1、再生骨料發(fā)展前景及在混凝土中的運(yùn)用！2015-07-13黃清林 HYPERLINK /javascript:void(0); 商品混凝土汪軍再生骨料發(fā)展前景及在混凝土中的運(yùn)用黃清林，陳磊（嘉興市鼎業(yè)新型建材有限公司 浙江嘉興 314002）【摘要】本文針對(duì)市場(chǎng)天然資源的匱乏，再生骨料的發(fā)展前景還是有一定的市場(chǎng)，通過(guò)試驗(yàn)，論證了再生骨料在混凝土中等量替代天然骨料的可行性。【關(guān)鍵詞】再生骨料，發(fā)展前景，混凝土，運(yùn)用1前言經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程和城市建設(shè)速度的加快，使得城市中建筑廢棄物的產(chǎn)生和排出數(shù)量也在快速增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)固體廢棄物中，40%是建筑業(yè)產(chǎn)生的建筑廢棄物。其中，廢棄混凝土是

2、建筑排出量最大的廢棄物之一。歐洲國(guó)家每年排出廢棄混凝土為5000萬(wàn)噸，美國(guó)為6000萬(wàn)噸，日本約1200萬(wàn)噸。面對(duì)砂石等自然資源日益短缺、建筑廢棄物日漸增加的嚴(yán)峻形勢(shì)，各國(guó)政府和研究機(jī)構(gòu)紛紛制定政策，發(fā)展新技術(shù)，以促進(jìn)建筑廢棄物尤其是廢棄混凝土的再生利用。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始了大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，施工的建筑面積逐年遞增。資料顯示，1990年以來(lái)我國(guó)建筑施工面積和竣工面積每五年約增加一倍。1991年我國(guó)房屋施工面積4.10億平方米，竣工面積2.03億平方米；2008年房屋施工面積53.05億平方米，竣工面積22.36億平方米。據(jù)估計(jì)，每1萬(wàn)平方米建筑施工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生廢棄磚和水泥塊等建筑廢棄物約50

3、0-600噸；每拆掉1平方米混凝土建筑，就會(huì)產(chǎn)生近1噸的建筑廢棄物。假設(shè)每年拆除的建筑物的總面積僅占每年建筑施工面積的10%，那么2015年產(chǎn)生的建筑廢棄物總量將超過(guò)21億噸。1991年到2015年我國(guó)建筑廢棄物實(shí)際產(chǎn)生量及未來(lái)五年產(chǎn)量預(yù)測(cè)詳見(jiàn)圖1。2建筑廢棄物的危害及利用價(jià)值目前，我國(guó)絕大部分建筑廢棄物未經(jīng)任何處理，便被施工單位運(yùn)往郊外或鄉(xiāng)村，露天堆放或填埋，占用大量土地資源，耗用大量的征用土地費(fèi)、垃圾清運(yùn)費(fèi)等建設(shè)經(jīng)費(fèi)，同時(shí)，清運(yùn)和堆放過(guò)程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚(yáng)等問(wèn)題又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。2.1建筑廢棄物特點(diǎn)（1）數(shù)量大。每拆除一處建筑物，都會(huì)產(chǎn)生幾百?lài)嵣踔辽锨嵔ㄖU棄物。（2）普遍性

4、。所有城市在建設(shè)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生建筑廢棄物，普遍存在建筑廢棄物問(wèn)題。（3）經(jīng)常性。建筑廢棄物每天都在不間斷地產(chǎn)生。（4）污染性。建筑廢棄物對(duì)植被、耕地及環(huán)境造成污染，侵占土壤造成污染，使土壤長(zhǎng)期無(wú)法生長(zhǎng)植物。2.2建筑廢棄物的危害建筑廢棄物的危害具有廣泛性和滯后性等特點(diǎn)。主要有以下危害：（1）占用土地，降低土壤質(zhì)量，造成地表沉降。隨著城市建筑廢棄物量的增加，其堆放地點(diǎn)也在不斷增加，堆放場(chǎng)的面積逐漸擴(kuò)大，占用了大量的土地資源。同時(shí)，露天堆放的建筑廢棄物在種種外力作用下，較小的碎石塊會(huì)進(jìn)入附近的土壤，改變土壤的物質(zhì)組成，破壞土壤的結(jié)構(gòu)，降低土壤的生產(chǎn)力。由于建筑廢棄物的填埋方法是填埋8米后加埋2米土

5、層，從而造成填埋區(qū)域的地表產(chǎn)生沉降和下陷，要經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。（2）影響空氣質(zhì)量。建筑廢棄物在堆放過(guò)程中，在溫度、水份等作用下，某些有機(jī)物發(fā)生分解，產(chǎn)生有害氣體；一些腐敗的廢棄物會(huì)散發(fā)異味，其中的細(xì)菌、粉塵隨風(fēng)飄散，造成對(duì)空氣的污染；少量可燃廢棄物在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒的致癌物質(zhì)，對(duì)空氣造成二次污染。（3）對(duì)水域造成污染。建筑廢棄物在堆放和填埋過(guò)程中，由于發(fā)酵和雨水的淋溶、沖刷，以及地表水和地下水的浸泡而滲濾出的污水，會(huì)造成周?chē)乇硭偷叵滤膰?yán)重污染。廢棄物滲濾液內(nèi)不僅含有大量有機(jī)污染物，而且還含有大量金屬和非金屬污染物，水質(zhì)成分很復(fù)雜，一旦飲用這種受污染的水，將會(huì)對(duì)人體造成

6、很大的危害。（4）破壞市容，惡化城市環(huán)境衛(wèi)生。城市建筑廢棄物占用空間大，堆放雜亂無(wú)章，與城市整體形象極不協(xié)調(diào)。工程建設(shè)過(guò)程中未能及時(shí)轉(zhuǎn)移的建筑廢棄物往往成為城市的衛(wèi)生死角。混有生活垃圾的建筑廢棄物如不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，一旦遇雨天，臟水污物四溢、惡臭難聞，成為細(xì)菌的滋生地，嚴(yán)重惡化城市環(huán)境衛(wèi)生。（5）產(chǎn)生安全隱患。大多數(shù)城市的建筑廢棄物堆放場(chǎng)地選址在很大程度上具有隨意性，留下了不少安全隱患。施工場(chǎng)地附近多成為建筑廢棄物的臨時(shí)堆放場(chǎng)所，缺少應(yīng)有的防護(hù)措施，在外界因素的影響下，建筑廢棄物堆出現(xiàn)崩塌，阻礙道路甚至沖向其他建筑物的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。這些建筑廢棄物會(huì)對(duì)人體健康、生命安全構(gòu)成潛在的威脅，對(duì)環(huán)境造

7、成嚴(yán)重的污染以及損害人體健康。而建筑廢棄物經(jīng)過(guò)分撿、剔除或粉碎后，大多可作為再生資源重新利用。綜合利用建筑廢棄物是節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)的有效途徑。大力開(kāi)展建筑廢棄物的回收再利用技術(shù)研究，不僅是實(shí)現(xiàn)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要舉措。為了使建筑廢棄物的回收再利用取得良好的效果，必須結(jié)合我國(guó)國(guó)情，在國(guó)策、法律、制度、技術(shù)和管理等方面進(jìn)行深入細(xì)致的研究，開(kāi)發(fā)建筑廢棄物處理和綜合利用的新領(lǐng)域。2.3建筑廢棄物的利用價(jià)值建筑廢棄物的主要成分有：土、渣土、廢鋼筋、廢鐵絲和各種廢鋼配件、金屬管線(xiàn)廢料、廢竹木、木屑、刨花、各種裝飾材料的包裝箱、包裝袋、散落的砂漿和混凝土、碎磚和碎混凝土塊

8、、搬運(yùn)過(guò)程中散落的黃砂、石子和塊石等，這些材料約占建筑施工垃圾總量的80%。不同結(jié)構(gòu)形式的建筑工地，建筑廢棄物組成比例略有不同；施工管理水平不同，建筑廢棄物數(shù)量差異也很大。建筑廢棄物中的許多廢棄物經(jīng)過(guò)分撿、剔除或粉碎后，大多可作為再生資源重新利用，如廢鋼筋、廢鐵絲、廢電線(xiàn)和各種廢鋼配件等金屬，經(jīng)分揀、集中、重新回爐后，可以再加工制造成各種規(guī)格的鋼材；廢竹木材則可以用于制造人造木材；磚、石、混凝土等廢料經(jīng)破碎后，可以代砂，用于砌筑砂漿、抹灰砂漿、打混凝土墊層等，還可以用于制作砌塊、鋪道磚、花格磚等建材制品；磚、瓦經(jīng)清理可以重復(fù)使用；廢磚、瓦、混凝土經(jīng)破碎、篩分分級(jí)、清洗后，可以作為再生骨料配制低

9、強(qiáng)度等級(jí)再生骨料混凝土，用于地基加固、道路工程墊層、室內(nèi)地坪及地坪墊層、非承重混凝土空心砌塊、混凝土空心隔墻板或蒸壓粉煤灰磚等。所以建筑廢棄物是一種重要的可利用資源。在我國(guó)，再生骨料主要用于取代天然骨料來(lái)配制普通混凝土或普通砂漿，或者作為原材料用于生產(chǎn)燒結(jié)砌塊或非燒結(jié)磚。用于混凝土中的再生骨料主要是廢混凝土加工而成的，它主要來(lái)源于混凝土建筑物使用年限期滿(mǎn)或者老化被拆除產(chǎn)生的廢混凝土；市政工程的動(dòng)遷以及重大基礎(chǔ)設(shè)施的新建或改造產(chǎn)生的廢混凝土；商品混凝土廠(chǎng)和預(yù)制構(gòu)件廠(chǎng)的不合格產(chǎn)品或其他原因產(chǎn)生的不能加以使用的混凝土；新建建筑物施工和裝修過(guò)程中散落混凝土，數(shù)量比較大；施工單位試驗(yàn)室和科研機(jī)構(gòu)測(cè)試完畢

10、的混凝土試件或者構(gòu)件；地震、風(fēng)災(zāi)和火災(zāi)等自然災(zāi)害造成建筑物倒塌而產(chǎn)生的廢混凝土。再生骨料的性能有別于天然骨料，其應(yīng)用也有一定的特殊性。為了保證再生骨料應(yīng)用的效果和質(zhì)量，推動(dòng)再生骨料在建筑工程中的應(yīng)用，我國(guó)制定了 GB/T 251772010混凝土用再生骨料、GB/T 251762010混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料兩部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于2011年8月1日開(kāi)始實(shí)施。JGJ/T2402011 再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，于2011年12月1日開(kāi)始實(shí)施。2.3.1再生骨料的破碎工藝再生骨料的破碎工藝主要是由破碎和篩分兩部分組成，具體見(jiàn)圖2。3再生粗骨料混凝土的試驗(yàn)再生粗骨料混凝土是指再生粗骨料部分或全部取代天然粗骨料的

11、混凝土，再生骨料經(jīng)過(guò)處理，各方面性能均有提高，但仍然低于天然骨料。另外全部采用再生骨料會(huì)對(duì)混凝土性能有較大影響，一般對(duì)于粗骨料采用不同的取代率，細(xì)骨料則全部采用天然砂來(lái)配制混凝土。再生骨料混凝土的影響因素多，質(zhì)量波動(dòng)大。大量試驗(yàn)表明，影響再生粗骨料混凝土性能的主要因素為：再生粗骨料種類(lèi)、再生粗骨料取代率、水泥用量、外加劑摻量。圖2：再生骨料的破碎工藝3.1試驗(yàn)原材料水泥：浙江剛石水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；礦粉：沙鋼S95級(jí)礦粉；粉煤灰：嘉興熱電廠(chǎng)級(jí)粉煤灰；粗骨料：包括531.5mm連續(xù)級(jí)配的天然碎石、再生粗骨料，具體性能見(jiàn)表1；細(xì)骨料：符合JGJ522006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及

12、檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)要求的贛江砂，細(xì)度模數(shù)為2.4；減水劑：江蘇蘇博特脂肪族高效減水劑，摻量為膠凝材料的1.5%，減水率為25%；水：自來(lái)水。表 1 再生骨料與天然砂石性能表粗骨料種類(lèi)顆粒級(jí)配針片狀顆粒含量%含泥量%泥塊含量%壓碎指標(biāo)%堅(jiān)固性%有害物質(zhì)%表觀(guān)密度kg/ m3空隙率%吸水率%再生骨料滿(mǎn)足要求5.20.40.212.47.8滿(mǎn)足要求2510504.0天然碎石滿(mǎn)足要求6.50.20.48.25.6滿(mǎn)足要求2590482.53.2試驗(yàn)方案試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)條件：（1）粗骨料為天然碎石與再生骨料；（2）再生粗骨料取代率分別為0%，50%，70%和100%；（3）混凝土砂率為39%，減水劑摻量為

13、1.5%，通過(guò)調(diào)整用水量控制坍落度在160180mm。混凝土配合比及性能結(jié)果見(jiàn)表 2。通過(guò)表2的坍落度損失，我們看到，再生粗骨料吸水率大，取代率越高，坍損越大，當(dāng)取代率為100%的時(shí)候，1小時(shí)混凝土坍落度損失為75mm，所以當(dāng)我們要提高取代率，還需通過(guò)技術(shù)手段調(diào)整配合比，以滿(mǎn)足運(yùn)輸與施工需求。通過(guò)表 2我們看出，再生粗骨料混凝土的強(qiáng)度與天然石料相比，相對(duì)要低，隨著取代率的增高，強(qiáng)度有所下降，從試驗(yàn)中看出，對(duì)7天、28天、60天的強(qiáng)度來(lái)看，總體還是天然碎石的強(qiáng)度要高。從表 2 可以看出，再生粗骨料在任何取代率的情況下，碳化深度都要高于天然碎石混凝土，而且隨著取代率的增加，其碳化深度不斷增加，碳化

14、速度也反映出同樣的結(jié)果。但通過(guò)多次試驗(yàn)證明，相同的取代率，隨著單位水泥用量的增加，其碳化深度減少。表 2 再生混凝土配合比及性能結(jié)果編號(hào)膠凝材料(kg)細(xì)骨料粗骨料取代率(%)減水劑用水量和易性坍落度抗壓強(qiáng)度(MPa)碳化深度(mm)0min30min60min7d28d60d7d14d28dA0350714111605.25162良841.648.53.24.65.5A13507141116505.25178良540.846.13.55.05.8A23507141116705.25186良738.343.53.95

15、.66.5A335071411161005.25195良好1701309520.237.542.9456.47.84再生細(xì)骨料混凝土再生細(xì)骨料混凝土是指以再生細(xì)骨料部分或全部取代天然細(xì)骨料的混凝土。再生骨料經(jīng)過(guò)處理，各方面性能均有提高，但仍低于天然骨料。另外全部采用再生骨料對(duì)混凝土的性能有較大的影響，細(xì)骨料采用不同的取代率，粗骨料全部采用天然碎石來(lái)配制混凝土。影響再生細(xì)骨料混凝土性能的主要因素為：再生粗骨料取代率、水泥用量、外加劑摻量。4.1試驗(yàn)原材料水泥：浙江剛石水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；礦粉：沙鋼S95級(jí)礦粉；粉煤灰：嘉興熱電廠(chǎng)級(jí)粉煤灰；粗骨料： 531.5mm連續(xù)級(jí)配的天然碎

16、石；細(xì)骨料：包括符合JGJ522006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)要求的贛江中砂，細(xì)度模數(shù)為2.4，與再生細(xì)骨料，具體性能見(jiàn)表 3；減水劑：江蘇蘇博特脂肪族高效減水劑，摻量為膠凝材料的1.5%，減水率為25%；水：自來(lái)水。表 3 再生細(xì)骨料與天然砂性能表砂的種類(lèi)堆積密度kg/ m3密實(shí)密度kg/ m3表觀(guān)密度kg/ m3空隙率%吸水率%堅(jiān)固性%泥塊含量%泥含量%細(xì)度模數(shù)有機(jī)物含量再生細(xì)骨料1280132023104615.416.09.03.73.1滿(mǎn)足要求天然砂145015502580410.98.31.60.82.4滿(mǎn)足要求4.2試驗(yàn)方案試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)條件：（1）細(xì)骨料為天然

17、中砂與再生細(xì)骨料；（2）再生細(xì)骨料取代率分別為0%，40%，70%和100%；（3）混凝土砂率為39%，減水劑摻量為1.5%，通過(guò)調(diào)整用水量控制坍落度在160180mm。混凝土配合比及性能結(jié)果見(jiàn)表 4。表 4 再生細(xì)骨料混凝土的配合比及性能結(jié)果編號(hào)膠凝材料(kg)細(xì)骨料(kg)粗骨料(kg)取代率(%)減水劑(kg)用水量(kg)和易性坍落度mm抗壓強(qiáng)度(MPa)碳化深度(mm)30 min60 min7286071428A0350714111605.25163良442.650.23.04.55.2A13507141116405.25181良

18、341.048.52.83.64.0A23507141116705.25197良640.245.84.45.15.8A335071411161005.25212良好1701157521.535.740.6486.07.4再生細(xì)骨料吸水率大，與天然中砂不同，為了保證再生細(xì)骨料混凝土滿(mǎn)足施工要求，必須滿(mǎn)足流動(dòng)性、黏聚性、保水性三個(gè)指標(biāo)。我們通過(guò)上表配合比的試驗(yàn)，取代率越高，用水量越大。保證在相同的坍落度下，當(dāng)取代率越高，和易性越差。通過(guò)表 4 的坍落度損失，我們看到，取代率越高，坍損越大，當(dāng)取代率為100%的時(shí)候，1小時(shí)混凝土坍落度損失為95，所以當(dāng)我們要提高取代率，還需

19、通過(guò)其他技術(shù)手段調(diào)整配合比，以滿(mǎn)足運(yùn)輸與施工需求。對(duì)于運(yùn)輸距離比較遠(yuǎn)，取代率為100%的時(shí)候，還是存在風(fēng)險(xiǎn)，故要依據(jù)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行取代。通過(guò)表 4 我們看出，再生細(xì)骨料混凝土的強(qiáng)度與天然中砂相比，相對(duì)要低，隨著取代率的增高，強(qiáng)度有所下降，從試驗(yàn)中看出，對(duì)7天、28天、60天的強(qiáng)度來(lái)看，總體還是天然中砂的強(qiáng)度要比取代再生細(xì)骨料高。再生細(xì)骨料顆粒菱角較多，表面粗糙，吸水率大，不利于混凝土密實(shí)度提高，但通過(guò)多次試驗(yàn)證明，顆粒細(xì)骨料級(jí)配合理，用水量有較大幅度降低，使得混凝土的密實(shí)度提高，碳化深度降低，抗碳化性能提高。5總結(jié)（1）通過(guò)試驗(yàn)證明，再生粗骨料的強(qiáng)度接近天然碎石，這說(shuō)明對(duì)于普通混凝土使用，不影響混凝土的強(qiáng)度；（2）再生粗骨料混凝土對(duì)于不同的取代率而言，其用