再生混凝土在建筑工程中的应用研究

秦荷成

（广西建设职业技术学院，广西 南宁 530003）

1 再生混凝土的概念

再生混凝土也可称之为再生骨料混凝土（英文名为Recycled Concrete RC)，它是指将一些废弃混凝土块经过回收、破碎，然后再清洗、分级后，部分或者全部取代天然骨料，再按一定的比例与水泥、砂、水混合配制成的新混凝土。它的重要意义在于充分的循环利用建筑材料。对于再生混凝土来说，原生混凝土是用来生产再生骨料的原始混凝土，它的作用则在配合比相同的情况下同再生混凝土进行配比。

2 再生混凝土发展

从20世纪70年代初开始，前苏联、德国、日本等一些世界发达国家，就开始研究废弃混凝土块回收再利用。2010年10月13日至15日，第二届工程废弃物资源化与应用研究国际会议暨第二届中国再生混凝土研究与应用学术交流会在上海成功举办，本届会议以“建筑废物再生利用及土木工程可持续发展”为主题，从工程废弃物角度能找到低碳节能的方案。

由中国硅酸盐学会和加拿大矿产能源技术中心、美国混凝土学会主办，中国建筑材料科学研究总院承办的第六届国际水泥与混凝土会议暨国际CANMET/ACI混凝土技术可持续发展会议于2006年9月19日至22日在西安召开。研讨主题更加突出了废渣在混凝土中利用的可持续科学发展观。可持续发展研究机构(SRL)于2001年制定了关于再生骨料利用的环保标准(eco-label)。如何有效回收再利用废弃的混凝土块己成为发达国家共同研究的课题。

纵观人类文明建设的发展历程，砼材料早在19世纪初开始生产和使用，目前它在建筑行业中是用量最多、范围最广的一种建筑材料之一。随着经济的快速发展和城市化进程速度的加快，混凝土材料的人均消费量与日俱增。相关资料统计显示，目前，我国砼的年产量约占世界总量（年产量约28亿m3）的45%左右[1]。混凝土主要由粗骨料（石）和细骨料（砂）组成，这两种骨料大概占混凝土总量的75%左右。在过去的经济建设过程中，资源保护和环保意识没有得到足够的重视，以为砂石骨料来源广，价格低，取之不尽、用之不竭，并进行大肆开采，甚至出现滥采滥用的现象，对自然生态环境造成严重的破坏。建筑业作为国民经济的支柱产业，伴随着世界人口的不断增多，对骨料砂石需求也与日俱增。与此同时，长时间对资源的开采和消耗势必会造成资源枯竭，原有砂石骨料资源丰富的情形不复存在，取而代之的是骨料的短缺和环境的污染。天然砂石的自然形成需要漫长的地质年代甚至更久，属于不可再生资源，长此进行大肆开采而不采取相关的保护措施，天然骨料必将面临短缺问题。另一方面，随着水泥结构适用年限的达到，大量的建筑物将被拆除，必然会产生大量的废弃混凝土。世界上每年都会产生大量的建筑垃圾。对比国内外的数据发现，在一些发达国家，如美国、德国等，每年产生的建筑垃圾数量大的惊人。德国每年拆除的废弃砼量大约为3800万吨左右；美国年废弃砼量大约为6000万吨。我国每年的建筑垃圾数量同样不容忽视（约4000万吨），混凝土块则占到三分之一[3]。建筑垃圾对耕地的占领不断扩大，粉尘等对环境的污染随着经济的进步在不断加剧，处理大量的建筑垃圾不仅需要大量的人力物力，对环境的影响更令人担忧。

3 再生混凝土工程中的应用分析

在建筑工程领域中，混凝土是用量最多、同时也是应用最广泛的建筑材料之一。近几年来，随着旧建筑的拆除和新建筑的建设，带来了一系列关于自然能源、资源、可持续发展和环境保护等的问题。主要表现在两个方面：首先，混凝土的需求量越来越大，势必要大量开采砂、石及消耗各种资源。其次，随着新建筑的建立旧建筑的拆除，这样会产生了大量废弃砼，并且要占用一定的地方空间来处理这些建筑垃圾，这样就会对周围环境造成很大影响，只有循环再生利用这些废弃建筑垃圾，才能避免对自然资源的开采和破坏，这才是建筑业可持续发展的根本。

因此，如果能将建筑废弃混凝土回收再利用，经过适当的加工处理后运用到实际工程中，这样在能降低废弃混凝土对自然环境的影响的同时，又能很好的保护天然资源。再生混凝土它满足世界环境组织提出的“绿色”的要求，是一种可持续发展的新型绿色混凝土，废弃混凝土的再生循环利用已成为一项亟待解决的课题。

4 再生混凝土基本性能研究

砼配合比和再生骨料的性能会影响再生砼的各项性能。相同条件下，它的力学性能、变形性能、耐久性能、和易性等性能低于普通砼，使得再生砼结构性能较普通砼结构有不同程度地降低。

2.1 再生混凝土的和易性

影响再生混凝土和易性的因素主要有：再生骨料取代率以及水胶比。再生骨料表面粗糙，孔隙率大，导致吸水率增加，在相同条件下，塌落度会比普通混凝土的小。且随着再生骨料的增加，塌落度会逐渐降低。其次，同天然骨料混凝土类似，相同条件下，水胶比越大塌落度越大。

2.2 再生混凝土的力学性能

再生骨料破碎方法、骨料替代率、原生砼的强度等级以及再生砼的配合比等对再生砼的强度都有一定程度地影响。再生砼强度变化的规律性较差主要是因为原生砼的强度等级、使用环境各不相同，再加上破碎工艺也有差异。以下是相关研究人员得出的结论：

（1）一般情况下，如果所采用的混凝土设计配合比相同的情况下，配制的再生混凝土比天然骨料混凝的抗压强度要低，其主要原因是再生骨料与新、旧水泥浆之间结合比较弱。

（2）有关试验结果表明，原生砼强度对再生砼抗压强度有一定的影响，一般是会随着原生砼的强度下降而降低。

（3）随再生骨料用量的增加再生混凝土的抗压强度而降低，当水胶比相同时，再生骨料取代天然骨料的替代率在30%以内时，再生混凝土的抗压强度降低程度比较小，此后，再生混凝土的抗压强度会随着替代率的增加而降低。再生混凝土的强度也会随着当水胶比的降低而减轻。

（4）刑振贤等实验证明，和配合比相同的天然骨料砼相比较，全部采用再生骨料配制的再生砼，抗压强度、抗拉强度降、抗折强度都会降低约10%左右。

（5）相比同配合比的天然骨料砼，再生砼抗拉强度会有所降低，但降低幅度会随着龄期的增长而逐渐减小。

（6）相比同配合比天然骨料砼的情况下，全部采用再生骨料配制的再生砼抗折强度一般要下降lO%～25%左右。但一般都可以达到4～5MPa，能够满足工程需求。水胶比对再生砼抗折强度有很大关系，基本成正比例关系，同时抗折强度也会随着再生砼抗压强度的增大而线性增大。

2.3 再生混凝土的耐久性

有关研究表明，同比天然骨料砼来说，再生砼抗裂性能较好，但抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性、抗冻融性、抗磨性则不及天然骨料砼。在再生砼中掺入适量的粉煤灰，可以在一定程度上改善其抗渗性和抗硫酸盐侵蚀性，通过降低水胶比则可以提高其抗冻融性。

5 再生混凝土的研究方向

根据权威部门的统计结果显示，混凝土的主要组成材料是碎石或卵石、砂子和水等天然资源，目前，这些天然骨料正以约80亿吨每年的速度消耗。同时，随着人们生活质量的不断提高、城市建设的快速发展，20世纪60至80年代的建筑物已经落后于人们当今使用要求，很多建筑物将面临改造、加固甚至被拆除，这样的建筑垃圾必定会日益增多。据英国的混凝土会议资料显示，从1991后的十年间，全世界废弃的混凝土统计的总量超过10亿吨。我国建筑垃圾的每年产量很大，目前，在国内建筑垃圾处理的方法主要是掩埋，这样势必会占用大量的垃圾掩埋用地，如果长期这样下去，将会缺少掩埋用地，这已经警示人们寻找处理建筑垃圾办法的迫切性。

通过在再生混凝土中掺入聚丙烯纤维，达到对再生混凝土的强化与改性作用，使其满足再生混凝土建设的耐久性和强度的使用要求，为在工程中废弃混凝土的再生循环利用提供一个经济、可靠、有效途径我们必须理论结合实际进行分析测试。具体来说，以下的研究内容值得大家观注和研究。

（1）研究在再生混凝土中掺入聚丙烯纤维后，聚丙烯纤维对再生混凝土轴心抗压强度的影响。

（2）研究在再生混凝土中掺入聚丙烯纤维后，聚丙烯纤维对再生混凝土的抗拉强度和临界断裂时的最大裂缝宽度的影响。

（3）研究在再生混凝土中掺入聚丙烯纤维后，聚丙烯纤维对再生混凝土早期及中长期抗裂性能的影响，以及聚丙烯纤维的最佳掺量值。

（4）研究聚丙烯纤维再生混凝土应用在工程中的经济性。

（5）进行再生混凝土技术的研究对解决再生混凝土的强度和耐久性使用要求的问题、提高经济效益和社会效益，具有现实意义。

[1] 徐卓,龙帮云.开发利用再生混凝土走可持续发展的道路[J].中外建筑,2004(2):197-199.

[2] 田洪臣,段绪胜,王福忠,等.建筑垃圾的综合应用[J].山东农业大学学报(自然科学版),2006,37(1):109-112.

[3] 李学英.改性聚丙烯纤维混凝土的性能研究[D].哈尔滨工业大学,硕士论文,2003.

[4] 傅春松.聚丙烯纤维对现浇混凝土楼板非荷载裂缝影响的试验研究[D].广西大学,硕士论文,2006.

[5] 王立伍.聚丙烯纤维对混凝土性能的影响和工程应用[A].程庆国.全国第七届纤维水泥与纤维混凝土学术会议论文集[C].北京:中国铁道出版社,1998.