废弃混凝土再生利用的现状分析与研究展望_邓寿昌

日本由于国土面积小， 资源相对匮乏， 因此将建筑垃圾视 为“ 建筑副产品”， 十分重视将废弃混凝土作为可用 资 源 而 重 新 开发利用。它将废弃混凝土破碎成直径约 ４０ｍｍ 的粒状 ， 采 用 ３００℃高 温 加 热 ， 使 粒 料 相 互 混 合 、摩 擦 ， 骨 料 及 骨 料 外 围 粘 附 的水泥组分变成粉末完全分离， 所产生的水泥组分用于地基的 改进材料， 分离出的骨料可与天然骨料一样用于结构物， 达到 １００％的回收利用。早在 １９７７ 年日本政府就制定了《 再生骨料和 再生混凝土使用规范》， 并相继在各地建立了以 处 理 混 凝 土 废 弃物为主的再生加工厂， 并制定了多项法规来保证再生混凝土 的发展。
３．中南林业科技大学 流变力学与材料工程研究所， 湖南 长沙 ４１０００４）
［摘 要］ 在建筑工程中， 混凝土的用量最大， 从旧建筑物拆除的废料中， 废弃混凝土约占 ３４％， 给环境带来污染， 又造成资源的浪费。简
要介绍了废弃混凝土目前在国内外的回收利用再生制备状况， 研讨废弃混凝土破碎骨料的性能及再生混凝土的物理力学性
能， 探讨配制再生混凝土的可行性及其应用， 提出了再生粗骨料的吸水量（ｔ＞０）的计算公式及再生混凝土附加含水量 !Ｗ 的计算
方法。可为合理设计再生混凝土配合比， 配制高性能再生混凝土和再生绿色混凝土提供理论依据， 指出再生混凝土的温度场可
用“ 吴震东公式”精确计算并据此进行强度的估算。
［关键词］ 再生混凝土； 废弃混凝土； 再生骨料； 强度等级； 回收利用
ＤＥＮＧ ｓｈｏｕ－ｃｈａｎｇ１， ＺＨＡＮＧ ｘｕｅ－ｂｉｎｇ２， ＬＵＯ ｙｉｎｇ－ｓｈｅ３ （ １．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４， Ｃｈｉｎａ；
２００６ 年 第 １１ 期 （ 总 第 ２０５ 期 ） Ｎｕｍｂｅｒ １１ ｉｎ ２００６（ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２０５）
混
凝
土
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
理论研究 ＴＨＥＯＲＥＴＩＣＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ
废弃混凝３， 罗迎社 ２ （ １．中南林业科技大学 土木建筑与力学学院， 湖南 长沙 ４１０００４； ２． 湘潭大学 土木工程与力学学院， 湖南 湘潭 ４１１１０５；
２ 再生混凝土利用技术
２．１ 再生混凝土的概念
再 生 混 凝 土（ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ， ＲＣ） 利 用 技 术 是 将 废 弃 混 凝土块经过破碎、清洗、分级后， 按一定的比例混合形 成 再 生 骨 料， 部分或全部代替天然骨料配制新混凝土的技术。把废弃混 凝土块经过破碎、分级并按一定的比例混合形成的 骨 料 称 为 再 生骨料， 而把利用再生骨料配制的混凝土， 称为再生骨料混凝 土（ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ， ＲＡＣ） ， 简称再生混凝土。相对 于再生混凝土而言， 把用来生产再生骨料的原始混凝土称为基 体混凝土。
美国政府制定了《 超基金法》， 给再生混凝土 的 发 展 提 供 了 法律保障。美国采用微波技术， 可 １００％地回收利用再生旧沥青 混凝土路面料， 其质量与新拌沥青混凝土路面料相同， 而成本 降低了 １／３， 同时节约了垃圾清运和处理等费用， 大大 减 轻 了 城 市的环境污染。
德 国 目 前 将 再 生 混 凝 土 主 要 用 于 路 面 ， 提 出“ 在 混 凝 土 中 采用再生混凝土骨料的应用指南”， 要求采用再 生 骨 料 配 成 的 混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准。
盾， 还能减轻废弃混凝土对环境的污染， 是可持续发展战略的一 个重要组成部分。因此， 如何充分、高效、经济的利用建筑垃圾， 特别是废弃混凝土已经成为许多国家共同研究的一个课题。
１ 再生混凝土在国内外的研发状况
再 生 混 凝 土 的 研 究 与 应 用 并 非 从 最 近 才 开 始 。二 次 世 界 大 战后 ， 苏联、德国、日本等国对废弃混凝土就进行了开 发 研 究 和 再生利用， 已召开过三次有关废弃混凝土再利用的专题国际会 议， 并制定了各种行动纲领和法规， 限制垃圾废料的大量产生， 推动垃圾废料回收利用技术的开发研究。
Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒｄ ｓ ： ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ； ｄｅｍｏｌｉｓｈｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ； ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ； ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｇｒａｄｅ； ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｒｅｕｓｅ
０ 前言
我国大规模的基本建设正处于一个强劲发展时期， 工业与 民 用 建 筑 工 程 、市 政 工 程 、道 路 与 桥 梁 工 程 、机 场 港 口 工 程 、水 利 电 力 工 程 、铁 路 与 建 设 等 ， 在 相 当 长 的 时 期 内 仍 然 有 较 大 的 规模， 而这些工程建设主要以混凝土材料为主。因而混凝土工 程是大规模土木建设工程的主导工程， 混凝土是建设材料中的 最大综材料， 在建设行业中占据了极其重要的地位， 一直受到 人们的重视。
［中图分类号］ ＴＵ５２８．０
［文献标志码］ Ｂ
［文章编号］ １００２－ ３５５０－（ ２００６） １１－ ００２０－ ０５
Ａｂ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃｏ ｎ ｃｒｅ ｔ ｅ ｐ ｒｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｃｏ ｎ ｄ ｉｔ ｉｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒｅ ｂ ｏ ｒｎ ｅ ｘｐ ｌｏ ｉｔ ａ ｔ ｉｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌｙｓ ｉｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒｃｈ ｏ ｕ ｔ ｌｏ ｏ ｋ
Ａｂ ｓ ｔ ｒａ ｃｔ： Ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｔｈｅ ａｂａｎｄｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ａｂｏｕｔ ３４％ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｗａｓｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｒｏｍ ｐｕｌｌｅｄ ｄｏｗｎ ｏｌｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ． Ｉｔ ｐｏｌｌｕｔｅｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｓ ｗａｓｔｅｆｕｌ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｙｎｏｐｓｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｏ ａｂａｎｄｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｏ ｍａｋｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｆｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｉｓ ｃｒｕｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｂａｎｄｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ， ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ， ｐｕｔｔｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｂ ｗａｔｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ（ ｔ＞０） ｔｏ ｔｈｅ ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｑｕａｎｔｉｔｙ （ !Ｗ＞０） ｏｆ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒｓ ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ＇ｓ ｍｉｘ ｒａｔｉｏ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ， ｆｏｒ ｍａｋｉｎｇ ｕｐ ｃｏｎｃｒｅｔｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ａｎｄ ｇｒｅｅｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ． Ｉｔ ｐｏｉｎｔ ｏｕｔ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍａｙ ｂｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ“ Ｗｕ Ｚｈｅｎｄｏｎｇ＇ｓ ｆｏｒｍｕｌａ”ａｎｄ ｍａｙ ｂｅ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．
２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ， Ｘｉａｎｇｔａｎ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１１１０５， Ｃｈｉｎａ； ３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４， Ｃｈｉｎａ）
在建筑工程中， 混凝土的用量最大， 而在混凝土的几种原 材 料 中 ， 骨 料 用 量 又 居 首 位 ， 文 献［１］介 绍 到 生 产 １ｍ３ 混 凝 土 约 需 １ ７００￣２ ０００ｋｇ 砂石骨料， 全世界每年混凝 土 使 用 量 约 ２８ 亿 ｔ， 中国混凝土的 年 产 量 占 世 界 总 量 的 ４８％， 约 １３￣１４ 亿 ｔ， 混 凝 土原材料中的粗细集料约占混凝土总量的 ７５％。由此推得： 全 世界每年需要粗细集料约 ２１ 亿 ｔ， 其中中国约需 １０ 亿 ｔ。
混 凝 土 的 使 用 寿 命 受 其 所 处 的 环 境 影 响 ， 如 风 化 、空 气 腐
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蚀等， 都会降低它的使用寿命。就一般情况而言， 混凝土使用 ５０ 年左右就会成为废弃混凝土。另外由于市政建设等原因而被拆 迁的建筑物， 也将产生大量的废弃混凝土。１９９５ 年， 日本建筑废 弃物中混凝土废弃物占 ３８％， 约 ３ ８００ 万 ｔ。美国每年大约产生 ６ ０００ 万 ｔ 废弃混凝土。据测算， 我国每年施工建设产生的建筑垃 圾达 ４ ０００ 万 ｔ （ ［１，３］ 其中废弃混凝土约 １ ６４０ 万 ｔ， 若按 １００ 元 ／ｔ 计算加以循环利用， 每年可节省基本建设费用 １６ 亿元） 。相反， 只是简单地把废弃混凝土运到垃圾场， 将占用大量土地， 并导 致严重的环境污染。２００６ 年 ４ 月在厦门召开的“ 建筑垃圾综合 利用与新技术推广研讨交流会”上有最新资料显 示 我 国 每 年 因 拆出建筑产生的固体废弃物 ２ 亿 ｔ 以上， 新建建筑产生的固体 废弃物大约 １ 亿 ｔ， 两项合计约 ３ 亿 ｔ。这个数字是非常惊人的， 按这一数据估算， 仅废弃混凝土大约有 １ 亿 ｔ 左右。其巨大处理 费 用 和 由 此 引 发 的 环 境 十 分 突 出 。废 弃 混 凝 土 中 含 有 大 量 的 砂 石骨料， 如果能将它们合理的回收利用， 生产再生混凝土用到新 的建筑物上， 不仅能降低成本， 节省天然资源， 缓解骨料供求矛