再生骨料的研究

曹鑫铖 孙呈凯 苑成博

（1.宁夏大学土木与水利工程学院 银川 750021 2.中建八局第四建设有限公司 青岛 266000）

前言

近年来，我国的城市化建设进展不断加快，建筑垃圾也随之增多。据中国科学院研究报告显示，每年我国会产生约24亿t的建筑垃圾，占城市垃圾总量的40%[1]，然而其利用率特别低。我国对建筑垃圾的处理方法主要以填埋和堆放为主，这种方法首先会造成土地资源的大量浪费，其次长时间的建筑垃圾堆放会导致土地污染、大气污染等环境问题。将废弃混凝土经过破碎，筛选，得到不同粒径的骨料，其中大于4.75mm的粗骨料用于混凝土，小于4.75mm的细骨料用于砂浆，既解决了建筑垃圾处理和环境污染的难处，又节约了石子等骨料资源，对人类社会的可持续发展具有重要的意义。本文就再生骨料的来源及性能和改性处理两个方面进行了阐述。

1 再生骨料的来源及性能

据资料显示，再生骨料主要来自城市建设的建筑垃圾，而建筑垃圾的主要成分为废弃混凝土和废弃石块，约占建筑垃圾的80%[2]，可以将再生骨料的来源主要分为三类：

（1）废弃混凝土骨料。这类骨料是再生骨料最常见的一种来源，也是主要的来源，是将废弃的混凝土经过破碎、筛分、强化等步骤，按照不同比例混合得到的再生骨料，大部分用于再生混凝土的使用，是国内外专家研究再生骨料的重点对象，同时也是在再生领域取得众多成果的骨料来源。

（2）碎砖骨料。此类骨料主要是烧结砖在烧制过程中的坏砖，楼房拆除过程中的碎砖等，经过破碎得到的再生骨料，在混凝土拌制时掺入使用，一般用于地基等方面。据试验表明，碎砖混凝土较普通混凝土，其抗拉强度约高11%，容重约低17%，弹性模量约低30%[3]。

（3）陶瓷骨料。各种陶瓷制品在生产、运输、买卖、使用等过程中，由于操作不当产生的大量废弃陶瓷，经过破碎制成再生骨料。据统计，世界陶瓷产业的30%陶瓷产物会成为工业废弃物，故废陶瓷的再生利用是具有很高的价值的。陶瓷破碎后粒径相对较小，一般做再生细骨料方面的研究，但是当前情况来说，废陶瓷再生骨料的研究太少，不能有效的利用废弃陶瓷这一资源。

（4）其他的再生骨料。相关文献介绍了可以采用废弃的玻璃、塑料等颗粒材料部分替代天然砂制作混凝土构件[4]，也可采用橡胶、木材等其他材料破碎后部分取代细骨料进行使用。

再生骨料的基本性能：再生骨料主要是废弃混凝土破碎后产生，故表面都有水泥包裹，较普通混凝土，强度低，孔隙率高，骨料破碎后，会产生大量的微裂缝，堆积密度和表观密度相对较低。其次再生骨料的最大的一个特性就是高吸水率，因此在混凝土配合比的设计过程中一定要考虑此问题，再生骨料的高吸水性会降低混凝土的流动性，但是黏聚性和保水性是相对较好的。经过试验研究发现，再生混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗压弹性模量、抗拉弹性模量都随着再生骨料的增加而降低，这说明再生混凝土的脆性降低，韧性提高[5]。

2 再生骨料的改性处理

根据以上再生骨料的一系列缺点可以发现，再生骨料不适宜直接用于混凝土的拌制使用，为了提高再生混凝土的各种性能指标，对破碎后得到低品质骨料进行强化处理。国内外专家学者对此做了大量的研究，总结可以概括为物理、化学、CO2碳化三种方式[6]。

2.1 物理强化

物理强化的实质为是采用外力作用（如机械），使得骨料之间相互摩擦，进而打磨掉骨料颗粒表面的棱角及水泥浆，达到强化的目的。这种方法还存在着一定的缺点，在机械作用下，大颗粒会破碎，导致骨料的总体粒径下降，细骨料增多，产生很多不必要的麻烦，因而国内还没有广泛应用。

2.2 化学强化

化学强化的实质是用化学溶液对再生骨料进行浸泡，冲洗等。有的化学溶液会对骨料的微细裂缝进行填补，或者与骨料发生反应，生成物对骨料的裂缝进行填补；有的化学溶液对骨料的裂缝具有粘合作用。这种方法与物理方法相比较，不会改变骨料的粒径，但是对骨料的表观密度，堆积密度等基本性能改善效果较差。目前用于骨料改性的化学溶液主要有聚合物水溶液、水泥浆液、有机硅防水剂、水玻璃溶液、酸溶液、PVA溶液等。

2.3 CO2碳化强化

CO2碳化强化的实质是CO2与骨料中可碳化的物质发成反应，使得混凝土碱性下降，成分发生变化，从而达到骨料强化的作用。这种方法既能吸收大气中的二氧化碳，又能使得再生骨料性能得到改善，是一种一举两得的方法，为实际工程提供了一种理论依据。

2.4 微生物强化

微生物强化的实质与化学方法有类似的情况，自然界中的某些微生物会产生一些化合物，这些化合物对骨料的裂缝具有填补和修缮作用，从而能达到强化再生骨料的效果。微生物产生的这些化合物后来得到证实，是一些多糖、碳酸钙、硅石等有机或无机物。

3 结论

再生骨料的研究及利用，一方面可以保护自然环境，解决建筑垃圾的处理问题，另一方面还可以减少天然骨料的开采利用，为施工所需的建筑骨料开辟一条新路，为国家的可持续发展战略提供了可靠的理论支持。当然，鉴于再生骨料本身的缺陷，再生混凝土较普通混凝土，在力学性能，工作性能等方面还是相对较差的，因此，需加大对再生骨料改善方面的力度，为再生骨料全面运用到实际工程中打下坚实的基础。