1 引言

隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增多，以及人為破壞等眾多因素的影響，人類的生存環(huán)境正變得越來(lái)越糟，地球已不能承載如此巨大的壓力，對(duì)建筑材料的應(yīng)用處理方式必須重新思考。而再生混凝土的推廣應(yīng)用是一個(gè)很好的解決方法，可以有效解決大量廢棄混凝土處理困難以及由此造成的生態(tài)環(huán)境日益惡化等問(wèn)題。目前，再生混凝土新技術(shù)是世界各國(guó)共同關(guān)心的課題，已成為國(guó)內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)和前沿問(wèn)題之一 。

2 目前建筑垃圾日益增長(zhǎng)，砂石材料日益缺乏的形勢(shì)

長(zhǎng)期以來(lái)，由于砂石骨料價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛易得，被認(rèn)為用之不竭、取之不盡，而造成對(duì)其肆意開(kāi)采、隨意浪費(fèi)。隨著混凝土用量的不斷增大，因開(kāi)采砂石骨料而造成的環(huán)境破壞和資源枯竭己日趨嚴(yán)重。因此，從可持續(xù)發(fā)展和資源開(kāi)發(fā)利用的角度來(lái)看，尋求天然砂石骨料的替代品已經(jīng)迫在眉睫。混凝土是世界范圍內(nèi)用量最大的人造建筑材料，一旦建筑物或構(gòu)筑物解體，它也會(huì)相應(yīng)地成為建筑垃圾的一部分。近年來(lái)，隨著我國(guó)七、八十年代建筑物的日漸淘汰更新，以廢棄混凝土為主體的建筑垃圾的產(chǎn)生和排出數(shù)量也在快速增長(zhǎng)，迫切需要解決廢棄混凝土的再生利用問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因拆除舊建筑產(chǎn)生的固體廢棄物有2億噸以上，新建建筑產(chǎn)生的固體廢棄物大約1億噸，兩項(xiàng)合計(jì)約3億噸，僅廢棄混凝土大約有l億噸左右，其巨大處理費(fèi)用和由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題十分突出。

3 廢棄混凝土生產(chǎn)再生混凝土的合理性

目前，對(duì)廢棄混凝土比較理想的處理方法有三種：

(1)填埋處理，或者用于鋪設(shè)路面，當(dāng)作地基等，這樣做雖然解決了部分的建筑垃圾，但是這樣卻是一種對(duì)資源的浪費(fèi)；

(2)可將解體混凝土作為原料通過(guò)破碎、粉磨、鍛燒來(lái)生產(chǎn)水泥；

(3)可將解體混凝土破碎并篩分成粗細(xì)骨料，用以代替部分天然骨料來(lái)配制成混凝土即再生混凝土，可節(jié)省天然的礦物資源，同時(shí)減輕固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。

4 再生骨料的特點(diǎn)

再生混凝土骨料簡(jiǎn)稱再生骨料，是指將廢棄混凝土塊經(jīng)過(guò)破碎、清洗與分級(jí)后，接一定比例與級(jí)配配合而成。

4.1再生骨料的界面特性優(yōu)點(diǎn)

(1)經(jīng)過(guò)人工和機(jī)械兩級(jí)破碎后，把與天然骨料粘結(jié)較差的水泥石，或已帶有裂紋的水泥石和天然骨料都可除去，剩下的粗骨料強(qiáng)度相對(duì)較高；

(2)再生粗骨料表面粗糙，增大了粗骨料與水泥石界面間的摩擦系數(shù)，使受壓過(guò)程中界面連接處摩擦力增大；

(3)再生粗骨料吸水率較大，相當(dāng)于一個(gè)“儲(chǔ)水罐”。在拌制混凝土的過(guò)程中吸水、儲(chǔ)水，接著在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中隨著水泥水化的進(jìn)展逐漸釋放出來(lái)，形成了一種“內(nèi)養(yǎng)護(hù)”作用。

4.2再生骨料的表面特征缺陷

(1)由于機(jī)械加工而成導(dǎo)致顆粒棱角多且表面粗糙；

(2)由于組分中還含有硬化水泥砂漿，再加上混凝土在破碎過(guò)程中因損傷在內(nèi)部累積大量微裂紋：

(3)由于孔隙率大導(dǎo)致吸水率大；

(4)由于空隙率高使堆積密度小；

(5)由于本身強(qiáng)度較天然骨料低，導(dǎo)致壓碎指標(biāo)高。為了提高再生混凝土的性能，有必要對(duì)再生骨料進(jìn)行性能改善處理。

5 再生混凝土的特點(diǎn)

再生骨料混凝土簡(jiǎn)稱再生混凝土，它是指將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再生混凝土的生態(tài)發(fā)展優(yōu)勢(shì)

從混凝土生產(chǎn)而言，每立方米普通混凝土需要砂石骨料近2000kg，用廢棄混凝土做再生骨料替代天然骨料，可以有效減少混凝土工程對(duì)天然砂石的開(kāi)采，可以從根本上解決天然骨料日益缺乏以及大量砂石開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，保護(hù)人類的生存環(huán)境，保證人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。另外，每立方米普通混凝土需要400--500kg的水泥，而水泥煅燒更是需要品位高的石灰石，當(dāng)廢棄混凝土用作制造水泥的原料時(shí)，除可節(jié)省62％石灰石資源外，還可節(jié)約制造水泥的優(yōu)質(zhì)石灰石60％、粘土40％和鐵粉35％的資源，同時(shí)可減少20％的CO₂排放量。因此再生混凝土是一種新型的綠色混凝土。

5.2再生混凝土在應(yīng)用中存在的問(wèn)題

雖然再生混凝土在生態(tài)、環(huán)保及循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面具有重要意義，但在應(yīng)用方面還存在著許多的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)再生骨料表面不可避免地會(huì)帶有一部分舊的水泥砂漿，造成再生混凝土中再生骨料與新砂漿間會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)薄弱區(qū)，使再生混凝土整體性能受到影響。

(2)再生混凝土原料生產(chǎn)加工過(guò)程中，會(huì)摻入多種固體垃圾，帶來(lái)不可避免的有害雜質(zhì)。

(3)在原始混凝土使用過(guò)程中，外部環(huán)境已對(duì)混凝土有一定的侵蝕，使其各組分品質(zhì)下降，會(huì)對(duì)其后生產(chǎn)的再生混凝土造成影響。

(4)由于原始混凝土在使用壽命期間，承擔(dān)著其必須承擔(dān)的各種荷載，因其長(zhǎng)期處于受力狀態(tài)，其材料總體性能已不如原先，用它生產(chǎn)的再生混凝土在各方面性能不能保證，如抗?jié)B性、抗凍性、抗碳化能力、收縮、徐變和抗氯離子滲透性等耐久性能均還不夠理想。

(5)原始混凝土使用水泥品種不一，且其中添加有不同種類的添加劑、摻合料，在再生混凝土中二次混合使用，可能會(huì)對(duì)再生混凝土產(chǎn)生不利影響。

(6)從純經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的角度來(lái)講，制造再生混凝土的能量消耗并不比使用天然骨料節(jié)省，相反還要耗費(fèi)一定的機(jī)械設(shè)備和人力，總體上講目前再生骨料混凝土的生產(chǎn)是無(wú)利可圖的。

6 再生骨料生產(chǎn)工藝

目前再生骨料的加工方法主要是將切割破碎設(shè)備、傳送機(jī)械、篩分設(shè)備和清除雜質(zhì)的設(shè)備有機(jī)地組合在一起，共同完成破碎、篩分和除去雜質(zhì)等工序，最后得到符合質(zhì)量要求的再生細(xì)骨料和再生粗骨料。由于廢棄混凝土來(lái)源、組成的多樣性，使再生骨料的試驗(yàn)研究具有離散性，至今沒(méi)有形成統(tǒng)一的再生骨料破碎方式以及分類標(biāo)準(zhǔn)。具有代表性的再生骨料生產(chǎn)工藝流程可分為以下三個(gè)階段：

(1)預(yù)處理破碎階段。除去廢棄混凝土中的其他雜質(zhì)，先用破碎機(jī)將混凝土塊破碎成約40mm粒徑的顆粒，再用顎式破碎機(jī)破碎成顆粒更小的骨料。

(2)強(qiáng)化處理階段。混凝土塊在強(qiáng)化處理設(shè)備內(nèi)高速飛轉(zhuǎn)，使其相互碰撞、摩擦，除去附著于骨料表面的水泥漿和砂漿，改善骨料的表面情況。

(3)篩分階段。最終的材料經(jīng)過(guò)過(guò)篩，除去水泥和砂漿等細(xì)小顆粒，最后得到再生骨料。

7 再生骨料性能改善

隨著現(xiàn)代化混凝土新技術(shù)的發(fā)展，許多研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)再生骨料進(jìn)行形貌和強(qiáng)化處理后，配制成的混凝土各方面性能都有較大提高，目前的處理方法主要有：

(1)機(jī)械處理。機(jī)械處理的目的在于破壞弱的再生碎石顆粒和除去粘附于再生碎石顆粒表面的水泥砂漿。目前，國(guó)內(nèi)外采用的再生骨料機(jī)械強(qiáng)化方法主要有立式偏心輪高速研磨法、臥式強(qiáng)制研磨法、加熱研磨法以及磨內(nèi)研磨法等幾種方法。但這些方法有工藝復(fù)雜、設(shè)備龐大、動(dòng)力消耗大、設(shè)備磨損大、不易推廣應(yīng)用等缺點(diǎn)。

(2)化學(xué)處理。化學(xué)處理就是利用化學(xué)漿液對(duì)再生骨料進(jìn)行浸漬、淋洗、干燥等處理，或直接填充再生骨料的孔隙；或與骨料中某些成分反應(yīng)的生成物能填充再生骨料的孔隙；或漿液能將再生骨料本身微細(xì)裂紋粘合等。常見(jiàn)的化學(xué)漿液有：聚合物、有機(jī)硅防水劑、純水泥漿、水泥外摻礦粉、水泥外摻一級(jí)粉煤灰。但是，從已有的研究成果來(lái)看，化學(xué)漿液浸漬再生骨料的強(qiáng)化方法對(duì)再生混凝土性能的實(shí)際效果還有待進(jìn)一步研究。

(3)用機(jī)械強(qiáng)化與化學(xué)強(qiáng)化相結(jié)合的方法處理再生粗骨料，可明顯提高再生粗骨料的品質(zhì)。

(4)其他處理方法。再生骨料混凝土中摻入膨脹劑，與僅使用硅酸鹽水泥的再生骨料混凝土相比，抗壓強(qiáng)度提高6％～22％，在內(nèi)摻10％膨脹劑的條件下，晚期抗壓強(qiáng)度有較大的增長(zhǎng)；另外，在拌制再生骨料混凝土?xí)r，將超塑化劑與再生骨料一起拌合，經(jīng)超塑化劑改性后，再生混凝土的強(qiáng)度雖然略低于天然骨料混凝土，但比未改性的再生混凝土強(qiáng)度要高 。

8 再生混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)

(1)基于高效減水劑的再生混凝土配合比設(shè)計(jì)。通過(guò)加入高效減水劑來(lái)補(bǔ)償再生骨料高吸水率帶來(lái)的和易性降低。其中不同的高效減水劑的用量和再生骨料的飽和面干吸水率之間存在不同的補(bǔ)償關(guān)系，必須經(jīng)和易性試驗(yàn)驗(yàn)證，并應(yīng)用恒定水量法調(diào)整膠凝材料用量達(dá)到強(qiáng)度要求。

(2)基于正交試驗(yàn)的再生混凝土配合比設(shè)計(jì)。

一般考慮的正交試驗(yàn)因素為水膠比、再生骨料取代率、砂率、礦物摻合料等。單位體積用水量需增加再生骨料浸泡l5分鐘后的需水量。盡管由再生骨料生產(chǎn)的再生混凝土的力學(xué)性能和耐久性較普通混凝土差，但是通過(guò)改進(jìn)配合比設(shè)計(jì)并減小水膠比、摻加粉煤灰、改善骨料顆粒級(jí)配等措施可以改善再生混凝土的力學(xué)性質(zhì)和耐久性。

9 結(jié)論

作為一種新型綠色環(huán)保建筑材料，盡管再生混凝土還有著許多不足之處，但它卻能夠從根本上解決廢棄混凝土的出路問(wèn)題，可以消除廢棄混凝土造成的環(huán)境污染，可以節(jié)約天然骨料資源，在其向現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用中還會(huì)產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，并符合國(guó)家節(jié)能減排、綠色、可持續(xù)發(fā)展的要求，其產(chǎn)業(yè)化前景也相當(dāng)?shù)膹V闊，對(duì)這方面的研究將會(huì)不斷的加深，對(duì)外加劑技術(shù)等也將是一個(gè)比較大的挑戰(zhàn)，隨著這方面研究的深入，外加劑商家也會(huì)相應(yīng)的跟上腳步，跟混凝土設(shè)計(jì)人員一起努力，為建筑垃圾的回收利用做出更大的貢獻(xiàn)。