废弃混凝土范文

废弃混凝土范文（精选8篇）

废弃混凝土 第1篇

时至今日, 混凝土已经成为用量最大的工程材料。但是, 建筑物的拆除与修建过程中都将产生大量的混凝土废弃物。据估算, 仅2011年我国旧建筑物拆除产生的建筑垃圾至少达到31368.52 万t, 建筑垃圾中, 混凝土占比一般为48.35% 左右。

我国对处理废弃混凝土的方法主要为直接填埋或野外堆放, 新修建筑物所拌制的混凝土大部分采用新开采的石子、水泥、砂等。无论是废弃混凝土的处理, 还是新混凝土的生产都对环境造成极大的破坏。因此, 有效将废弃混凝土回收利用, 不仅可以大大减小建筑垃圾排放量, 同时可减小因石子开采带来的环境破坏。

欧美以及日本等国家对废弃混凝土已经进行了较长时间的研究, 且已经实现了对废弃混凝土的较大规模利用。国外大部分研究为主要将废弃混凝土处理后作为新拌制混凝土骨料进而加以利用。我国在将废弃混凝土作为再生骨料以及其他方面也有大量学者进行了研究, 并取得了丰硕的成果。

2 再生粗集料

2.1 废弃混凝土加工

目前国内外使用较广泛的利用方式为将废弃混凝土进行破碎之后替换或部分替换新拌混凝土中的粗集料, 对废弃混凝土做如下处理:

(1) 清除杂质:进行初步的破碎、二次破碎、冲洗筛选等工艺, 清除其中的钢筋、塑料、玻璃等杂物;

(2) 骨料强化:在保证合理的破碎情况下, 可以采取加热后再破碎, 能有效提高再生骨料的品质;骨料破碎之后必要时可采取化学强化方法进一步提高再生骨料质量, 浸泡使用材料主要包括聚合物、有机硅防水剂、纯水泥浆等;

2.2 再生骨料取代率

同济大学朱慈勉等通过大量实验研究建议, 取代率在不超过46%的时候, 再生骨料混凝土在抗压、抗拉及弹性模量方面具有良好的力学性能。替代率为30% 时, 再生骨料混凝土抗压强度比相同级配下碎石混凝土低10% 左右, 冲切承载力仅降低约1.2%。

2.3 再生骨料级配

粗集料采用不同的级配对混凝土性能有直接影响, 我国《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010 中将再生粗骨料按尺寸分为连续级和单粒级。使用连续级配效果较好。

2.4 再生骨料的其它技术指标

我国《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010 中除级配规定外, 就再生骨料的其它技术指标也做了详细规定, 具体包括:微粉含量、泥块含量、吸水率、针片状颗粒含量、有害物质含量、杂物含量、坚固性、压碎指标、表观密度和空隙率、碱集料反应, 总共10 个指标, 按照该10 个指标将再生骨料分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类共3 个类别, 其中Ⅰ类再生骨料品质最高。

3 再生细集料

在废弃混凝土破碎过程中, 尤其是多次破碎的方法中, 将得到一定量粒径小于5mm的集料, 可用作再生混凝土的细集料而加以利用。朱效荣, 孙辉在开展废弃混凝土块再生循环集料的研究中发现, 再生粗集料和再生细集料的使用将大大降低拌合物的塌落度, 需增加用水量百分数约为15%, 高达25kg/m3。再生细集料还可作为砂浆集料, 替代传统砂浆中的砂子。

4 大尺度废弃混凝土再生利用

再生集料的破碎与强化需消耗大量能量。对此, 华南理工大学和西安建筑科技大学的吴波、赵新宇、杨勇展开了对大尺度废弃混凝土的运用研究, 研究中使用的废弃混凝土块尺寸达到50~300mm, 废弃混凝土块不参与混凝土拌和, 主要将废弃混凝土块作为钢管混凝土、外置钢板再生混合墙、混合楼板以及再生混合钢筋混凝土构件的填充料按一定比例直接进行填充, 浇筑钢管再生混合柱等构件。研究成果已经在广东省紫金县文化活动中心工程和广州市一品湖山住宅小区工程得到良好应用, 使用结果表明, 取代率为20%~30% 时力学性能与经济性较好。

5 旧水泥混凝土路面再生利用

当水泥混凝土路面破坏较严重时, 可将路面板拆除, 彻底打碎后, 掺入乳化沥青重做为沥青路面;也可再掺入部分水泥, 制作碾压混凝土, 成为再生贫混凝土做路面刚性基层或面层。陈强在其博士论文中对旧水泥混凝土面板再生集料做半刚性基层的耐久性和设计参数进行了一系列研究, 并推荐了耐久性水泥稳定再生集料的设计参数。

6 结论与展望

经过大量学者长期的研究, 关于废弃混凝土的再生利用主要表现为:

(1) 将废弃混凝土经破碎、筛分后作为新拌混凝土的粗集料或细集料加以利用, 此类利用方式为目前比较成熟、使用也比较广泛的形式, 但将导致二次耗能, 且在使用过程中需注意再生集料的各项技术指标。

(2) 将废弃混凝土块经过初步破碎后, 得到大尺度块料, 直接作为填料填入构件中, 该使用方法能有效节能, 若较好的控制取代率及施工工艺能获得较好的使用效果, 具有较好前景。

(3) 将废弃混凝土用作路基填料, 该方法使用过程较简单, 能一定程度上减少建筑垃圾排放量, 在施工过程中需注意压实度问题。

(4) 废弃混凝土因产生部位不同、原标号不同等导致其性能差异较大, 因此在再生使用过程中建议分类处理, 划分等级后使用。

参考文献

[1]吴波, 赵新宇, 杨勇.采用大尺度废弃混凝土的再生混合构件研究进展[J].华南理工大学学报 (自然科学版) , 2012 (10) :174-183.

[2]朱慈勉, 李坛.废弃混凝土掺合型再生混凝土的力学性能[J].华南理工大学学报 (自然科学版) , 2014 (02) :50-55.

废弃混凝土 第2篇

摘 要

自中国改革开放以来，我国的建筑业发展迅速，但随之而来的是大量的废弃混凝土的产生，这就亟待需要对废弃混凝土的资源化利用。

本文分析了我国废弃混凝土的主要来源与处理方式，针对废弃混凝土给我国经济建设带来的不利影响，深入分析了我国废弃混凝土再生利用现状，借鉴国外先进的理念，并结合我国的实际情况，提出多种资源化方案，且简单的对各方案进行经济性分析，并在此基础上加入国家政策的匹配，更好的实现废弃混凝土的资源化利用。希望本文的研究对废弃混凝土资源化利用具有参考价值。

关键词：

1、废弃混凝土；

2、资源化；

3、利用

目 录

一、引言..........................................................................................................1

二、目前我国废弃混凝土的来源及应用现状..............................................2

（一）我国废弃混凝土的主要来源.....................................................2

（二）我国废弃混凝土的应用状况.....................................................2

（三）我国废弃混凝土再生利用的障碍性分析.................................3

（四）我国废弃混凝土的资源化研究意义.........................................4

三、我国废弃混凝土资源化利用方案初探..................................................5

（一）废弃混凝土用于再生混凝土的再生利用方案.........................5

（二）废弃混凝土用于铺路面层或基层的再生利用方案................7

（三）废弃混凝土用作回填材料的再生利用方案.............................8

四、资源化道路政策建议............................................................................10

（一）建立政府扶持政策...................................................................10

（二）加大废弃混凝土再生利用科研投入.......................................11

（三）加强社会大众对再生产品的宣传工作...................................11

五、结论........................................................................................................13 致谢................................................................................错误！未定义书签。参考文献........................................................................................................14

一、引言

建筑业作为国民经济的支柱产业，改革开放以来得到突飞猛进的发展，城市公用与民用建筑、市政设施正大量进行更新、改造。在建设过程中，大量旧建筑物被拆除，从而产生大量的建筑垃圾，其中主要是废弃混凝土，按照目前不完全统计结果，我国每年由于废旧建筑物拆除产生的废弃混凝土已达1～2亿吨。这些废弃混凝土影响了城市生活环境，造成了环境污染。巨量的建筑垃圾绝大部分未经任何处理，便运往郊外或乡村，采用随意露天堆放或直接填埋的方式进行处理，然而建筑垃圾在堆放过程中，一些有机物发生分解，产生有害气体，少量可燃物在焚烧中可产生有毒气体，这些气体包裹着细菌、粉尘随风飘散，造成对大气的污染。此举不仅要花费大量的运费，而且会给城市郊区造成二次污染。其次，堆放掩埋这些废弃混凝土又要占用大量宝贵的土地资源。

总之，随着城市的不断发展，一方面废弃混凝土所带来的环境问题越来越严重，另一方面不断使用混凝土原材料——粘土、石料、砂、煤炭等耗用了大量的矿产资源从而影响了环境。

因此废弃混凝土的再生利用，是节约能源与资源、保护人类生存环境、走可持续发展道路的重要课题，应引起高度重视。

为此，本文针对废弃混凝土资源化利用方案及政策，谈谈自己的一些看法。

二、目前我国废弃混凝土的来源及应用现状

（一）我国废弃混凝土的主要来源

随着我国城市化进程加快，建筑业进入高速发展阶段，大量旧建筑物因其达到使用年限，或由于其他原因需要拆除。一般的混凝土工程使用年限约为50～100年，我国建国初期所建成的混凝土工程已经逐步进入拆除期，21世纪将是我国混凝土结构破坏的高峰期，伴随而来的是产生的大量建筑垃圾，其中作为最大宗建筑材料的废弃混凝土所占份额最大。目前废弃混凝土来源很多，主要有以下几个方面：

1、建筑物因达到使用年限或因老化被拆毁，产生废弃混凝土块，这是废弃混凝土块的主要来源；一般混凝土工程的设计基准期为50～100年左右，许多城市解放前或者50年代建成的混凝土建筑物有许多已到达或接近使用年限，有些已经发生损坏。因此未来十几年内将是老混凝土结构的拆除高峰期，这必将导致越来越多的废弃混凝土产生。

2、市政工程的运迁以及重大基础设施的改造产生废弃混凝土土块； 随着城市经济和城市化进程的进一步发展，这部分废弃混凝土数量也越来越大。

3、商品混凝土厂和预制构件厂产生的不合格混凝土或者调度原因产生的不能加以使用的混凝土，这部分废弃混凝土一般占到其年产量的1%～3%，数量巨大。

4、因意外原因如地震、台风、洪水等造成建筑物倒塌而产生废弃混凝土土块。

5、科研机构和施工单位试验室试验完毕的混凝土试件。这部分废弃混凝土数量相对较少。

（二）我国废弃混凝土的应用状况

长期以来，我国的建筑垃圾，特别是废弃混凝土再生利用没有引起很大重视，通常是未经任何处理就被运到郊外或农村，采用露天堆放或填埋的方式进行处理。随着我国城镇建设的蓬勃发展，废弃混凝土的产生量也与日俱增。目前，我国每年的建筑垃圾数量已在城市垃圾总量中占有很大比例，约30～40%，而混凝土等固体废弃物又占建筑垃圾的55～65%，成为废弃物管理中的难题。上海、北京等城市的一些建筑公司在废弃混凝土再生利用方面作了一些尝试。

（三）我国废弃混凝土再生利用的障碍性分析

我国目前实施废弃混凝土管理和再生利用的城市已越来越多，各种措施纷纷出台，废弃混凝土再生利用取得了一定效果。但是，与国外发达国家相比，我国对于废弃混凝土管理与再生利用的方式，不论在观念、政策、相关技术与设备上都还是处于萌芽阶段。与发达国家的差距很大，当前，我国废弃混凝土资源化再生利用中主要存在如下问题：

一是粗放式建筑活动对推进废弃混凝土资源化形成巨大阻力。在我国，建筑业生产中的建筑设计、施工与拆除等行为大多还体现粗放型特点，建筑生产中相应的组织、管理方法以及生产人员的素质不高、技能欠缺，这些原因都直接或间接地造成大量的材料浪费和损坏，并由此产生数量可观的废弃混凝土，加之未注重对产生的废弃混凝土实施回收与过程消纳管理，从而增加废弃混凝土资源化的压力

二是废弃混凝土资源化的科研技术发展不协调。目前，我国废弃混凝土资源化科研技术发展在资源化利用方面已取得较大成就，对提高废弃混凝土资源化处理利用率起到了重大的作用。然而，相比之下，在促进废弃混凝土源头减量化与市场化处置方面的相关操作技术与管理技术方面的研究薄弱。这对发展废弃混凝土源头减量与市场化形式的资源化处置形成了不小的阻力。

三是废弃混凝土资源化处置的市场化程度不高。在建筑垃圾的市场回收过程中，大量废弃混凝土并未有计划的进入圾资源化处置系统中，“私拉乱倒”现象比较严重，这一方面对环境造成影响，另一方面形成废弃混凝土资源化利用生产的原料来源问题。

四是推进废弃混凝土资源化再生利用的法制保障不足。我国废弃混凝土资源化管理的相应系统化法制保障缺失严重，这主要表现为废弃混凝土管理体制的改进，废弃混凝土资源化过程中相应的系列操作标准、规范与准则，推进废弃混凝土资源化再生利用的相关制度等方面。

五是有关政策规定不完善。目前，许多国家已将废弃混凝土的资源化再利用定为国家重点支持和鼓励的政策内容之一，并在相应的科学研究、减量排放、费用收取等方面予以一定的优惠政策，而对那些大量排放废弃混凝土的建筑企业将予以适度的加倍收费，对于严重超标的企业则予以重罚。而我国目前的废弃混凝土处置收费普遍过低，很难激发建筑商对废弃混凝土的再生利用热情，再加上目前再生建筑产品销售价值又偏高且质量也不稳定，有机成份过高，放射性污染物较多，因而使得废弃混凝土的利用率长期处于较低的水平。

六是废弃混凝土资源化产业缺乏必要的政策支持和引导。许多国家已实现了建筑垃圾资源化、能源化，变废为宝。但到目前为止，我国还没有有计划地开展“废弃混凝土资源化”工作，对废弃混凝土的处理和资源化再生利用缺乏政策引导。要想大力推进废弃混凝土资源化利用，政策方面的引导和支持是非常重要的。然而到目前为止，就废弃混凝土的资源化利用而言，我国还没有针对性地开展起废弃混凝土资源化利用专项工作，也缺乏对废弃混凝土资源化再生利用的政策性引导，因而也就难以引起建筑企业的高度重视，也不利于产业研究的相互支持与配合。

（四）我国废弃混凝土的资源化研究意义

研究废弃混凝土的资源化，首先有利于节约资源和解决资源短缺现状。在我国，每年浇注混凝土约15～20m3，而混凝土中砂石骨料又占总重量的70%以上，用量十分巨大。长期以来，由于砂石材料来源广泛，价格又低廉，被认为是取之不尽的原材料，从而导致到处开山劈岭，滥采滥伐，严重浪费了大量的自然资源。与此同时，我国解放初期浇注的许多混凝土与钢筋混凝土建筑，部分已进入老化毁坏阶段，城市改造建设也会拆除部分老化的建筑与结构，导致混凝土解体量越来越多，我国每年解体混凝土量约800万m3，而这些废弃的混凝土往往被填埋在垃圾场和地势低洼的地方，很少被利用。对废弃混凝土的再生利用，经过处理用于生产再生混凝土的集料等方法、技术是解决此类问题的重要途径。因此，对于当前大量废弃混凝土资源化再生利用就显得相当重要。

研究废弃混凝土的资源化，其次有利于保护环境。我国正面临着大气污染、水环境污染、固定垃圾污染三重污染的威胁，由于缺乏有效的治理措施，我国生态环境正面临逐步恶化的局面。对于废弃混凝土，目前掌握的处理技术有限，以简单填埋和堆弃处理为主，由于废弃混凝土数量多、体积大（每年产生的有数亿吨），简单的处理方式不仅侵占了大量土地，而且加重了大气、水环境的污染。废弃混凝土资源化产业，能减少污染源，杜绝了污染的产生。废弃混凝土资源化再生利用正是解决废弃混凝土的最好方式。

三、我国废弃混凝土资源化利用方案初探

随着我国工程建设规模的逐年扩大，工程建设过程中存在的资源浪费问题和废弃混凝土大量排放的问题已日益突发，并不同程度的污染了人类的居住环境和生态环境，因此，对废弃混凝土实施资源化利用已势在必行。针对当前我国在废弃混凝土资源化利用道中存在的若干问题，现提出以下几种方案，为我国有关部门制定废弃混凝土资源化利用的相关政策制度、提高废弃混凝土的循环再利用水平提供参考和依据。

（一）废弃混凝土用于再生混凝土的再生利用方案

再生骨料混凝土简称再生混凝土，它是指将废弃混凝土块经过破碎、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）配制而成的新的混凝土。

1、物理性质（1）和易性

由于再生骨料有较大的吸水率，以及骨料粗糙的粒形效应、棱角效应导致在同样水灰比条件下，再生混凝土的流动性比普通混凝土差，坍落度随再生骨料使用比例的增加而降低，但其粘聚性和保水性较好。由于用水量增多，导致单方水泥用量增多，这是再生混凝土不经济的地方。若掺入高效减水剂，则可减少单方水、水泥用量，提高流动性，满足施工要求。

（2）表观密度

虽然对于不同骨料的再生混凝土的表观密度会略有不同，但总体上来说其表观密度较普通混凝土低，这对减轻建筑物自重有利。这主要是由于再生混凝土含有较多水泥砂浆的缘故。一方面，再生骨料本身粘着一部分水泥砂浆，另一方面，新拌再生混凝土所需的水泥砂浆也比普通混凝土多。

（3）吸水率

由于再生骨料表面粗糙、棱角较多，骨料表面还包裹着相当数量的水泥砂浆，并且混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤积累使再生骨料内部存在大量微裂纹，这些因素都会使再生骨料的吸水率和吸水速率增大，这对配置混凝土是不利的。因此，在制备再

生骨料混凝土时，应特别注意再生集料的高吸水率问题，否则会影响再生骨料混凝土的生产、使用及物理力学性能。

（4）热工性能

再生混凝土由于孔隙较多，导热系数比相同配比的普通混凝土降低28%左右，若掺入引气剂，还可进一步降低。

2、力学性能（1）强度

用再生骨料配制的再生混凝土的强度变化规律性较差，不同研究者得到的结论有所不同。与天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土28d抗压强度低6%～15%，抗拉强度低7%~28%。这主要是废混凝土骨料中含有大约30%水泥砂浆，而这些砂浆较岩石强度小，孔隙率大。

（2）弹性模量

再生混凝土的弹性模量比普通混凝土低3%～28%，视加入再生骨料的种类和数量不同，弹性模量会有较大差异，通常再生细骨料对弹性模量的影响比再生粗骨料的影响更为明显。当全部骨料为再生骨料，弹性模量降低30%左右；而当粗骨料为再生骨料、细骨料为天然砂时，弹性模量降低5%～10%左右。

3、其它性能

再生混凝土由于水泥砂浆含量多，所以其干缩值和徐变值较大，这是影响其应用的最不利因素。因为干燥收缩和蠕变大，加之再生混凝土孔隙率较大，其耐久性也较差。但一些试验表明，再生混凝土比普通混凝土的抗裂性要好，延性也比较好，可用于抗震结构。

4、再生混凝土的应用

从再生混凝土的抗压强度上看，是完全可以满足工程建设要求的，应用范围有，一、桥梁下部工程，隧道护壁；

二、砌块，道路附属物、基础、水沟、排水槽、重力护壁、填埋混凝土、重力桥墩、海岸防波堤；

三、基础垫层、非结构物用混凝土、简易房屋混凝土基础

由于对再生混凝土的耐久性还没有做深入的研究，因此，还没有应用于房屋结构中柱、梁、板等重要部位或构件。若采用加热、摩擦技术生产的再生混凝土骨料，其质量与天然骨料具有同样功能，以此骨料所形成的再生混凝土完全可以用于建筑工程中梁、板、柱等重要受力构件。

（二）废弃混凝土用于铺路面层或基层的再生利用方案

废旧沥青混凝土经过翻挖回收、破碎筛分，再和再生剂、新骨料、新沥青材料等按适当配比重新拌合，形成具有一定路用性能的再生沥青混凝土，用于铺筑路面面层或基层。

1、沥青混凝土再生利用技术

根据目前国外的再生工艺看，沥青混合料的再生工艺有热再生和冷再生两种方法。这两种工艺即可以在现场就地再生，也可以进行厂拌再生。

2、技术要点

（1）对旧沥青面层的挖揭应在气温较低季节进行，可采用小铁镐、铁锹按面层厚度挖揭，不要超挖。

（2）再生剂可就地取材选用废油机油，按旧油层材料沥青质量的2%以内掺入。（3）旧沥青油层再生采用集中厂拌热再生工艺，新料预温在140～160℃；旧沥青面层加热溶化后掺入到新料里，温度宜控制在130℃，并不得超过165℃。

（4）注意：由于旧油层材料一般不够均匀，其性能、矿料级配范围变动大，为保证再生沥青混合料的稳定，旧沥青和新沥青的比例应小于2%。

（5）在路面开放交通后，要切实加强初期养护，开放交通7d内安排专人清扫，并控制汽车行驶速度不超过20km/h，并对松散、搓动、拥包以及其他病害部分及时修补。

通过对这路段的旧沥青再生利用，不仅解决工程中一些老大难问题（路基宽度减少过快、路面标高提高等），还节约了工程投资。从环境保护的角度来说，旧沥青的再生利用，不仅提高了资源的利用效率，还由于砂石材料等的开采数量减少，保护了山林资源。特别对于山区公路的修建来说，由于坡陡、弯急、路基宽度受限、工程投入少，如何有效利用有限的资金，高质、高效地搞好工程建设，开展对旧沥青面层再生利用的研究意义则更加重大。

3、经济分析

现就1立方米废旧道路混凝土用于道路路基做经济性分析。（1）废弃混凝土的外运费用

依据旧路材外运定额，旧路材运输在1km以内时运费为8.85元/m3，超过1km的增运费为1.47元/m3·km，假如废旧混凝土的堆放场距离产生地为15km，则lm3废弃混凝土的运输费为29.43元。

（2）废旧混凝土加工成道渣（用于道路的垫层）的费用

废旧混凝土加工成道渣（用于道路的垫层）的费用可按生产道渣的数量计算。废弃混凝土的密度按2.3吨/m3计算，按市政道路用级配（5～15mm、25～40mm、50～70mm）加工，扣除加工损耗（按2%），约可生产2.25吨道渣，道渣的加工成本，按现行加工成本8元/吨计算，1m3的加工费用约为18元人民币。

（3）标准道渣的市场采购价格

按市场中准价计算，碎石平均价格为30元/m3。2.25吨约为1.5m3。则2.25吨的总价格为45元。

（4）标准道渣的运费

假定运距为15km，由定额可知，运距在1km之内时为7.64元/立方米，超过1km的增费为1.47元/m3·km，1m3的标准道渣运到工地现场的费用为28.22元，则1.5m3道渣的运费为42.33元。

（5）经济分析

通过以上分析可知，1m3标准道渣到达施工现场的价格（含运费）为（45+42.33）/1.5=58.22元/m3。若用现场拆除的废旧混凝土生产道渣重新用于公路基层即省去了废旧物外运费用，又省去了一部分标准道渣的费用，通过计算，1m3废旧混凝土代替标准道渣可节省费用69.65元。效益非常可观。

（三）废弃混凝土用作回填材料的再生利用方案

1、废弃混凝土用作填料利用方案

大型广场、城市道路、公路、铁路等建筑物、构筑物需要大量的土方、石方。目前的土石方来源一般是开山取石、掘地取土，这对生态环境造成了严重破坏，而废弃混凝土的主要成分是混凝土、石灰、渣土等，性质稳定，一般不存在“二次污染”的问题，所以将这些废弃混凝土进行破碎，然后对其筛分，再按照所需土石方级配要求混合均匀，完全可以用作工程回填材料。各种再利用途径中，填方料消耗量最大，且仅需粗碎即可再利用，但是附加价值较低。

2、废弃混凝土用作填料的经济性分析

废弃混凝土的粗碎处理比较简单，比如在有些工地现场只用挖掘机的抓斗进行废弃混凝土的粗碎，这样破碎成本更低。目前粘土的市场价是795～895元/吨，土方运费为：运距在1km之内时7.64元/m3。超过1km时的增费为1.47元/m3·km。若废弃混凝土在产生现场就地作填料使用，即免了外运费，又免了购买一部分粘土的费用。即使不是在产

生现场使用，粗碎所需设备比较简单，处理费用低，扣除现阶段的废弃混凝土处理费，运输费等，还是很大的赢利空间，废弃混凝土做填料从经济技术上是可行的。更重要的，它可以保护环境，节约资源，可以实现建筑废弃物的资源化、无害化。

四、资源化道路政策建议

为切实做到废弃混凝土的资源化再生利用，完善资源化走向产业还必须做到以下几点：

（一）建立政府扶持政策

废弃混凝土的资源化再生是环保产业，其发展的产业需要政府的政策扶持，西方发达国家和日本对建筑废弃物处理等环保产业，都制定有特殊的倾斜政策来支持其发展。

1、从事再生骨料企业的政府扶持政策

废弃混凝土作再生骨料是无利或微利的经济活动，政府要建立政策支持鼓励体系，比如：

（1）对从事再生骨料的投资和产业活动免除一切税项，比如设备加速折旧或购置补贴，免税或减税政策，为企业提供低息、贴息或免息贷款，以增强再生骨料企业的自我生存能力。

（2）利用经济杠杆的调节作用，制定再生产品推广应用的强制性措施，如强制在公共工程使用再生骨料和再生水泥，强制新建筑使用一定比例的再生产品等，保障对废弃混凝土的再生利用。

（3）提高天然资源使用费用，从而从侧面使建筑企业对废弃混凝土就地循环利用的重视程度和对认知再生利用的价值利润空间。

2、再生混凝土企业的政府扶持政策

再生混凝土的利润在所有的资源化方案中利润是最高的，也是我国今后发展废弃混凝土资源化产业的重点方向，但是从事再生混凝土企业的投资成本较高，从侧面阻碍其产业的发展和再生产品的推广使用，因此需要政府的政策扶持导向：

（1）政府对从事再生混凝土投资经营活动的企业给予贷款贴息的优惠，土地实行租赁形式，以减轻投资商的投资成本。

（2）再生混凝土企业基础设施建设与经营可采取独资、合资、股份制合作、政府合股等形式，鼓励国内外投资经营者参与我国废弃混凝土处理和经营。

（3）在政府职能部门的监管下，集中建立再生混凝土生产基地并选择在离废弃混凝土存放附近，给专业加工企业合法的建筑垃圾收集消纳权，并能合理地向废弃混凝土

产生单位收取处理费，用废弃混凝土处理费支撑再生混凝土生产，从而为企业解决生产原料与生产资金来源。

3、用作填料和道路路基和铺面工程的扶持政策

一是道路工程的施工单位应当优先选用废弃混凝土作为路基垫层。二是新建、改建、扩建工程项目的非承重结构部位施工，应当在同等价格以及满足使用功能的前提下，优先使用废弃混凝土再生产品。主管部门可以对政府投资工程与其他工程使用废弃混凝土再生产品的比例做出规定。

（二）加大废弃混凝土再生利用科研投入

组建相关研究机构，加大投入研究混凝土再生利用技术，研发和改良再生产品，提升再生产品品质技术。这方面，国内已有不少学者对建筑垃圾处理产业化进行探讨。杨平、唐沛就我国建筑垃圾产业化发展道路进行了深入分析，提出：中国建筑垃圾产业化发展不能照搬西方国家的经验，应该结合我国国情；牛佳系统介绍了我国建筑垃圾资源化产业的现状，设计了产业化运作的模式，对我国产业市场化进程进行了设计，认为目前应该实行公司化经营，即建立起符合《公司法》要求的股份有限公司，使其成为独立于政府主管部门具有建筑垃圾消纳权和处理权的独立法人实体等。

（三）加强社会大众对再生产品的宣传工作

废弃混凝土资源化、无害化处理是一项长期的任务，它关系到我国社会和经济的可持续发展，需要全民的积极参与、监督、实施。所以加强废弃混凝土的资源化和无害化处理的宣传、教育工作，强化人们的环保意识，就显得格外重要。因此建议政府要加大宣传和教育力度，让社会大众消除对废弃混凝土处理产业和产品的畏惧和抵触心理，解除他们对废弃混凝土再生产品的误解。在具体操作上，比如定期进行宣传教育活动，发放宣传材料，普及废弃混凝土再生产品知识，或者组织老百姓参观废弃混凝土再生企业等等灵活直观的手段。除此之外，需要通过电视、报纸、网络等发达的媒体资源，加大对目前环境污染现状和资源紧缺现状的介绍，提高大众环境、资源危机意识，从侧面说明发展废弃混凝土资源化产业的必要性，从而在全社会形成推动产业发展的良好氛围。

以上各种对策并不是孤立发挥作用的，它们之间紧密联系，产业发展是对策协同作

用的结果。在这其中，政府的作用至关重要，无论哪条对策都离不开政府的引导，只有在政府的倾心培育下，废弃混凝土资源化产业才能走上良性发展的轨道

五、结论

针对废弃混凝土资源化利用，需要政府部门、环保部门、建筑建材行业等全社会的共同努力和大力支持。因此，许多专家呼吁，为了促进我国废弃混凝土资源化利用，有必要加强以下几个方面的工作：加强废弃混凝土源头产生管理；加强废弃混凝土再生利用的科研工作；加强废弃混凝土再生利用的立法、宣传教育、监督执法工作；理顺建筑材料和处理废弃混凝土的价格体系，使废弃混凝土资源化利用在经济上确实可行，当然还要在全民中加强环境保护的宣传力度，提高人们的环保意识，确保废弃混凝土资源化利用等。

参考文献

利用废弃混凝土制作再生水泥的研究 第3篇

目前, 废弃混凝土的再生利用主要有以下几个途径:作为建筑材料直接用于加固软土地基、铺垫路基或基础回填;制作再生水泥, 如韩国“利福姆系统”装修公司将废弃混凝土中的水泥、石子和钢筋分离出来, 然后在700℃对水泥进行处理, 并加入特殊物质, , 制备再生水泥;作为再生骨料用于配制中低强度的混凝土[1,2,3]。本文尝试将废弃混凝土破碎、粉磨, 通过添加矿渣、钢渣和石膏制备低能耗的免煅烧水泥, 为废弃混凝土的再生利用开辟新的途径。

1 试验

1.1 原材料

废弃混凝土:取自汶川地震废弃混凝土, 该混凝土以石灰石为骨料, 沙土含量少, 破碎后用Φ500mm500mm标准磨粉磨至比表面积为714.2m2/kg。脱硫石膏:取自上海热电厂, 用Φ500mm500mm标准磨粉磨至比表面积为358.3m2/kg。钢渣:取自上海宝钢集团有限公司, 用Φ500mm500mm标准磨粉磨至比表面积为340.2m2/kg。矿渣粉:取自武汉钢华水泥有限公司, 勃氏比表面积为460.5m2/kg。各原材料的化学成分见表1。

%

1.2 试验方法

废弃混凝土粉、矿渣粉、钢渣粉和脱硫石膏按照表2的配比配料后, 在混料机中混合5min得到不同配比的水泥。按照GB/T13462011方法测定其标准稠度用水量、安定性和凝结时间。按照GB/T176711999方法测定各龄期强度, 由于凝结较慢, 养护48h后脱模, 试验结果见表2。将水泥净浆用塑料袋于20℃密封养护, 分别于3d、7d和28d取出小块, 用无水乙醇浸泡终止水化, 35℃下烘干1h, 进行XRD和SEM测定。

2 结果与分析

2.1 各原料配比对强度的影响

V1、V2、V3和V4试样的矿渣和脱硫石膏配比相同, 钢渣配比由4%增加至10%, 废弃混凝土粉配比相应由56%减少至50%, 其各龄期强度对比见图1。

由图1可见, 随着钢渣配比增加, 废弃混凝土粉配比减少, 强度先增加后减小, 钢渣配比为8%时, 强度达最高值, 继续增加钢渣配比, 强度反而下降。由于该体系中钢渣含量很低, 钢渣主要起碱性激发的作用。由此可见, 该体系在水化时存在一个最适合水化产物生成的碱度范围, 钢渣配比过低或者过高, 导致碱度过低或者过高都不利于浆体中水化产物的生成。

V2、W2、W3和W4的强度对比见图2, 在钢渣和矿渣粉掺量不变的情况下 (钢渣配比为8%, 矿渣粉配比为32%) , 随着脱硫石膏配比由8%增加到14%, 强度有所上升, 特别是28d强度上升幅度很大, 但石膏的掺量不能过高, 当超过12%后, 后期强度即开始下降, 因为石膏掺量太多时, 会在水泥水化后期继续形成钙矾石, 使初期硬化的浆体产生膨胀应力, 削弱强度, 发展严重的还会造成安定性不良的后果, 因此脱硫石膏的最佳掺量为12%。

从图3不同矿渣掺量对水泥强度的影响也可看出, 水泥强度与矿渣粉掺量关系密切, 在钢渣和脱硫石膏掺量不变的情况下 (钢渣8%, 脱硫石膏12%) , 随着矿渣粉配比的提高, 再生水泥的各龄期强度都有明显提高, 说明矿渣水化对强度的发展起到重要作用。

2.2 XRD和SEM分析

图4为V2试样的3d、7d和28d水化产物的XRD分析结果, 可见水化产物主要是钙矾石和反应剩余的二水石膏和石灰石。随着水化龄期延长, 钙矾石衍射峰强度增加而二水石膏衍射峰强度降低, 说明随着水化的发展, 脱硫石膏不断消耗, 在硬化浆体中含量逐渐降低, 生成了越来越多的水化产物钙矾石。

图5为V2试样3d和28d水化产物SEM测定结果, 与XRD分析结果相对应, 水化产物主要是针状的钙矾石和填充在钙矾石孔隙中的C-S-H凝胶。水化3d时, 能看到针棒状钙矾石晶体, 结构不够致密。随着水泥水化的进行, 水化产物不断产生, 结构越来越致密, 水化到28d时, C-S-H凝胶填充于钙矾石、未水化的废弃混凝土颗粒形成的空间网络结构中, 水泥石更加致密, 水泥强度进一步提高。

废弃混凝土中含有石灰石、C-S-H凝胶、水化铝酸钙、钙矾石和氢氧化钙等水化产物, 还含有少量未水化的水泥颗粒和粉磨过程中产生的脱水相。未水化的水泥熟料在粉磨时, 外部水化层被剥落, 被进一步粉磨成细小颗粒, 可以重新发挥水化活性, 它的二次水化与水泥熟料具有同样的水化活性[4]。脱水相中OH-离子的脱除, 原化合物中与OH-离子相结合的Ca2+和Al3+与[Si O4]4+四面体脱离后, 形成大量结构空位, 使之处于热力学不稳定状态, 具有了二次水化的能力。潘国耀对上述水化物的水化性能进行了系统研究, 证明了它们都有较好的水化能力[5]。

由于试样中掺有过量的脱硫石膏 (含量为12%) , 矿渣始终在饱和的硫酸根溶液中水化, 在碱性条件下, 矿渣颗粒内的Al2O3和Ca O等不断溶解到液相中, 生成水化硫铝酸钙, 随着水化的进行, 矿渣水化生成C-S-H凝胶填充在针状钙矾石交织的孔隙中。

废弃混凝土中少量的熟料和脱水相为矿渣水化提供了碱度环境, 废弃混凝土中的石灰石颗粒可以吸附水泥中的Ca2+, 并以石灰石颗粒为异相晶核, 在其表面生成C-S-H凝胶, C-S-H凝胶黏结在石灰石颗粒表面, 水化硫铝酸钙和水化碳铝酸钙填充在孔隙中。这些水化产物互相交织, 使水泥石不断密实, 强度不断提高。最终, 大量未水化的剩余的废弃混凝土颗粒被各种水化产物所包裹, 同时也起着集料的填充作用。

因为水化的最终产物是矿渣水化生成的钙矾石和C-S-H凝胶, 所以该体系的强度随矿渣含量的增加而增加。矿渣水化时, 在p H值为10.8~12.5时水化速率最高, p H值过高时, 初期生成的钙矾石在矿渣颗粒表面形成包裹层, 阻碍了矿渣的进一步水化, 导致矿渣水化变慢[6], 后期矿渣在高碱环境下水化, 在界面上生成钙矾石容易产生膨胀应力, 从而显著降低强度[7]。这就是强度随钢渣掺量的增加先增加后降低的原因。

3 结论

1) 以40%~50%的废弃混凝土为基质材料, 通过添加30%~40%矿渣粉、8%~12%脱硫石膏和少量钢渣, 可以制备出3d抗压强度大于10MPa、28d抗压强度达20~40MPa的免煅烧废弃混凝土再生水泥。

2) 废弃混凝土再生水泥的水化硬化机理是, 矿渣在碱的激发下, 在废弃混凝土中石灰石表面生成大量钙矾石和C-S-H凝胶, 将废弃混凝土颗粒紧密连接在一起并形成空间网络结构。随后矿渣不断水化产生的C-S-H凝胶和钙矾石不断填充在网络的孔隙中, 最终包裹废弃混凝土颗粒并使浆体愈发致密, 强度得到不断发展。

3) 废弃混凝土再生水泥的主要原料是废弃混凝土、矿渣、钢渣和脱硫石膏, 不含水泥熟料, 不需煅烧, 生产成本低廉, 并可大量利用固体废物, 因此, 具有广泛的应用前景。

摘要：以废弃混凝土为主要原料, 添加部分矿渣、钢渣及脱硫石膏, 即可直接粉磨生产免煅烧再生水泥。该水泥中废弃混凝土的掺量可达40%50%, 3d抗压强度大于10MPa, 28d抗压强度可达2040MPa。XRD和SEM分析表明, 废弃混凝土再生水泥的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶, 有部分废弃混凝土参与了水化反应, 其余部分被水化产物所包裹, 起骨架作用。

关键词：再生水泥,废弃混凝土,建筑垃圾

参考文献

[1]杨子江.废弃混凝土的开发利用[J].再生资源研究, 2003 (5) :33-35.

[2]Topcu IB.Physical and mechanical properties of concretes produced with waste concrete[J].Cement and Concrete Research, 1997, 27 (12) :1 817-1 823.

[3]徐玲玲, 杨南如, 冈田能彦, 等.碱激发和水热处理法废弃混凝土再利用的初步探讨[C]//水泥基复合材料科学与技术.北京:中国建材工业出版社, 1999:212-215.

[4]孟姗姗, 陶珍东.废弃混凝土中基质胶凝组分作水泥混合材料的研究[J].山东建材, 2006 (2) :43-45.

[5]潘国耀, 毛若卿, 袁坚.水化铝酸钙 (C3AH6) 脱水相及其水化研究[J].武汉工业大学学报, 1997, 19 (3) :25-28.

[6]薛君轩, 陈雯洁, 赵宇平, 等.石膏矿渣水泥碱性激发剂过量时强度降低的原因[C]//庆祝建院30周年水泥与混凝土研究论文选 (上卷) .北京:中国建筑材料科学研究院水泥科学研究所.560-566.

城市废弃混凝土资源化再生利用 第4篇

1废弃混凝土的处理分类

废弃混凝土同其他废弃物一样,都可以简单地区分为初级和次级两种资源化类型。初级资源化就是指可以通过科技手段让废弃物成为新的同类产品;次级资源化就是指可以通过科技手段让废弃物成为其他产品的生产原料等。因此,从经济利益和转化效益上来看,初级资源化属于更为合理的资源化类别,可以实现对废弃物的高层次利用。

一般而言,现阶段废弃混凝土的处理方式主要有三类:一是作为填充材料,直接完成土石方回填或者实软质土质地基的加固效果。二是将废弃的混凝土进行必要的次级资源化处理,形成工程建筑所需免烧砖、干混砂浆等其他产品。三是可以直接将废弃混凝土进行再生处理,形成水泥、细态骨料、粗态骨料等,这些产品的处理其实是初级资源化处理方式。现阶段,国内外在处理废弃混凝土方面基本倾向于发展第三种初级资源化的处理方式。在本文中,也将积极围绕初级资源化处理原理,研究分歧混凝土资源化再生利用系统和工艺。

2废弃混凝土资源化再生利用系统的工艺流程

废弃混凝土资源化再生利用系统的产生,一般为实现高再生利用率、高处理效果的目的,从而能够合理利用原材料和废弃资源,节省大量成本。本文所提出的废弃混凝土资源化再生利用系统,旨在完善再生骨料与再生水泥等材料的工艺,优化整个工艺流程。

如下图1所示,废弃混凝土资源化再生利用系统主要分为四个工艺环节。

在第一环节中,针对废弃混凝土一般体积和重量极大的特征,利用带有重锤装置的大型机械系统处理,通过不断撞击,实现混凝土块的初次破碎,清除其中的木头、钢筋、橡胶或塑料等物质,然后进入到下一环节。第二环节属于轻度破碎,将破碎后的废弃混凝土进行高压冲水后可以将溶水的泥灰分离;进行磁极遴选后可以将钢铁等金属杂物分离;高温烘干后置于较大风场位置可以将小块木料、塑料等杂物分离。第三环节将进入到细化筛分步骤,采用较高规格的网状筛分机,同步完成0-40mm粒径之间的颗粒筛分,从而得到不同规格的再生骨料。而对于超过40mm粒径的骨料则应该重复一次资源化再生工艺处理。在第四环节中,系统将集中以收集到的经过高压冲水后的泥灰作为原料进行水泥煅烧,在完成必要的烘干、胚料等步骤后,将产生出再生水泥。

3废弃混凝土资源化再生产品的性能分析

对废弃混凝土进行资源化再生处理后,基本能够得到不同粒径的再生骨料和再生水泥。这些再生产品的性能将直接关系到未来使用的可行性,因此应该对废弃混凝土资源化再生产品的性能进行分析。通常情况下,废弃混凝土资源化再生产品的性能指标有以下几项:

3.1搅拌物的和易性

经测定,再生骨料和再生水泥的密度一般都小于天然状态的骨料和水泥,因此较宽范围的孔隙率可以增加再生物的吸水效果。当水灰比保持不变时,再生物的稳定性、可塑性、易密性效果都大大降低,从而使得搅拌物的和易性效果不佳。但是,考虑到采用再生混凝土的建筑物因孔隙的增加从而降低了导热性,适用于对保温隔热效果有明显要求的建筑。

3.2特定凝期后的物质强度

混凝土需要一定的凝固期才能真正发挥效果,而其强度也随着凝期的长短有所变化。再生状态的混凝土物质强度在特定的凝期后可以实现更为快速的提高,这样的提高效率要好于普通混凝土。因此,工程结构要求较少凝期的建筑适合用再生混凝土。当然,在测定后人们也发现,再生混凝土的力学性能终究有所限制,其最终强度会受到再生材料中不同杂质的影响,对于较高强度要求的建筑,应该谨慎使用。

3.3再生状态的物质体积变形

建筑物中的混凝土发生体积变形的原因在于水泥的用量不固定。如果能够确保工程结构强度情况下,减少水泥的使用量,则混凝土的体积发生变形的程度会大大降低。如果保持水泥的用量不变,采用再生骨料来搅拌混凝土,整个混凝土会因高吸水性产生较大的孔隙,因此伴有再生骨料的混凝土并不会发生严重的体积变形。

3.4混凝土硬化的持久性

一般情况下,再生混凝土的耐力程度与废弃混凝土强度有直接关系。废弃的混凝土强度越高,再生状态的骨料或水泥就会保持更高的性能。废弃混凝土在破碎分离过程中必然还保留部分杂质和异物在混凝土中,因而混凝土硬化后的持久性并没有普通混凝土好。

3.5综合经济效益

在科学技术不断发展的今天,大量的废弃混凝土被资源化再生处理,从而产生再生骨料和再生水泥重复利用在其他建筑工程中。这样的循环工艺必然能够降低再生骨料和水泥的生产成品,其性能也在不断优化和提高。从综合经济效益来看,再生混凝土具有更大的市场发展潜力。

4改善再生混凝土产品性能的可行性建议

在分析废弃混凝土资源化再生产品的性能后,可以发现再生混凝土较普通混凝土而言,还存在一定的性能差距。人们应该不断探索,优化再生混凝土的产品性能。在工艺流程方面,可以建议采用如下方案进行改善。

4.1热处理

对于进入破碎分离阶段的废弃混凝土而言,应该在高压冲水、磁极遴选等环节进行超过500摄氏度的高温处理。经过热处理的再生混凝土,破碎土块中的结构被更好的破坏,增加骨料与砂浆的分离,可以有效改善材料强度和弹性量。

4.2优化破碎设备

在废弃混凝土破碎阶段,可以适当选择更有效率的破碎设备,控制破碎骨料的结构、形状、大小等力学性质。如选用大功率离心式破碎装置,可以有效筛分出大小粒径的骨料,改善混凝土的性能指标。

4.3混合不同晶种提高强度

可以在煅烧水泥的过程中添加不同的矿渣、高温炉渣等晶种。不同物质的添加可以使得水泥的煅烧温度更为均匀,有效改善再生水泥的力学性能。

结束语

城市废弃混凝土资源化再生利用是消除城市建筑垃圾的有效方法。应该不断优化废弃混凝土资源化再生利用系统,使得再生骨料和再生水泥的生产工艺更为科学、环保、高效,从而提高再生混凝土的建筑利用性能。

摘要：随着城市建设事业的不断发展壮大,越来越多的废弃混凝土不仅造成了环境污染,还导致资源浪费。对城市废弃混凝土进行资源化再生利用已经得到了人们的重视。本文在对废弃混凝土进行处理分类的基础上,提出了废弃混凝土资源化再生利用系统的工艺流程,对于资源化再生利用的产品性能进行了分析,提出了改善产品性能的可行性建议。

关键词：废弃混凝土,资源化再生利用,再生混凝土

参考文献

[1]易超.建筑垃圾资源化制备再生骨料混凝上的研究[D].广州:暨南大学,2014.

[2]刘纪峰,张会芝.破碎方法对再生粗骨料性能的影响[J].三明学院学报,2015(4);71-77.

废弃混凝土再生利用技术的研究进展 第5篇

水泥工业对环境产生了很大影响[1],主要体现在以下几个方面:(1)大量的水泥需要消耗大量的自然资源;(2)每生产1t水泥需向空气排放约1t CO2气体,这占到CO2排放量的7%;(3)生产水泥需要消耗大量的水资源;(4)拆毁建筑物以及道路产生了大量的混凝土垃圾带来环境问题。建筑混凝土垃圾再利用是解决上述问题的有效途径,是目前土建和环境领域急需解决的重要问题,也是各国尤其是工业国家研究的热点。美国每年产生的建筑垃圾达到13.6亿t,欧盟前15个国家也达到18亿t[2]。加拿大每年产生的建筑垃圾为1.1亿t,大约42%被再利用,其中混凝土垃圾占52%左右,73%的混凝土垃圾作为填埋材料或路基材料被重新利用[3]。日本,98%的废弃混凝土可实现再利用,再生混凝土被用于路面地基和回填材料,一些甚至被重新用于建筑结构材料。澳大利亚,81%的建筑垃圾为建筑废弃混凝土,再生利用率为40%左右,且大多为一些低档应用[4]。预计我国混凝土垃圾2010年将达到2.39亿t,2020年将达到6.38亿t,以平均每年8%的量增长[5]。

废弃混凝土最有效的利用途径是加工成再生骨料用于生产再生混凝土。混凝土再生骨料表面残留部分水泥浆,这种多孔水泥浆使得混凝土再生骨料具有更低的颗粒密度和更高的孔隙率,性质不稳定且吸水率更高。混凝土再生骨料与水泥浆体界面过渡区结合较弱,混凝土中存在气孔和横断裂纹以及高的硫、氯含量,富含杂质,不同来源的混凝土再生骨料还存在碎玻璃、废橡胶、沥青混凝土、废弃粘土砖以及其它软性易碎颗粒物质等,废弃混凝土利用成本较高且应用领域有限等是限制其被广泛利用的原因[4,6]。本文介绍了目前国内外废弃混凝土再生利用技术的研究现状。

1 混凝土再生骨料对再生混凝土性能的影响

1.1 混凝土再生骨料替代传统骨料的比率(下简称“替代量”)

I. B. Top?倞u[7]研究了质量替代量分别为0%、30%、50%、100%(28天抗压强度为 16MPa)时再生混凝土的性能。结果表明,随着混凝土再生骨料替代量的增加,混凝土的密度、工作性、施密特硬度、超声速率以及抗压强度均下降。在混凝土再生骨料利用之前,需对混凝土再生骨料的相关性质进行测试,当混凝土再生骨料用于制造高强混凝土时,其吸附性能以及强度是需重点考虑的因素。当混凝土再生骨料应用于暴露处时,磨耗量也是需要考虑的因素。混凝土再生骨料利用前还需对其中的杂质材料进行清理。Iblker Bekir Top?倞u等[8]研究了混凝土再生骨料质量替代量为30%、50%、70%以及100%时混凝土的物理化学性质及冻融性。结果表明,C14混凝土再生骨料替代量少于30%时,可得到28天抗压强度为16MPa的混凝土。混凝土再生骨料使混凝土单位质量、可使用性以及耐久性降低的同时抗冻融性得到提高。A. Domingo-Cabo等[9]考察了再生混凝土的收缩和徐变行为,研究表明再生混凝土在28天后收缩增加,混凝土再生骨料替代量为20%时与传统混凝土在早期具有相似的收缩。6个月龄期后,再生混凝土收缩率较传统混凝土高4%。当混凝土再生骨料替代量为50%时,6个月龄期后再生混凝土收缩率较传统混凝土高12%;当替代量为100%时,180天龄期后混凝土的收缩和徐变分别较传统混凝土高70%和51%;当替代量低于50%时,其收缩趋势与传统混凝土相似。

1.2 混凝土再生细骨料对再生混凝土性能的影响

添加混凝土再生粗骨料制备的混凝土与传统混凝土的力学性能相当甚至更高,因此混凝土再生粗骨料已被应用于制备新混凝土和路面地基材料等领域中;而混凝土再生细骨料由于吸水性强,对混凝土力学性能和耐久性不利,限制了其应用。Shui等[10]将混凝土再生细骨料热处理后作为建筑砂浆主要成分,通过TG-DSC和XRD研究混凝土再生细骨料脱水和相转变温度。对热处理后混凝土再生细骨料的力学性能、微结构和化学组成进行分析,结果表明,其具有再水化活性。添加粉煤灰和水泥后,混凝土再生细骨料再水化强度增加。Weerachart Tangchirapat等[11]采用100%再生粗骨料,0%、5%、100%再生细骨料代替河砂,添加谷壳和桉树皮灰作为火山灰活性材料制备混凝土。结果表明,该再生混凝土强度低于传统混凝土,添加谷壳和桉树皮灰提高了再生混凝土的强度,但其相对传统混凝土坍落度损失增大。谷壳和桉树皮灰未改变再生混凝土的拉裂强度极限,其平均拉裂强度极限为抗压强度的8.15%,稍低于传统混凝土。再生混凝土的弹性模量低于传统混凝土,较美国标准ACI 318低4%。L. Evangelista等[12]采用部分混凝土再生细骨料替代河砂等细骨料用于结构混凝土中,通过考察再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量以及抗磨损性等,认为混凝土再生细骨料掺量在30%以下时对混凝土的力学性能没有危害。

1.3 混凝土再生骨料龄期对再生混凝土的影响

Amnon Katz[13]将28天抗压强度为28MPa的混凝土分别在其龄期为1天、3天和28天时粉碎用作混凝土再生骨料。研究表明,再生混凝土性质低于传统混凝土,不同龄期混凝土再生骨料对混凝土性质影响不大,其中添加龄期为3天的白水泥基混凝土骨料的再生混凝土性质较其它龄期的高,但添加普通水泥基混凝土骨料的再生混凝土却相反。

1.4 混凝土再生骨料的化学和矿物学特征

M.C. Limbachiya等[14]研究了混凝土再生粗骨料的化学和矿物学特征以及对再生混凝土性能的影响。X射线荧光分析表明混凝土再生骨料对再生混凝土中主要成分以及化学组成具有负面影响,X射线分析表明再生混凝土中存在氧化钙、氢氧化钙以及少量白云母/伊利石等。添加少于30%混凝土再生粗骨料对混凝土中SiO2、Al2O3和CaO含量没有影响,而超过30%后,混凝土中SiO2量减少,Al2O3和CaO量增加,从而影响了混凝土的组成。

2 混凝土再生骨料的应用研究

2.1 混凝土再生骨料用于沥青混凝土

Sumeda Paranavithana等[6]利用混凝土再生骨料制备沥青混凝土,研究表明,相对于传统沥青混凝土,混凝土再生骨料沥青混凝土的堆积密度、骨料空隙率、粘合剂的空隙填充率以及膜厚度等均低于传统沥青混凝土。随着胶结料的增加,由于低强度的水泥浆和相对低质量的骨料,混凝土再生骨料沥青混凝土的弹性模量降低,但其值符合澳大利亚路面研究机构制定的要求。沥青混凝土弹性模量随着密实度的增加而增加。沥青混凝土中再生骨料剥脱性较高,而且在干湿条件下其强度具有较大变化。Yiik Diew Wong等[15]采用混凝土再生骨料部分替代花岗岩骨料用在热拌沥青混凝土中。通过马歇尔混合设计法分别评价混凝土再生骨料质量替代量为6%、45%(未热处理)以及45%(热处理后)的热拌沥青混凝土,其适宜的黏合剂含量分别为新加坡标准等级Pen 60/70沥青的.3%、6.5%和7.0%。所有3种热拌沥青混凝土均满足新加坡陆路交通管理局马歇尔标准W3B,且替代量较高的混凝土再生骨料热拌沥青混凝土具有更好的性能。X射线衍射分析表明热处理混凝土再生骨料中存在游离石灰,扫描电镜表明热拌沥青混凝土中可观察到明显的混凝土颗粒,以上分析表明混凝土再生骨料可部分替代花岗岩用于热拌沥青混凝土。

2.2 混凝土再生骨料用于路基材料

Chi-Sun Poon等[16]把混凝土再生粗骨料和混凝土再生细骨料用于路基材料,研究结果表明,材料的自胶结性主要来源于混凝土再生细骨料表面粘附的未水化水泥,通过X射线衍射、pH值、抗压强度以及不同粒度分布的混凝土再生细骨料的渗透性来评价材料的自胶结性,表明粒度小于0.15mm和0.3~0.6mm的混凝土再生细骨料对材料的硬化产生主要影响。当混凝土再生细骨料中活性部分受整个细骨料质量因素限制而减少时,混凝土再生细骨料对路基材料的性能会产生负面影响。原始混凝土龄期、等级以及胶凝物的不同会影响混凝土再生细骨料表面粘附的未水化水泥及C2S含量。

2.3 混凝土再生骨料制造混凝土砖

C.S. Poon等[17]采用混凝土再生骨料制备混凝土砖和铺路砖。研究表明,混凝土再生粗骨料和再生细骨料用量分别为25%和50%以下时,其对砖块的抗压强度影响较小,超过此用量抗压强度将会下降。然而砖块的抗挠强度随再生骨料的增加而增加。当混凝土再生骨料替代量为100%时,混凝土砖28天抗压强度不到40MPa,铺路砖的抗压强度不到30MPa。混凝土砖和铺路砖的收缩性和抗滑性测试结果也满足实际要求。唐晓翠[18]采用再生骨料生产混凝土砖,研究表明,再生骨料含量对混凝土空心砌块的抗压强度存在一定影响,特别是粗、细骨料全部为再生骨料时,抗压强度的降低程度可达10%左右。通过合理的配合比设计,再生混凝土空心砌块的抗压强度等级可达MU5,因此用于承重墙是可行的。全部采用再生骨料时,空心砌块墙体的热绝缘系数较普通混凝土墙体增加17%左右,表明混凝土再生骨料空心砌块墙体保温性能提高。掺入1kg/m3聚丙烯纤维后,墙体的热绝缘系数较普通混凝土墙体增加22%,保温性能进一步提高。

2.4 混凝土再生骨料用于高聚物混凝土

Byung-Wan Jo等[19]用再生聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料和混凝土再生骨料制备高聚物混凝土,通过改变树脂和粗/细混凝土骨料的量来调整复合高聚物混凝土的强度和耐酸碱性能。研究表明:(1)高聚物混凝土的强度随树脂量的增加而增大,当树脂量超过一定值时,混凝土强度变化不大;(2)100%传统混凝土骨料和100%混凝土再生骨料高聚物混凝土的应力-应变曲线表现出不同的破坏机理;(3)HCl对于树脂量为9%的高聚物混凝土几乎没有影响,含100%再生骨料的高聚物混凝土耐酸性很差,耐碱性很好。

3 提高再生混凝土性能的方法

3.1 热处理

Claudio Javier Zega等[20]对混凝土再生骨料按水灰比为0.4和0.7进行配比,经水化后在500℃处理1h,通过超声方法、共振频率、静态弹性模量以及抗压强度等指标评估处理前后的混凝土性能,结果表明经热处理后的再生混凝土的性能较未经热处理的混凝土的性能有所提高。水中和等[21] 在500℃对混凝土再生骨料进行处理,研究表明热作用下再生混凝土粗骨料界面和砂浆基体结构发生弱化,混凝土再生骨料之间的机械碰撞与磨擦作用会产生粗骨料分离。分离制备的再生粗骨料与天然骨料具有相似的物理性能,并且配制的混凝土具有良好的工作性能和力学性能。

3.2 水玻璃改性

程海丽等[22,23]研究了水玻璃对混凝土再生骨料性能的影响,研究表明,水玻璃改性混凝土再生骨料对中低强度再生混凝土的早期强度具有明显的提高作用。用5%的水玻璃溶液浸泡混凝土再生骨料1h,再生混凝土拌合物的流动性不受明显的影响,再生混凝土的7天、28天、60天抗压强度分别可提高66%、21%、19%。高浓度水玻璃溶液和再生骨料的长时间浸泡均不利于提高混凝土拌合物的流动性及混凝土的抗压强度,甚至会使再生混凝土的后期强度下降。用3%的水玻璃溶液于常温下浸泡混凝土再生骨料1h,配制的再生混凝土抗压强度可得到大幅度提高,其7天、28天、60天的抗压强度与未经水玻璃溶液浸泡的再生骨料基准试样相比,分别提高了30.6%、27.1%、17.8%。增加水玻璃溶液浓度,有利于提高再生混凝土的抗冻性及抗硫酸盐侵蚀性。

3.3 混凝土再生骨料混合方法

混凝土再生骨料传统混合方法是将一半再生粗骨料与再生细骨料混合,再与水泥混合,最后与另一半再生粗骨料混合,迅速加水后搅拌。Vivian W.Y. Tam等[4,24]采用的两步混合法是将混合过程分为两部分,再生细骨料与再生粗骨料混合1min,加入一半水,搅拌混合1min,加入水泥,搅拌混合30s,加入另一半水,搅拌混合2min得到混凝土试样,结果表明两步混合法提高了再生混凝土的强度并降低了强度的不稳定性。这是由于预混合过程可填充再生骨料的孔隙和裂缝得到更为密实的混凝土,再生混凝土界面区结合力增强,从而使混凝土强度较传统混合法增大。利用差热扫描量热器以及扫描电镜对混合浆体进行分析,结果表明混凝土体系存在4种物理化学反应,包括C3S2H3的脱水反应,钙钒石离子替代,CH的脱羟基反应,90℃、135℃、441℃和570℃ C6S3H的形成。DSC分析结果显示再生混凝土样品的4种物理化学反应活性低于未加再生骨料样品的活性,这主要是由于再生骨料中存在大量微小裂纹,小裂纹吸收部分水泥水化所需水分,阻碍了C3S2H3、钙钒石、CH和C6S3H的形成,从而降低混凝土的强度,因此再生混凝土的性能低于常态混凝土的性能。Li Jiusu等[25]采用两步混合法,首先使混凝土再生骨料表面包覆一层水泥浆,再与水按照一定的水胶比进行混合。采用颚式破碎机和冲击式破碎机充分破碎后得到较传统方法性能更好的再生混凝土。塌落度实验结果表明,两步法制备的再生混凝土较传统方法制备的再生混凝土具有更好的稳定性,且抗压强度和挠曲强度得到明显提高。

3.4 活性掺合料

再生混凝土的渗透性较传统混凝土高,但耐久性较差。另外,再生混凝土碳化速度较快,从而限制了其在钢筋混凝土中的应用。Roumiana Zaharieva[26]在再生混凝土中添加粉煤灰或硅灰等,认为添加物可降低再生混凝土的孔隙和渗透性。影响耐久性的主要因素是再生细骨料,因此应限制混凝土再生细骨料的用量,可通过在湿环境下长时间养护增强再生混凝土的耐久性。B. González-Fonteboa等[27]的研究表明,采用50%混凝土再生骨料和6.2%水泥制备的再生混凝土与传统混凝土28天抗压强度和密实度(以塌落度6~9cm评价)相当。添加硅灰的再生混凝土与传统混凝土也具有相似的抗压强度,而28天龄期后,再生混凝土的抗压强度高于传统混凝土,另外,当硅灰添加量为8%时有利于提高再生混凝土的抗压强度。再生混凝土与传统混凝土的拉裂强度极限差别不大。Sasha Achtemichuk等[28]只采用混凝土再生骨料与矿渣、粉煤灰等混合物,不添加水泥制备可控低强度材料,水凝性矿渣、高钙粉煤灰与混凝土再生骨料残留的水泥浆中的碱性物质和氢氧化钙发生火山灰反应。测试结果表明,矿渣再生混凝土混合物7天抗压强度较粉煤灰再生混凝土混合物高70%左右。对混凝土再生细骨料可控低强度材料和混凝土再生细骨料/粗骨料可控低强度材料分别进行研究,结果表明这种新型的可控低强度材料适用范围较广,特别适用于结构支撑和快硬混凝土领域。吴建华等[29]采用聚丙烯纤维和硅粉对再生混凝土的强化试验表明,聚丙烯纤维和硅粉双效可以使再生混凝土的抗压强度提高33.7%,且硅粉对混凝土抗压强度的影响较聚丙烯纤维的大。聚丙烯纤维和硅粉双效可以使再生混凝土的劈拉强度提高33.3%,且聚丙烯纤维对混凝土劈拉强度的影响较硅粉的大。硅粉的掺入会使再生混凝土的拉压比变小,脆性增大,而聚丙烯纤维能够弥补硅粉给再生混凝土带来的不利影响,有效地改善混凝土的脆性。

3.5 混凝土再生骨料的鉴别

A. Abbas等[3]采用图像分析方法迅速检测混凝土再生骨料中残留水泥浆,确定混凝土再生骨料的结构级别。该方法是基于机械和化学应力来排除混凝土再生骨料中残留水泥浆。采用图像分析法分析河砂骨料混凝土再生骨料和碎石骨料混凝土再生骨料,通过观察2种混凝土再生骨料断面不同形貌,发现河砂骨料混凝土再生骨料中河砂表面均匀包覆残留水泥浆,碎石骨料混凝土再生骨料中占50%的碎石表面含少于15%的残留水泥浆。这主要是由于相对较多的表面粘附水泥浆的河砂颗粒在建筑拆毁过程中容易脱落。研究结果证实这种快速实验室测试方法可精确分析混凝土再生骨料中残留的水泥浆。

4 建筑废弃粘土砖再生利用技术

F. Bektas等[2]研究了粘土砖粉体对混凝土性能的影响,研究表明,当加量为10%~20%时,其对混凝土的抗压强度不产生负面影响;当加量为20%时,粘土砖粉体使水泥砂浆的自由收缩性能降低;当加量为10%时,水泥砂浆的自由收缩性能较混合料有所提高。随着粘土砖粉体加量的增加,砂浆的抗冻融性能也有所提高。当加量为30%时,骨料中会出现强烈的碱骨料反应,为了使废弃粘土砖在混凝土中得到有效利用,需对这种碱骨料反应现象进行深入细致的研究。Paulo B. Cachim等[30]研究了建筑粘土砖在混凝土中的应用,结果表明替代量在15%以下时混凝土强度不会下降,当掺量为30%以上时混凝土性能会有所下降。适量的预湿粉碎粘土砖可为水泥水化提供水分且不影响初始水灰比,从而产生自养护作用。但当粉碎粘土砖用量增大时,由于其多孔性会导致混凝土性能下降。Christos-Triantafyllos Galbenis等[31]利用含石灰质成分的建筑混凝土垃圾和含硅酸盐成分的建筑砖瓦垃圾作为水泥原料,向传统水泥原料中添加不同量的2种混合物,再分别在1350℃、1400℃以及1450℃焙烧得到波特兰水泥。通过测试水泥中游离CaO的含量来评价水泥活性,结果表明添加混凝土垃圾在提高水泥原料易烧性的同时不会对水泥熔渣性产生负面影响。

5 结语

大量的建筑废弃混凝土造成了严重的环境污染问题,将废弃混凝土加工成再生骨料用于再生混凝土的制备不仅解决了环境污染问题,也实现了资源再利用,减少了资源和能源的浪费,对于实现可持续发展具有重要意义。目前的研究内容包括以下几个方面:(1)混凝土再生骨料替代量、混凝土再生细骨料、混凝土再生骨料的龄期、混凝土再生骨料的化学和矿物学特征等性能对再生混凝土性能具有较大影响;(2)混凝土再生骨料可用于沥青混凝土、路面材料、混凝土砖以及高聚物混凝土等领域;(3)通过对混凝土再生骨料进行热处理、水玻璃改性、添加活性掺合料以及对混凝土再生骨料进行鉴别等可提高再生混凝土的性能;(4)废弃混凝土中存在的粘土砖等也可用于再生混凝土的制备。

关于废弃混凝土再利用方面的研究大多集中在国外,国内虽然有一定研究,但实际工业应用方面较少。因此,我国在进行废弃混凝土再利用基础理论方面研究的同时,应重点研究实际应用过程涉及的问题,具体注意以下几个方面:(1)政府应建立相关法律法规强制使废弃混凝土得到应用;(2)对废弃混凝土再利用在财政上给予支持;(3)制定并确立废弃混凝土再利用的技术规范、标准和应用范围等。这些政策、标准等的建立有利于使废弃混凝土得到有效的利用,最终实现废弃混凝土“零”排放。

摘要：废弃混凝土再生利用对于保护环境、减少资源与能源浪费以及实现可持续发展具有重要意义。从混凝土再生骨料对混凝土性能的影响、混凝土再生骨料的应用、提高再生混凝土性能的方法3个方面介绍了目前国内外废弃混凝土再生利用技术的研究现状。指出除了进一步加大相关试验及基础理论研究外,国家以及相关机构还应在政策、资金等方面进行支持,并建立废弃混凝土再利用的具体实施标准、规范等,最终实现废弃混凝土“零排放”。

废弃混凝土重生与再利用的探讨 第6篇

废弃混凝土是混凝土建筑物由于达到了规定的使用年限或者由于各种原因提前老化从而被拆除而产生的废混凝土。其中, 建筑物拆除产生的废混凝土数量占有相当大的比重。不合格的商品混凝土厂和预制构件厂、不达标的产品或因其他原因产生的不能加以使用的混凝土, 也占有一定比例。施工时, 难免从新建建筑物施工和装修过程中的散落混凝土, 其数量比较大, 所占份额也较高。施工单位试验室和科研机构测试完毕的混凝土试块或者构件, 其数量相对较少, 但也产生着不小的浪费。近几年自然灾害频发导致建筑物大面积倒塌, 从而也不同程度地浪费着混凝土资源。

2 废弃混凝土的可再生性

混凝土可分为可回收混凝土以及不可回收混凝土。可回收混凝土就是经过处理可以再次进行生产利用的混凝土;不可回收的废混凝土包括部分性能差、有害杂质含量高, 或者可能影响到新拌再生混凝土使用性能的废混凝土。废混凝土能否回收可根据来源、使用环境、暴露条件等加以确定, 以下废混凝土不宜回收: (1) 有放射性污染建筑物的废混凝土, 如核电站; (2) 受到重金属污染的或者有毒有机质污染的废混凝土; (3) 存在相互反应的废混凝土; (4) 与大量木屑、污泥、沥青等混合且不易分离的废混凝土。

3 国内外废弃混凝土的再生利用

3.1 我国的研究应用现状

我国对于废弃混凝土再生利用相对于西方发达国家起步较晚, 所以在技术方面也落后于西方发达国家。不过近几年来政府在建筑垃圾循环利用的问题上给予了高度重视。在我国制定的基本国策中也提到, 要大力鼓励废弃混凝土的再生利用, 减少能源消耗, 实现可持续发展。从1990年以来, 我国的一些企业建成了建筑垃圾处理生产线, 政府甚至在一些大专、本科院校和科研院所加大再生骨料和再生骨料混凝土的研究工作, 同时取得了一定的成绩。

3.2 国外的研究应用现状

1) 日本。早在20世纪60年代, 基于日本不到400000 km2的国土面积, 其资源十分匮乏, 与其经济的高速发展的冲突日益剧烈, 其政府当机立断, 着手建筑垃圾的管理, 制定相应的法律、法规及政策措施, 以促进并且提高建筑垃圾的转化和利用效率, 减少资源浪费。

2) 德国。第二次世界大战后, 虽然德国是战败国, 领土遭遇瓜分, 但其已经有了将废弃砖破碎后作为混凝土材料使用的经验, 不可否认德国是较早开始对废混凝土进行再资源化的国家之一。20世纪末以来, 德国制定了大大小小的法律法规, 专门致力于对废弃混凝土的再利用。以至于到21世纪初期, 近2 300座大大小小的再生骨料加工厂分布于德国国内的各个角落。

3) 美国。美国是西方发达的工业大国, 在治理废弃混凝土的问题上也有相对丰富的经验和体系。作为西方资本主义的老大哥, 美国在政策法规和实际应用方面都形成一套符合自身情况的体系。美国政府鼓励大力研究废弃混凝土的重生和再利用, 对废弃混凝土的处理方法及措施高度重视。直至2016年美国废混凝土的再利用量大1亿t。

4) 荷兰。荷兰国土面积狭小, 资源相对匮乏。基于这样的先天不足, 荷兰在废混凝土资源化方面成效很大, 荷兰在建筑废弃物资源化率方面为欧洲第一, 在世界范围来看也处于顶尖水平。早在1996年, 荷兰废混凝土的再资源化率高达90%以上 (我国此时才刚刚起步) 。从1997年开始, 荷兰通过对建筑垃圾焚烧掩埋的禁令, 使建筑垃圾的资源化率几乎达到了100%。

4 环境评价

表1是配制1 m3混凝土大约所消耗的资源。表1显示, 用废弃混凝土作再生集料, 不仅可以大量地节约骨料, 也能够在一定程度上节约铁粉的使用量。

kg

表2是生产1 m3混凝土大约所消耗的大致能量, 从表2数据来看, 两者在消耗能源方面相差不是很大。但同时也可以看出, 当用废弃混凝土作水泥原料时, 在煤的消耗上还是有少量减少的, 原因是石灰石的用量减少了, 导致煅烧石灰石所需的能量减少。同时废弃混凝土中已有部分水泥的水化产物, 所需的分解能量较石灰石少。

表3是生产1 m3混凝土所排放的二氧化碳量。由此可知, 用废弃混凝土作为制造水泥的原料时, 二氧化碳的排放量明显减少了。二氧化碳是温室效应的主要原因, 其减少降低了温室效应, 对环境的保护作用是肯定的。

m3

综上所述, 当利用废弃混凝土作再生集料时, 无论是在原料上, 还是在产生的气体排放上, 其优势相对于传统的混凝土制作工艺来说都是十分明显的。在石灰石的用量以及二氧化碳的排放上尤为明显。二氧化碳作为温室气体, 是产生温室效应的主要元凶, 减少二氧化碳的产生对改善生态环境有绝对的促进作用。所以, 再生混凝土对资源的节约和环境的保护作用是肯定的。但是值得一提的是, 在利用废弃混凝土的同时, 需要投入相应的人力成本, 原因是目前的技术无法完成分拣混凝土中杂质的工作。因此, 需要投入更多的研发成本, 需要政府的支持和鼓励。

5 总结

随着我国经济水平突飞猛进的增长, 人口的日益增加, 所需要的住房数量也随之上升, 混凝土使用量逐年增多, 但由于技术限制, 废弃混凝土也将随时间的推移而日渐增多, 从而引发各种社会、环境和资源问题。人类日益增长的房屋需求和混凝土的浪费问题日益突出。当前, 我国的废弃混凝土处理还未取得较大成就, 废弃混凝土再利用仍将继续成为我国科学研究的主要方向之一。希望我国能早日建立起废旧混凝土再利用的相关体系和相关法律法规, 在可持续发展战略上迈出重要一步。[ID:003436]

参考文献

[1]吴中伟.绿色高性能混凝土与科技创新[J].建筑材料学报, 1998, 1 (1) :1-5.

[2]林宗寿, 刘顺妮, 张小伟.关于环境材料及其评价方法的研究[J].环境科学进展, 1998, 19 (6) :70-75.

[3]邓寿昌, 张学兵, 罗迎社.废弃混凝土再生利用的现状分析与研究展望[J].混凝土, 2006, 28 (11) :20-24.

[4]廖春林, 王玲, 邓建, 等.废弃混凝土再生利用探讨[J].建材世界, 2007, 28 (4) :67-69.

[5]王程, 施惠生.废弃混凝土再生利用技术的研究进展[J].材料导报, 2010, 24 (1) :120-124.

废弃混凝土 第7篇

陶瓷业作为传统工业发展十分迅速。但陶瓷产生的大量的建筑垃圾风化十分艰难, 不仅占用土地而且影响环境美观。如果将废弃陶瓷进行加工, 作为人工骨料代替混凝土中的天然骨料, 就可以缓解我国天然砂石的严重匮乏同时也能减少建筑垃圾, 一举多得。

目前关于再生混凝土的研究主要集中在采用废弃的混凝土或者砌块作为替代品来使用, 在废弃陶瓷方面还是一片空白。所以本文通过对不同骨料替代率的陶瓷再生混凝土简支梁正截面性能研究填补该项空白, 为陶瓷混凝土的应用奠定基础。

2 试验概况

2.1 试验材料

试验所用混凝土设计配制强度为C30, 废弃陶瓷经过了人工的破碎、筛分、清洗等工作, 加工好的废弃骨料粒径为5-20mm, 普通骨料粒径也为5-20mm, 砂采用的沙河的中砂, 普通自来水, 水泥为太行牌的普通硅酸盐32.5级水泥。

2.2 混凝土配合比

本次试验一共制作了5根编号为BM1-BM5的混凝土梁, 替代率依次为0%、30%、50%、70%、100%。

2.3 试件设计及制作

本次试验所考虑的主要变化参数为再生骨料取代率。梁的构造图见图1

3试验结果处理与研究

5根梁从开始加载到梁加载破坏的过程基本相似, 所用梁的破坏过程符合适筋梁且所用梁的加载过程可分为比例阶段, 带裂缝工作阶段和破坏阶段三个阶段。试验过程描述如下所示:

3.1 平截面假定分析

本次试验选取了在几个不同荷载作用下的跨中混凝土梁截面的应变值随梁截面高度的变化曲线。由BM1-BM5的变化曲线可知: (1) 相同荷载作用下随着陶瓷替代率的不断增加, 混凝土的应变值有所增加, 但增加的幅度不大。 (2) 不同替代率的陶瓷再生混凝土梁与普通混凝土梁随截面高度的应变的变化规律保持一致。因此陶瓷再生混凝土的平截面假设成立。

3.2 跨中挠度分析

由图2跨中挠度随荷载的变化曲线可知:5根梁在混凝土开裂前均保持比例阶段。开裂后应变增长速度快。当荷载继续增加使钢筋屈服后, 荷载增加更加缓慢, 跨中的挠度增长迅速。5根梁的应力-应变曲线基本保持一致, 但陶瓷再生混凝土梁的挠度增长速度快且相同荷载下挠度要不普通混凝土的更大。

3.3 跨中钢筋应变分析

各梁跨中钢筋应变随荷载的变化曲线如图3所示, 从图中可以看出, BM1-BM5钢筋的屈服荷载依次为65k N、55k N、52k N、50k N、47k N, 极限承载力依次为115k N、112k N、110k N、110k N、108k N。由此可见替代率越大钢筋越早进入屈服, 且替代率影响钢筋混凝土梁的极限承载力。随着替代率的加大, 梁的承载力下降且钢筋的应变值由逐渐增大的趋势。经过计算发现陶瓷再生混凝土梁的极限承载力的计算符合现行规范。所以在工程应用中陶瓷再生混凝土梁的极限承载力的可以应用现行规范进行计算。

3.4 裂纹的开展与分布

5根梁的裂纹开展与分布基本相同, 在跨中裂纹的开展与梁截面基本平行, 三分点加载处梁裂缝开展方向为斜裂缝。裂缝的开展初期在梁的底部, 随着荷载的增大在加载处截面出现了斜向裂缝。但陶瓷再生混凝土梁与普通混凝土梁的裂缝的开展与分布也存在差异, 含再生骨料梁的裂缝开展较普通混凝土梁的早且随着替代率的增加, 混凝土梁的裂缝的最大跨度也在增大。

4 结论

由平截面假定分析、跨中挠度分析、跨中钢筋应变分析与裂纹的开展与分布可以看出再生混凝土梁的与普通混凝土梁的试验所得数据及其变化规律基本相同, 差异性表现在替代率的增加会导致跨中挠度增长变快、裂缝开展变早、跨中钢筋过早进入屈服且应变值变大。因此再生混凝土梁在今后的应用中应当从控制这些变化因素入手。

此外笔者还进行了试验和理论值的对比分析, 分析后发现:现行的混凝土规范与公式适合计算再生混凝土梁的极限承载力, 而对于裂缝与挠度的验算需要进行修正。

参考文献

[1]董峰, 郝洪顺, 崔文亮等.陶瓷工业固体废弃物的同收再利用[J].硅酸盐通报, 2006.25 (3) :124-127.

[2]Senthamarai R M, Manoharan P D, Gobinath D.Con-Crete made from ceramic industry waste:Durability properties[J].Construction and Building Materials, 2011, 25:22413-2419.

废弃混凝土 第8篇

关键词：废弃混凝土,透水砖,透水砖的配合比,透水性

0 引言

透水砖起源于荷兰,一般具有良好的透水性、保水性,其在满足强度要求的同时,还需要保持一定的贯通孔隙来满足透水性要求的砖。因此在配制时除了选择合适的原材料外,还要通过配合比设计、制备工艺、外加剂来满足强度和孔隙率的要求。目前,市场上研制的透水砖按材质分有三大类:混凝土透水地砖、陶瓷透水地砖、自然砂透水地砖。它们所用原材料不同,生产工艺方式不同,但透水原理、透水性能及制作方法基本相同。

利用废弃混凝土作骨料制作透水砖,本着以回收废弃混凝土用于生产,减少建筑垃圾,循环再生资源,进而变废为宝,做到节能减排为目的,另外,透水砖与普通路面砖相比具有更强的透水性,为路面积水提供大面积的渗水通道,减轻地下输水管道的输水压力,充分体现了低碳环保、循环再生的研究理念。本文主要研究废弃混凝土的掺量及各种指标或配比对混凝土透水砖的透水性及强度发展规律的影响,以及不同施工方式及养护方式对混凝土透水砖的强度贡献,得出最优配比。

1 透水混凝土的结构特征

透水混凝土是由水、水泥、粗骨料、外加剂等组成的,采用单一粒径粗骨料作为骨架,目的是使骨料间造出大的连通孔径,水泥浆作为胶凝层包裹在粗骨料颗粒的表面,骨料颗粒通过硬化的水泥浆薄层胶结而形成多孔的堆积结构[1](图1),因此混凝土内部存在着大量的连通孔隙,且多为直径超过1mm的大孔。在雨天或路面积水时,水能沿这些贯通的孔隙通道顺利渗入地下,因此具有良好的透水性和透气性。

2 可行性分析

再生骨料具有孔隙率高、密度小、吸水性大、强度较低等特点[2]。废弃混凝土通过人工粉碎后,大致呈现出三种状态;水泥块、旧骨料、水泥块与旧骨料相结合。其中水泥块部分本身强度最低,表面易出现裂纹,且吸水率较大,对混凝土整体强度贡献和水泥水化过程的影响偏于不利,而旧骨料部分则与新骨料性质接近,水泥块与旧骨料结合的部分则介于两者之间,由于废弃混凝土与天然骨料之间存在强度及吸水率等方面的差异,以废弃混凝土替代部分骨料必然会对强度等各种物理性能有所影响,但是由于透水混凝土强度破坏形态主要为节点破坏,天然骨料在混凝土达到破坏极限时并未能完全发挥其强度,由此,在一定范围内可以通过设计用部分废弃骨料取代天然骨料制作透水混凝土。

3 设计思路

废弃混凝土经过破坏、分级和按一定比例与级配混合形成再生混凝土骨料,以普通硅酸盐水泥为胶结材料,通过搅拌、成型养护等工艺以及水灰比、骨料粒径、配合比、取代比的调控,制作出废弃混泥土透水砖。并进行试验测定各项指标(抗压强度、透水系数等),通过比较分析得出最佳制作条件。试验阶段分为:(1)初步试验,主要研究透水混凝土的物理性能发展规律;(2)强化试验,基于初步试验结果来调整配合比、改善施工工艺及养护方式。

4 试验方案及数据整理与分析

本文利用数理统计所提出的正交试验方法,对透水砖配比及性能的试验方案进行设计,用部分试验来代替全面试验,通过对部分试验结果的分析,了解全面试验的情况,对实验结果采用极差分析法,便于研究各因素对实验结果影响的主次顺序,判断其对试验指标影响的显著程度,以及指标随因素变化的规律和趋势,如表1。

由表2知,对于抗压强度的各影响因素中极差最大的是骨胶比,骨胶比愈小强度愈大,这与骨料表面的胶结情况有关,骨胶比控制着骨料和水泥胶凝材料的相对用量,随着骨胶比的减小,水泥胶凝材料用量相对增加,在搅拌过程中,骨料表面附着的胶凝层较厚,此时骨料间节点的连结也更为牢固,强度更高,但同时,随着胶凝层变厚,骨料间连通空隙被胶凝层填充,透水性将有所降低,在强度和透水性之间不可能同时达到最优,故配比的选取因在两者之间取得平衡。

其次是废弃混凝土和水灰比的影响,这两个因素的影响存在着交互作用,废弃混凝土的吸水率比天然骨料大,在拌合过程中,废弃混凝土将不断从其表面的胶凝层中吸收水分,间接减小理论水灰比,进而通过影响水泥水化工程而影响强度,并且废弃混凝土掺量越大,强度降低越大。另外,粒径在本实验中其影响最不明显,主要是以下原因:骨料粒径小的,密实度大,传力路径较多,有利于抗压,另一方面,粒径小比表面积增大,表面平均胶凝层偏薄,不利于节点连结,胶凝层厚度和密实度之间相互制约,其中一方偏于有利则另一方偏于不利,且由于本试验选取粒径范围间差异较小,粒径的影响并不明显。

空隙率和透水性在不同粒径范围影响下,透水混凝土的透水系数与空隙率有着良好的相关性,透水系数随着空隙率的增大而增大,随着透水混凝土空隙率的增大,混凝土内部连通孔隙通道随之增多,水流的实际过水断面面积增加,且水流受到的内部骨料摩擦阻力减小,从而导致水流速度加快,透水系数增大。反之,则水流速度减慢,透水系数减小[3]。并且由表2的极差分析表知,粒径的影响最为显著,粒径越大,其内部形成连通孔径也越大,由于本试验采用单一粒径骨料,内部的孔径未能得到填充,直径多为超过1mm的大孔,这部分孔径是造成空隙率大的主要原因,也是提供透水的主要通道。另外水泥胶结层硬化后内部也会产生较小毛细连通孔径,通常为0.01mm以下,且随着水灰比增大,水化后水泥中多余水(自由水和吸附水)蒸发,在水泥层中留下的微空也会增多,这部分微空在透水过程中贡献较小,可以近似忽略,然而在强度贡献中,微空的增多则会直接导致水泥胶结层强度降低,进而影响整体强度,因此这部分微空是要严格控制的,其中水灰比的调控是最为有效的方式,在保证施工和易性前提下可适当降低水灰比以减小微空的影响。

5 综合分析

各项因素对透水性及强度影响归纳如下:

抗压强度影响因素的顺序:骨胶比>废弃混凝土取代比>水灰比>粒径

透水性影响因素的顺序:粒径>骨胶比>废弃混凝土取代比>水灰比

初步试验结论:从以上试验结果得出,在合理的骨料粒径、水灰比、骨灰比等条件下,在综合考虑强度、透水性及混凝土工作性能后,我们推荐较为合理的配合必为:粒径5~10mm,水灰比0.28,骨胶比4.0,废弃混凝土掺量40%,以此优化后的配合比进行强化阶段的研究。

6 强化试验

初步试验条件下,透水混凝土的强度大多为5~15Mpa区间内,难于满足路面强度要求,为此我们对其进行了强化阶段,主要强化手段分为两个方面:(1)配比的再调整,包括引进硅灰和高效减水剂,及增加一定的砂率。(2)施工工艺及养护方式改进。

6.1 外加剂增强试验方案及试验结果

本强化试验各实验组均采用了6%的砂率,砂在搅拌过程中能起到滚珠润滑的作用,增加拌合物的和易性能,并能提高胶结层的粘聚力,增强节点连结,密实度也有所提高,对透水性则有一定的降低,因此选择合理的砂率尤为重要,目前国内大多数研究都未引进砂率,另有研究提出透水混凝土的人工砂最大掺量不宜大于10%[4]。在此研究的基础上,综合考虑强度及透水性的平衡,砂率取为6%,两个因素为变量,分别是硅灰(4%、6%、8%)和减水剂(0.8%、1.0%、1.2%),定制3*3的全面试验方案。试验方案表及结果见表3。

减水剂和硅灰的使用,使透水砖的强度有了极大的提高,尤其在掺加废弃混凝土的情况下,减水剂的使用,把被束缚在絮凝结构中的游离水释放出来,其中一部分游离水直接被废弃混凝土吸收,另外一部分则与水泥进行充分反应,提高了水化程度,而减水剂的掺加量也不宜过大,随着减水剂的增加,水泥胶凝层的流动性随之提高,流动性过大时,成型时底面容易出现沉浆现象(如图2所示),把渗水通道堵住影响透水性,另外水泥层因流浆,节点处的水泥层将变薄,不利于强度的发展,因此必须控制减水剂的用量。而硅灰是极细的玻璃球体,粒径通常为0.1~1μm,是水泥颗粒的1/50~1/100,比表面积大,因而其吸水率较大,硅灰具有很强的火山灰活性,可以与水泥水化产物ca(o H)2发生二次水化反应,生成强度更高的低碱水化硅酸钙(C-s-H),混凝土强度也得到提高[5]。

表3中试验数据显示,骨料粒径为5~10mm,第六组的试验性能最佳,抗压强度为20.47MPa,透水系数为2.79cm/s。

6.2 养护方式及骨料处理增强对比试验方案

废弃混凝土在破碎过程中容易产生细的裂纹,这部分裂纹在混凝土受力状态下,裂纹将会成为危险节点,最终会进一步发展贯通该部位的水泥成为破裂面,这种破坏形态的强度限制因素主要为废弃混凝土强度,废弃混凝土裂隙破坏先于水泥节点破坏,强度最低,为了避免这种破坏,废弃再生骨料的强化成为关键,我们采用的思路为,用一铁板覆在初步破碎后的再生骨料上并施加一定的压力推动其相互摩擦,压力及推力根据经验而定,尽量控制在即能把旧裂隙面彻底破坏,又不产生新的裂隙。经过摩擦强化后,再生骨料表面棱角不均的状况也有所改善。另外,养护方式采用普通的浸水养护和闭模洒水养护的对比,闭模条件在早期混凝土强度发展过程中起到侧限压力的作用,使骨料之间相对位置维持在比较稳定的状态,有利于提供早期粘结的有利环境。一般当混凝土超过3天强度,其抗压约为28天强度50%,继续闭模对混凝土强度影响不大。研究不同养护方式和废弃混凝土的破碎处理方式对透水砖的强度影响,采用相同的配比为:水灰比5~10,骨胶比0.28,骨胶比4.0,砂率6%,减水剂1.0%,硅灰8%,具体试验方案如下:

表4试验结果表明,在再生骨料强化及养护方式的改进下,强度有所提高,因此我们根据试验结果推荐较为合理的配比及施工方式如下:(1)粒径5~10,水灰比0.28,骨胶比4.0,砂率6%,减水剂1.0,硅灰8%,废弃混凝土掺量40%。(2)养护方式采用洒水+闭模3天,废弃骨料通过机械强化处理。

7 结论

目前,国家经济飞速发展,城市乡镇改造和建设的规模也在不断扩大,随之产生的建筑废弃物急剧增长。建筑垃圾随意处置或简单填埋,占地又污染,且破坏土壤结构,建筑废弃物的再生是实现社会可持续发展的重要途径。本文研究废弃混凝土的再生利用制作高渗透性和高强度的透水砖,用以铺设在公园、住宅区、人行道、河堤等,改善硬底化城市里雨水被阻隔渗透进土壤和补充地下水的情况。

参考文献

[1]孟宏睿,陈丽红,薛丽皎.透水混凝土的配制[J].建筑技术,2005,36卷第一期:29-36

[2]钱志民.道路再生骨料基本性能试验研究[J].公路与汽运,2010,(7):103-107

[3]张贤超高性能透水混凝土配合比设计及其生命周期环境评价体系研究,硕士学位论文,2012.5

[4]张贤超高性能透水混凝土配合比设计及其生命周期环境评价体系研究,硕士学位论文,2012.5