再生骨料混凝土发展及研究概述

再生骨料混凝土发展及研究概述

万桥

天津市建筑科学研究院有限公司天津300193

摘要：再生骨料混凝土是将建筑垃圾经过再加工后形成再生骨料，部分或全部替代天然骨料拌制而成的混凝土。本文介绍了再生骨料混凝土的发展历程和近年来国内外对于再生骨料混凝土的主要研究成果，并且提出了再生骨料混凝土未来的研究和发展方向。

关键词：再生骨料混凝土；再生骨料；天然骨料

引言

目前，我国建筑垃圾已占到城市垃圾总量的30%-40%，建筑垃圾年排放量更是达到每年4亿吨水平。建筑垃圾排放量的逐年增加，直接导致大量空间被垃圾占据。建筑垃圾堆存侵占的土地面积多达5亿多平方米，建筑垃圾中的有害成分，如油漆、沥青等释放出的有害芳香烃，会渗入附近的土壤，造成污染。同时，建筑垃圾中小粒径碎石会在多种因素作用下进入附近土壤中，导致土壤结构破坏。建筑垃圾已成为制约我国城市健康有序发展的重要障碍之一。

建筑垃圾的主要成分为废弃建筑拆除后产生的混凝土块和砖块。如果能将此类建筑垃圾进行回收再利用，使其变废为宝，不仅会对自然环境带来极大改善，而且将为我国的社会经济发展带来不可估量的收益。

一、再生骨料混凝土

再生骨料混凝土是将旧建筑物上拆下来的废弃混凝土块和砖块，经过破碎、清洗、分级后，按一定的比例相互配合后形成再生骨料，部分或全部代替天然骨料重新拌制的混凝土。鉴于这是对废旧混凝土和砖块的再加工，使其恢复(或部分恢复)原有的功能，成为新的建材产品，所以称其为再生骨料混凝土[1]。废弃混凝土和砖块经过破碎、分级、再按一定比例相互配合后，得到的骨料称为再生骨料。再生骨料按照粒径大小分再生粗骨料（粒径大于5mm）和再生细骨料（粒径为0.16~5mm）。

二、再生骨料混凝土发展历程

我国对于再生骨料混凝土的应用和研究起步相对较晚，与德国、日本、韩国、荷兰、美国等发达国家相比，技术还不够成熟。德国在利用建筑垃圾生产再生骨料上具有一整套先进、完整的工艺。至2002年，德国国内已经分布了2290座再生骨料加工厂，建筑垃圾的回收利用率达90%。韩国有很多生产再生骨料的公司，例如韩国的人善ENT公司是一家专门生产再生骨料的公司，该公司的主要业务为收集、运输建筑垃圾和生产再生骨料。其生产的再生骨料可分为普通骨料和优质骨料，粒径为5～40mm。普通骨料可用于铺路，优质骨料可按一定比例混入生产混凝土。而德国自90年代初，在政府的大力支持下也建成了许多再生骨料混凝土建造的建筑物。

目前，我国尚未有全部由再生骨料混凝土建成的建筑物，但很多地方的再生骨料制砖技术已经很成熟。如邯郸金世纪32层所用砖均为邯郸全有建筑垃圾制砖有限公司利用建筑垃圾制造的环保砖。总体来说，国内的再生骨料应用水平较发达国家相比还有一定差距。

德国的再生骨料混凝土主要用于公路路面，但要求较高，如果配制再生骨料混凝土，则要求再生骨料完全符合其天然骨料混凝土的相关国家标准。荷兰也于上世纪八十年代，制定再生骨料素混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的相关规范，并提出了较为明确的技术要求。再生骨料不到20%时，则再生骨料混凝土的配制和生产，可完全参照普通混凝土的方法进行。

三、再生骨料混凝土国内外研究成果

国内外对再生骨料混凝土研究的相关文献结果表明，用抗压强度不低于14MPa的原生混凝土生产的再生骨料，对再生混凝土抗压强度没有不利影响，用原生混凝土强度等级为C15和C20的再生混凝土时发现，圆柱体、立方体抗压强度分别降低了33%和23.5%。但相关试验结果存在矛盾和很大争议。例如Aland和D.Buck等人认为冻融循环对再生骨料混凝土的立方体抗压强度几乎没有影响。有文献研究表明，在低强度等级的再生骨料混凝土7天和28天强度比相同成分配合比的普通混凝土要低，最大下降24%。对中等强度的再生骨料混凝土力学性能的测试发现，再生骨料混凝土的抗压强度下降约为10%左右，对高强高性能再生骨料混凝土力学性能的研究发现，用抗压强度为60MPa的原生混凝土生产的骨料可以配制出抗压强度为80MPa的再生骨料混凝土，并且应力应变曲线与普通混凝土类似。由此可见，原生混凝土强度对再生混凝土的影响并不是很大。

国内外相关研究成果中，由于所使用的再生骨料性能存在较大差异，致使试验结果重现性较差，试验规律不够清晰，制约了再生骨料混凝土的应用和发展。近年来，我国关于再生骨料混凝土研究的较多，清华大学、浙江大学、南京林业大学、河北联合大学均开展再生骨料混凝土的试验研究，研究结论可总结为：（1）再生骨料来源对再生骨料混凝土性能影响较大；（2）再生骨料替代率[2]是再生混凝土的抗压强度的主要影响因素之一，研究不同强度等级的再生骨料在再生混凝土中的合理替代率是再生混凝土应用范围扩大的关键；（3）随着替代率的增大，再生骨料与新砂浆之间的粘结效果将会降低，导致相同强度等级的再生混凝土的抗压强度低于普通混凝土。

国内外已有很多针对不同再生骨料取代率对混凝土性能影响的研究，如成国耀[3]指出混凝土的抗压强度随着再生骨料掺入量的增加而降低，并拟合出抗压强度降低幅度与再生骨料掺入量近似成二次函数关系。这类研究均是以再生骨料取代天然碎石，通过调整再生骨料的掺入量获得抗压强度的变化规律。

四、再生骨料混凝土发展方向

再生骨料混凝土的发展前景是十分光明的，未来应进一步分析建筑固体废弃物的组成、结构与性能之间的关系，研究其制备成再生骨料后的物理和力学性能，优化再生骨料制备再生骨料混凝土的方法和措施，为大量利用再生骨料的混凝土产品提供技术支持和保证。

应该通过优化、组合与评判，进一步探索利用再生骨料代替天然骨料配制混凝土的方式方法，改进再生骨料混凝土配合比设计及优化的技术路线。并且按照相关标准要求，开展再生骨料混凝土力学性能、抗冻性、抗渗性能等综合性能指标的研究工作。与配合比设计相对应，开展再生骨料特性指标、取代率、龄期等对再生骨料混凝土综合技术指标的影响规律的研究。

结语

建筑固体废弃物如果不当处理则需要消耗大量人力、物力，其在运输过程中会产生大量粉尘，污染大气，直接堆放处理方式侵占大量土地，对建筑固体废弃物进行填埋，会导致土壤遭受污染。研究利用建筑固体废弃物生产再生骨料混凝土，可以为建筑固体废弃物资源化提供一条有效途径，从而减轻建筑垃圾的危害。同时，再生骨料可作为天然石料的替代品，从而避免天然石料过量开采导致的一系列环境破坏后果。

参考文献

[1]周宏敏,柴俊,柴华,等.再生骨料混凝土技术及其研究现状[J].混凝土,2008,1(12):75-76.

[2]姜楠,徐清,张伟.再生骨料掺量对再生混凝土性能和强度的影响[J].科学技术与工程,2010,10(19):4843-4847.

[3]成国耀.不同再生骨料取代率混凝土的基本性能试验研究[J].混凝土,2005,1(11):67-70.