对再生混凝土前景的一点展望

1 引言

随着世界各国经济的发展、人口的增多，以及人为破坏等众多因素的影响，人类的生存环境正变得越来越糟，地球已不能承载如此巨大的压力，对建筑材料的应用处理方式必须重新思考。而再生混凝土的推广应用是一个很好的解决方法，可以有效解决大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题。目前，再生混凝土新技术是世界各国共同关心的课题，已成为国内外工程界和学术界关注的热点和前沿问题之一 。

2 目前建筑垃圾日益增长，砂石材料日益缺乏的形势

长期以来，由于砂石骨料价格低廉、来源广泛易得，被认为用之不竭、取之不尽，而造成对其肆意开采、随意浪费。随着混凝土用量的不断增大，因开采砂石骨料而造成的环境破坏和资源枯竭己日趋严重。因此，从可持续发展和资源开发利用的角度来看，寻求天然砂石骨料的替代品已经迫在眉睫。混凝土是世界范围内用量最大的人造建筑材料，一旦建筑物或构筑物解体，它也会相应地成为建筑垃圾的一部分。近年来，随着我国七、八十年代建筑物的日渐淘汰更新，以废弃混凝土为主体的建筑垃圾的产生和排出数量也在快速增长，迫切需要解决废弃混凝土的再生利用问题。据统计，我国每年因拆除旧建筑产生的固体废弃物有2亿吨以上，新建建筑产生的固体废弃物大约1亿吨，两项合计约3亿吨，仅废弃混凝土大约有l亿吨左右，其巨大处理费用和由此引发的环境问题十分突出。

3 废弃混凝土生产再生混凝土的合理性

目前，对废弃混凝土比较理想的处理方法有三种：

(1)填埋处理，或者用于铺设路面，当作地基等，这样做虽然解决了部分的建筑垃圾，但是这样却是一种对资源的浪费；

(2)可将解体混凝土作为原料通过破碎、粉磨、锻烧来生产水泥；

(3)可将解体混凝土破碎并筛分成粗细骨料，用以代替部分天然骨料来配制成混凝土即再生混凝土，可节省天然的矿物资源，同时减轻固体废弃物对环境的污染。

4 再生骨料的特点

再生混凝土骨料简称再生骨料，是指将废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后，接一定比例与级配配合而成。

4.1再生骨料的界面特性优点

(1)经过人工和机械两级破碎后，把与天然骨料粘结较差的水泥石，或已带有裂纹的水泥石和天然骨料都可除去，剩下的粗骨料强度相对较高；

(2)再生粗骨料表面粗糙，增大了粗骨料与水泥石界面间的摩擦系数，使受压过程中界面连接处摩擦力增大；

(3)再生粗骨料吸水率较大，相当于一个“储水罐”。在拌制混凝土的过程中吸水、储水，接着在混凝土养护过程中随着水泥水化的进展逐渐释放出来，形成了一种“内养护”作用。

4.2再生骨料的表面特征缺陷

(1)由于机械加工而成导致颗粒棱角多且表面粗糙；

(2)由于组分中还含有硬化水泥砂浆，再加上混凝土在破碎过程中因损伤在内部累积大量微裂纹：

(3)由于孔隙率大导致吸水率大；

(4)由于空隙率高使堆积密度小；

(5)由于本身强度较天然骨料低，导致压碎指标高。为了提高再生混凝土的性能，有必要对再生骨料进行性能改善处理。

5 再生混凝土的特点

再生骨料混凝土简称再生混凝土，它是指将再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料(主要是粗骨料)配制而成的新混凝土。

5.1再生混凝土的生态发展优势

从混凝土生产而言，每立方米普通混凝土需要砂石骨料近2000kg，用废弃混凝土做再生骨料替代天然骨料，可以有效减少混凝土工程对天然砂石的开采，可以从根本上解决天然骨料日益缺乏以及大量砂石开采对生态环境的破坏，保护人类的生存环境，保证人类社会的可持续发展。另外，每立方米普通混凝土需要400--500kg的水泥，而水泥煅烧更是需要品位高的石灰石，当废弃混凝土用作制造水泥的原料时，除可节省62％石灰石资源外，还可节约制造水泥的优质石灰石60％、粘土40％和铁粉35％的资源，同时可减少20％的CO₂排放量。因此再生混凝土是一种新型的绿色混凝土。

5.2再生混凝土在应用中存在的问题

虽然再生混凝土在生态、环保及循环经济方面具有重要意义，但在应用方面还存在着许多的问题，主要表现在以下几个方面：

(1)再生骨料表面不可避免地会带有一部分旧的水泥砂浆，造成再生混凝土中再生骨料与新砂浆间会产生粘结薄弱区，使再生混凝土整体性能受到影响。

(2)再生混凝土原料生产加工过程中，会掺入多种固体垃圾，带来不可避免的有害杂质。

(3)在原始混凝土使用过程中，外部环境已对混凝土有一定的侵蚀，使其各组分品质下降，会对其后生产的再生混凝土造成影响。

(4)由于原始混凝土在使用寿命期间，承担着其必须承担的各种荷载，因其长期处于受力状态，其材料总体性能已不如原先，用它生产的再生混凝土在各方面性能不能保证，如抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能均还不够理想。

(5)原始混凝土使用水泥品种不一，且其中添加有不同种类的添加剂、掺合料，在再生混凝土中二次混合使用，可能会对再生混凝土产生不利影响。

(6)从纯经济指标的角度来讲，制造再生混凝土的能量消耗并不比使用天然骨料节省，相反还要耗费一定的机械设备和人力，总体上讲目前再生骨料混凝土的生产是无利可图的。

6 再生骨料生产工艺

目前再生骨料的加工方法主要是将切割破碎设备、传送机械、筛分设备和清除杂质的设备有机地组合在一起，共同完成破碎、筛分和除去杂质等工序，最后得到符合质量要求的再生细骨料和再生粗骨料。由于废弃混凝土来源、组成的多样性，使再生骨料的试验研究具有离散性，至今没有形成统一的再生骨料破碎方式以及分类标准。具有代表性的再生骨料生产工艺流程可分为以下三个阶段：

(1)预处理破碎阶段。除去废弃混凝土中的其他杂质，先用破碎机将混凝土块破碎成约40mm粒径的颗粒，再用颚式破碎机破碎成颗粒更小的骨料。

(2)强化处理阶段。混凝土块在强化处理设备内高速飞转，使其相互碰撞、摩擦，除去附着于骨料表面的水泥浆和砂浆，改善骨料的表面情况。

(3)筛分阶段。最终的材料经过过筛，除去水泥和砂浆等细小颗粒，最后得到再生骨料。

7 再生骨料性能改善

随着现代化混凝土新技术的发展，许多研究发现，对再生骨料进行形貌和强化处理后，配制成的混凝土各方面性能都有较大提高，目前的处理方法主要有：

(1)机械处理。机械处理的目的在于破坏弱的再生碎石颗粒和除去粘附于再生碎石颗粒表面的水泥砂浆。目前，国内外采用的再生骨料机械强化方法主要有立式偏心轮高速研磨法、卧式强制研磨法、加热研磨法以及磨内研磨法等几种方法。但这些方法有工艺复杂、设备庞大、动力消耗大、设备磨损大、不易推广应用等缺点。

(2)化学处理。化学处理就是利用化学浆液对再生骨料进行浸渍、淋洗、干燥等处理，或直接填充再生骨料的孔隙；或与骨料中某些成分反应的生成物能填充再生骨料的孔隙；或浆液能将再生骨料本身微细裂纹粘合等。常见的化学浆液有：聚合物、有机硅防水剂、纯水泥浆、水泥外掺矿粉、水泥外掺一级粉煤灰。但是，从已有的研究成果来看，化学浆液浸渍再生骨料的强化方法对再生混凝土性能的实际效果还有待进一步研究。

(3)用机械强化与化学强化相结合的方法处理再生粗骨料，可明显提高再生粗骨料的品质。

(4)其他处理方法。再生骨料混凝土中掺入膨胀剂，与仅使用硅酸盐水泥的再生骨料混凝土相比，抗压强度提高6％～22％，在内掺10％膨胀剂的条件下，晚期抗压强度有较大的增长；另外，在拌制再生骨料混凝土时，将超塑化剂与再生骨料一起拌合，经超塑化剂改性后，再生混凝土的强度虽然略低于天然骨料混凝土，但比未改性的再生混凝土强度要高 。

8 再生混凝土配合比设计技术

(1)基于高效减水剂的再生混凝土配合比设计。通过加入高效减水剂来补偿再生骨料高吸水率带来的和易性降低。其中不同的高效减水剂的用量和再生骨料的饱和面干吸水率之间存在不同的补偿关系，必须经和易性试验验证，并应用恒定水量法调整胶凝材料用量达到强度要求。

(2)基于正交试验的再生混凝土配合比设计。

一般考虑的正交试验因素为水胶比、再生骨料取代率、砂率、矿物掺合料等。单位体积用水量需增加再生骨料浸泡l5分钟后的需水量。尽管由再生骨料生产的再生混凝土的力学性能和耐久性较普通混凝土差，但是通过改进配合比设计并减小水胶比、掺加粉煤灰、改善骨料颗粒级配等措施可以改善再生混凝土的力学性质和耐久性。

9 结论

作为一种新型绿色环保建筑材料，尽管再生混凝土还有着许多不足之处，但它却能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题，可以消除废弃混凝土造成的环境污染，可以节约天然骨料资源，在其向现实的转化应用中还会产生显著的经济效益、社会效益和生态效益，并符合国家节能减排、绿色、可持续发展的要求，其产业化前景也相当的广阔，对这方面的研究将会不断的加深，对外加剂技术等也将是一个比较大的挑战，随着这方面研究的深入，外加剂商家也会相应的跟上脚步，跟混凝土设计人员一起努力，为建筑垃圾的回收利用做出更大的贡献。