(yīng)的“應(yīng)用指南”，也修筑了一些工程。他們的成功經(jīng)驗可以借鑒。政府在政策上要對再生骨料的回收利用給以扶持，把再生骨料的回收利用作為一個新的產(chǎn)業(yè)。
結(jié)論
隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，作為人類使用量最大的人工材料———混凝土制備和使用過程中因?qū)Y源過度開發(fā)、能源大量消耗以及造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，與地球資源、地球環(huán)境容量的有限性以及地球生態(tài)系統(tǒng)的安全性之間的矛盾日益尖銳，迫切需要研制和使用具有可持續(xù)發(fā)展的混凝土材料，以緩解和消除普通混凝土對人類自身的生存環(huán)境所構(gòu)成的嚴(yán)重障礙和威脅。
將大量混凝土廢棄物進行批量化處理，然后作為建筑材料重新使用，所需技術(shù)設(shè)備比較簡單，處理費用低，扣除現(xiàn)階段的垃圾處理費、運輸費和購買建筑材料費，甚至還有很大的贏利空間，從經(jīng)濟技術(shù)上講是切實可行的。更重要的是，使用廢棄混凝土作為骨料生產(chǎn)再生混凝土，這種對資源的再生利用可以保護環(huán)境、節(jié)約資源，可以真正實現(xiàn)建筑廢棄混凝土的資源化、無害化。
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