混凝土結(jié)構(gòu)能再生利用嗎

1、混凝土能再生利用嗎土木 091 周騫 200911003113摘要：通過大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)分析與研究，對(duì)再生混凝土結(jié)構(gòu)性能研究和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜 述，并結(jié)合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，分析了再生混凝土結(jié)構(gòu)性能研究及應(yīng)用發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：廢舊混凝土 ；再生利用；環(huán)境保護(hù)；可持續(xù)發(fā)展引言隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)建筑材料的需求量急劇增加。目前，全世界混凝土的需求量約為28億立方米，而我國(guó)的混凝土年需求量達(dá)到13億14億立方米，占世界總量的45 %。在混凝土原材料中，骨料占混凝土總量的75 %左右，而骨料的來源主要是開山取石并將其加工成砂石料，或者挖取河道中的砂、卵石及礫石。這樣，使自然環(huán)境遭到破壞，也 嚴(yán)重影響了

2、建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。生產(chǎn)混凝土需要消耗水泥和砂石，而生產(chǎn)水泥要排放大量的二氧化碳、硫化物、氮化物及其他有害氣體和粉塵。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前每年產(chǎn)生的建筑垃圾達(dá)到1億噸左右，長(zhǎng)期積累的建筑廢棄物高達(dá)數(shù)億噸。廢棄混凝土的來源廣泛，數(shù)量也非常驚人。絕大部分廢棄混凝土未經(jīng)任何處理，有的露天堆放，有的填埋于地勢(shì)低洼之處，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。將其運(yùn)送到郊外掩埋，不僅要花費(fèi)大量的運(yùn)費(fèi)， 還會(huì)造成二次污染。如果將這些廢棄混凝土收集加工后再生利用，不但可以節(jié)約天然資源，而且減少了環(huán)境污染，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。一再生混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀1.1國(guó)外情況廢棄混凝土的再利用最早開始于歐洲。第二次世界大戰(zhàn)后，前

3、蘇聯(lián)、德國(guó)、日本等國(guó)家對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行了開發(fā)研究和再生利用。早在1976年，以當(dāng)時(shí)的西德、比利時(shí)和荷蘭為主，成立了“混凝土解體與再利用委員會(huì)”，開始研究廢棄混凝土的再利用。至 2000年，荷蘭的建筑廢棄物回收率高達(dá) 90%;德國(guó)將再生混凝土應(yīng)用于公路路面。美國(guó)從1982年起，在ASTMC33 82混凝土骨料標(biāo)準(zhǔn)中，將破碎的水硬性水泥混凝土包含進(jìn)了粗骨料中。同時(shí) 美國(guó)軍隊(duì)工程師協(xié)會(huì)也在有關(guān)規(guī)范和指南中，鼓勵(lì)使用再生混凝土骨料。在美國(guó)的道路建設(shè)中，50%采用瀝青混凝土再生料，直接建設(shè)成本下降20%A上，既節(jié)約了能源，也保護(hù)了環(huán)境， 產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益。日本在1977年就制定了再生骨料和再生混凝土

4、規(guī)范，隨后在各地建設(shè)了建筑垃圾物再生利用工廠，生產(chǎn)再生水泥和再生骨料。于1996年制定了旨在推動(dòng)建筑副產(chǎn)品再利用的“再生資源法”，規(guī)定建筑施工中的渣土、混凝土塊等建筑垃圾，必須要經(jīng)過專門的再生資源化設(shè)施處理，為建筑垃圾的資源化利用提供了法律和制度的保障。目前，日本對(duì)建筑垃圾的再生利用率高達(dá)70%廢棄混凝土的利用率則更高。1.2國(guó)內(nèi)情況我國(guó)幅員遼闊、地大物博，在短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)混凝土骨料的缺乏。但是，建筑垃圾帶來的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。我國(guó)對(duì)再生混凝土的研究起步比較晚，還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，數(shù)十所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開展了對(duì)再生混凝土的研究和技術(shù)開發(fā)。目前，已經(jīng)開始利用城市垃圾生產(chǎn)燒結(jié)磚，將廢棄混凝土用于

5、道路工程的基層、面層、土基及防護(hù)工程。我國(guó)政府高度重視對(duì)建筑垃圾的循環(huán) 再利用，在中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略中， 對(duì)廢棄物再生利用的相關(guān)技術(shù)與示范工程項(xiàng)目給予政策與資金支持，鼓勵(lì)利用建筑垃圾生產(chǎn)新型建筑材料。二再生混凝土的特性再生骨料混凝土是將舊建筑物上拆除下來的廢棄混凝土塊破碎、清洗和分級(jí)后，按一定比例相互配合后形成再生骨料， 部分或全部代替天然骨料，加入水泥砂漿拌制的混凝土 1 。再生混凝土的特性與再生骨料的加工工藝、基體混凝土的強(qiáng)度、配合比及替代率等因素密切相關(guān)。與天然骨料混凝土相比，再生混凝土具有下列特性：(1) 在用水量相同的情況下，再生混凝土的坍落度減小，流動(dòng)性變差。主要原因是再生 骨料表面粗

6、糙，吸水率大，使得再生混凝土的流動(dòng)性變差，坍落度減小。同時(shí)，由于骨料表 面粗糙，增大了再生混凝土拌合物的摩擦阻力，使再生混凝土的保水性和粘聚性增強(qiáng)。(2) 由于孔隙率及滲透性較高，再生混凝土的抗硫酸鹽和酸侵蝕性與天然骨料混凝土相 比稍差?？梢該郊臃勖夯襾頊p少硫酸鹽的滲透，提高再生混凝土的抗侵蝕性。(3) 再生混凝土的干縮性和徐變比普通混凝土增加40 %80 %2。干縮性的增大值取決于基體混凝土的性能、 再生骨料的品質(zhì)及混凝土配合比。粘附再生骨料顆粒的水泥漿含量越高，再生混凝土的干縮率越大。(4) 再生混凝土的彈性模量低，為普通混凝土的70 %80 %其原因可能是再生骨料混凝土的骨料中有大量的舊

7、砂漿附著，導(dǎo)致其彈性模量低，變形大。可以加入塑化劑，改善其變形性能，提高彈性模量。三 再生混凝土的經(jīng)濟(jì)效益分析循環(huán)經(jīng)濟(jì)的建立原則是“減量化、再利用、再循環(huán)”，其通過充分利用自然資源，回收利用廢棄物再生利用水平，在生產(chǎn)和消費(fèi)過程中最大限度地降低污染，減少?gòu)U棄物的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，打破了傳統(tǒng)“大量生產(chǎn)、大量浪費(fèi)、大量廢棄”的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式。廢棄混凝土的回 收利用就是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的體現(xiàn)。一個(gè)地區(qū)廢棄混凝土回收利用的主要影響因素有：地區(qū)人口密度和城市化水平、天然集料富余程度、廢棄混凝土回收利用的設(shè)備及工藝技術(shù)水平，以及國(guó)家和地區(qū)對(duì)廢棄混凝土回收利用的政策法規(guī)和財(cái)政稅收上的扶持程度。1. 地區(qū)人口密度和城

8、市化水平。地區(qū)人口密度和城市化水平的提高使城市廢棄混凝土的數(shù)量不斷增加。而城市規(guī)劃中規(guī)定了建筑垃圾堆放場(chǎng)所的位置和數(shù)量，直接影響了廢棄混凝土的清運(yùn)和處理成本，對(duì)廢棄混凝土的再生利用產(chǎn)生不利影響。2. 天然集料富余程度。天然集料的富余程度和儲(chǔ)存量是推動(dòng)再生集料和再生混凝土應(yīng)用的最大動(dòng)力。日本、丹麥、荷蘭等一些石料緊缺的國(guó)家，因而對(duì)廢棄混凝土中回收利用再 生集料十分重視，同時(shí)，廢棄混凝土的回收利用與環(huán)境保護(hù)緊密相連。如果在獲得天然集料的同時(shí)無限制的開山采石，雖然可以獲得價(jià)格較低的天然集料，但這不僅嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，長(zhǎng)此以往，更不利于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。3. 廢棄混凝土回收利用工藝技術(shù)水平。要實(shí)現(xiàn)廢棄

9、混泥土的回收與再利用，必須通過技術(shù)手段去完成，而工藝技術(shù)水平的高低、設(shè)備的選擇都會(huì)影響到廢棄混泥土的可回收性和 回收效益。便捷高效的廢棄混泥土破碎篩分工藝、科學(xué)合理的再生混凝土技術(shù)才能減少回收利用的成本，提高回收的利潤(rùn)。4. 國(guó)家和地區(qū)的政策法規(guī)對(duì)廢棄混凝土回收利用和財(cái)政稅收上的扶持程度。法律應(yīng)出臺(tái)有關(guān)對(duì)廢棄混凝土的回收利用和施工場(chǎng)所零排放(無垃圾)等一些規(guī)定政策，去促進(jìn)廢棄混凝土和其他建筑垃圾的再利用。而目前國(guó)家的鼓勵(lì)資源綜合利用的政策和財(cái)政稅收上的扶 持，相應(yīng)的也減少了業(yè)主和對(duì)拆除舊建筑的費(fèi)用支出，對(duì)再生集料的成本得以有效降低，使再生集料的成本和天然集料具有同等的競(jìng)爭(zhēng)力。盡快就再生混凝土集

10、料制定集料標(biāo)準(zhǔn)、再生 混凝土制品標(biāo)準(zhǔn)等去更好的開發(fā)利用廢棄混泥土。四再生混凝土結(jié)構(gòu)研究前景展望由前面所述可見，再生混凝土結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外已初步取得了一些研究成果。但是，關(guān)于這方面的基礎(chǔ)理論研究還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，國(guó)內(nèi)更是處于起步階段，因此仍需加強(qiáng)對(duì)再生混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行更深入和更系統(tǒng)的研究。這對(duì)于其在工程上的推廣和應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意 義。為了推廣再生混凝土的應(yīng)用，就當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，作者認(rèn)為，還有以下幾點(diǎn)需要進(jìn)一步深入研究：1）關(guān)于再生混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形性能（撓度及裂縫寬度等）和長(zhǎng)期性能（耐久性）的研究和設(shè)計(jì)方法有待于進(jìn)一步的研究。2）關(guān)于再生混凝土組合結(jié)構(gòu)（如：再生混凝土組合樓板、型鋼一再生混

11、凝土組合梁、鋼管 再生混凝土柱、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約束再生混凝土柱）的研究及設(shè)計(jì)方法有待于進(jìn)一步的研 究。3）關(guān)于再生混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗沖切承載力和抗震性能的研究和設(shè)計(jì)方法有 待于進(jìn)一步的研究。4）關(guān)于再生混凝土結(jié)構(gòu)有關(guān)通用設(shè)計(jì)規(guī)程、應(yīng)用規(guī)范、施工和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的研究和編制。五再生混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用前景展望國(guó)內(nèi)外的研究成果已表明，再生混凝土基本能滿足普通混凝土的性能要求，應(yīng)用于一般工程結(jié)構(gòu)是完全可行的。 然而，目前國(guó)內(nèi)再生混凝土的應(yīng)用并不樂觀，大多數(shù)應(yīng)用在非承重的次要結(jié)構(gòu)中。分析其原因主要有兩方面， 一方面經(jīng)濟(jì)性是阻礙再生混凝土大規(guī)模推廣應(yīng)用 的主要原因之一。由于再生骨料的生產(chǎn)要耗費(fèi)較多的人

12、力、物力，致使目前的再生混凝土的生產(chǎn)成本高于天然骨料混凝土。但是，隨著社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性的概念也會(huì)隨之變化。對(duì)再生混凝土的經(jīng)濟(jì)分析應(yīng)當(dāng)從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效 益上進(jìn)行綜合考慮；同時(shí)，為了使廢棄混凝土實(shí)現(xiàn)再生和高效利用，必須采取措施降低再生混凝土的造價(jià)。另一方面是再生混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用缺少相應(yīng)的規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。人們傳統(tǒng)地認(rèn)為，再生混凝土的質(zhì)量達(dá)不到工程要求，擔(dān)心應(yīng)用于工程中出問題， 即人們對(duì)再生混凝土應(yīng)用技術(shù)的可信度不高，這主要是由于目前再生混凝土的應(yīng)用大多處于試驗(yàn)、謹(jǐn)慎使用的狀態(tài)，從技術(shù)上說，是缺少較完善的技術(shù)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)，再生混凝土技術(shù)還沒有形成一套成熟、完善的

13、系統(tǒng)造成的。但隨著人們的環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性的概念的變化和再生混凝土技術(shù)的不斷完善，再生混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景還是相當(dāng)樂觀的。就當(dāng)前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀，作者認(rèn)為， 還以下幾方面可大力推廣應(yīng)用再生混凝土結(jié)構(gòu)：1）再生混凝土在墻體工程中的應(yīng)用。由于再生混凝土容重比天然混凝土小，隔熱、隔聲性 能比較好，因此，再生混凝土砌塊、 再生混凝土條板的應(yīng)用在墻體中是比較合理的。尤其是 再生混凝土墻板的厚度較薄，可以有效地降低住宅建筑墻面積的占用率。2）再生混凝土在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用。在基礎(chǔ)工程中所采用的混凝土強(qiáng)度往往并不高，一般為C30左右，這對(duì)再生混凝土而言是很容易達(dá)到的。通過合理配制的再生混凝土能夠達(dá)到普通混凝

14、土的性能要求，所以其應(yīng)用于基礎(chǔ)工程中是可行的。3）再生混凝土在道路工程中的應(yīng)用。再生混凝土可用于鋪設(shè)道路的基層和面層。4）再生混凝土在組合結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。如：再生混凝土組合樓板、型鋼一再生混凝土組合梁、鋼管再生混凝土柱、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約束再生混凝土柱。六結(jié)語既能減輕廢棄混凝土對(duì)環(huán)境再生混凝土技術(shù)能夠從根本上解決廢棄混凝土的出路問題，的污染，又能節(jié)省天然骨料資源，緩解骨料供求矛盾，減少自然資源和能源的消耗，具有顯 著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，是發(fā)展綠色混凝土的主要途徑之一。再生混凝土在我國(guó)推廣應(yīng)用需要全社會(huì)的努力，也十分需要政府的產(chǎn)業(yè)政策扶持和國(guó)家的法律法規(guī)保障。政府可通過設(shè)立專項(xiàng)資金資助再生混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深入和更系統(tǒng)的研究。通過加強(qiáng)立法，利用經(jīng)濟(jì)杠桿的調(diào)節(jié)作用制定再生混凝土推廣應(yīng)用的強(qiáng)制性措施。國(guó)內(nèi)外對(duì)再生混凝土材料性能和結(jié)構(gòu)行為的研究成果已初步表明，合理設(shè)計(jì)的再生混凝土結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到普通混凝土結(jié)構(gòu)的