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淺談再生混凝土利用現狀的研究?

隨著城市化進程的加快,社會對混凝土的需求迅速增加。作為混凝土的重要原材料,粗細骨料明顯不足。因此,大量廢棄混凝土被合理回收利用,既解決了天然粗細骨料缺乏的問題,又節約了廢棄混凝土的處理成本,有利於環境保護,對獲得良好的社會效益和經濟效益具有重要作用。

21世紀初以來,隨著城市化進程的不斷加快,作為城市化最重要物質基礎的混凝土的需求也在迅速增加。目前世界混凝土年產量約為28×108m3,我國混凝土年產量占世界總量的45%,達到13×108 ~ 14×108 m3。在這些混凝土原材料中,粗細骨料約占混凝土總量的四分之三。按此計算,全球每年需要粗、細骨料約21×108 m3,而我國建築業正在蓬勃發展,對粗、細骨料的需求量很大。中國對粗細骨料的需求約占世界需求的壹半,而且隨著發展,會越來越多。如此大的消耗量,地球天然的原生粗細骨料將會枯竭,因此從資源的合理開發和可持續發展的角度尋找原生骨料的替代品非常重要。

與混凝土粗細骨料的巨大需求相對應的是大量的廢棄混凝土。全世界每年拆除的廢棄混凝土量,新建建築產生的廢棄混凝土量,混凝土廠和預制構件廠產生的廢棄混凝土量都是驚人的。根據2006年4月在廈門召開的建築垃圾綜合利用及新技術推廣研討會上的最新信息,我國每年因拆除建築產生的固體廢物在2億噸以上,新建建築產生的固體廢物約為6543.8+億噸,合計約3億噸。但目前對這些廢棄混凝土的處理方法顯然不多,傳統的處理方法主要是運到郊區露天存放或填埋。這種方法帶來的巨大處理成本和環境問題十分突出。廢棄混凝土中含有大量的砂石骨料。如果能將它們合理回收,生產出用於新建建築的再生混凝土,不僅可以降低成本,節約自然資源,緩解骨料供需矛盾,還可以減少廢棄混凝土對環境的汙染,是可持續發展戰略的重要組成部分。因此,如何充分、高效、經濟地利用建築垃圾,尤其是廢棄混凝土,已成為許多國家研究的課題。

再生骨料是廢棄混凝土經過破碎、清洗、分級、按壹定比例配比後得到的骨料。用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土稱為再生骨料混凝土,簡稱再生混凝土。再生骨料按其大小可分為再生粗骨料和再生細骨料;按來源可分為道路再生骨料和建築再生骨料;按用途可分為混凝土再生骨料、砂漿再生骨料和砌塊再生骨料。利用再生骨料混凝土技術,可以對廢棄混凝土進行再加工,恢復其原有的性能,形成新的建材產品,使有限的資源得到再利用,解決壹些環保問題。這是發展綠色混凝土,實現建築資源與環境可持續發展的主要措施之壹,為子孫後代留下了寶貴的財富。

第壹,發達資本主義國家對再生混凝土的利用

美國、日本、歐洲等發達國家對廢棄混凝土的再利用研究較早。二戰後,德國、日本等國家對廢棄混凝土進行了研究和回收,並先後召開了三次廢棄混凝土再利用國際會議,提出混凝土必須綠色化。混凝土的利用在發達國家已經成為壹個研究課題,壹些國家還通過立法來保證專門研究和應用的發展。壹些發達國家已在實際工程中得到廣泛應用。

(1)日本

由於國土面積小,資源相對匱乏,日本將建築垃圾視為副產品,非常重視廢棄混凝土作為可再生資源的再開發利用。早在1977年,日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用規範》,並陸續在各地建立了處理混凝土廢棄物的再生處理廠,制定了多項法律法規來保障再生混凝土的發展。此外,日本還對再生混凝土的吸水率、強度、配合比、收縮和抗凍性進行了系統研究。

(2)美國

美國政府頒布的《超級基金法案》為再生混凝土的發展提供了法律保障。美國不僅鼓勵再生混凝土的應用,還研究其性能。例如,根據美國密歇根州用再生混凝土鋪設的兩條道路,研究了再生骨料混凝土的幹縮性能,試驗表明,再生骨料混凝土的收縮率大於天然骨料混凝土。美國公司利用微波技術制作再生瀝青混凝土路面,其質量與新型瀝青混凝土路面面料相同,而成本卻降低了1/3,同時節省了垃圾清運和處理的費用,大大減少了城市的環境汙染。

(3)歐洲國家

目前,德國等歐洲國家主要將再生混凝土用於公路路面。1998年8月,德國鋼筋委員會提出了《混凝土中使用再生骨料的應用指南》,要求用再生骨料配制的混凝土必須完全符合天然骨料混凝土國家標準;奧地利的相關試驗表明,用50%再生骨料配制的混凝土強度值可以達到奧地利標準,並且發現再生骨料混凝土的彈性模量降低。法國還用碎混凝土和碎磚塊生產了混凝土砌塊,所獲得的混凝土砌塊被確定符合與混凝土砌塊材料相關的標準。

二、再生混凝土在中國的利用

雖然中國短期內不會突然出現混凝土原材料危機,但未來中國肯定會面臨原材料短缺的問題。而且中國建築業的發展遠遠超過壹些發達國家,再生混凝土的發展研究也晚於工業發達國家。因此,我國政府也鼓勵廢棄物的研究和應用,國內壹些專家學者也加緊了對再生混凝土的研究和利用。如上海建築構件制品有限公司利用建築工地爆破拆除的基坑支護等廢棄混凝土制作混凝土空心砌塊,其產品技術指標完全符合上海市混凝土小型空心砌塊工程規範。在壹些改建或重建工程中也使用廢棄混凝土的破碎或壓碎碎片作為新拌混凝土的骨料。

中國的再生混凝土不僅用於建築行業,還用於交通行業。當混凝土道路的混凝土路面達到其使用壽命時,或者由於重物碾壓而損壞時,就需要進行修復或重建。現在壹般的做法是將舊的水泥混凝土表面處理掉,丟棄,修補基層,然後重新鋪裝。目前,我國水泥混凝土路面再生技術的主要應用是現場再生技術,即將現有路面進行破碎或粉碎,然後將破碎或粉碎後的路面作為新路面結構中的基層或底基層,在我國公路養護中得到廣泛應用。例如,合肥至南京的高速公路使用再生混凝土骨料作為新拌混凝土的骨料來澆築混凝土路面。合肥至南京高速公路,水泥混凝土路面,1991建成通車。隨著交通量的增加和使用年限的延長,路面出現了各種各樣的病害,每年路面維修量很大,產生了大量的舊混凝土。因此,在養護過程中,根據高速公路快速通行的特點,采用再生混凝土骨料和早強劑來達到快速通行的目的。施工前,對再生混凝土骨料的表觀密度、吸水率、壓碎值、堅固性和沖擊值進行檢測,充分重視骨料的最大粒徑和級配。用再生混凝土骨料代替天然骨料,再生混凝土骨料利用率可達80%,每年可節省大量骨料的運輸費用。同時節省了廢棄混凝土占用的土地成本。這不僅節省了大量的維修資金,而且有利於環境保護,取得了良好的社會效益和經濟效益。

壹般來說,雖然再生骨料的某些性能不如天然骨料,但用再生骨料研制生產的混凝土構件性能也比天然骨料差。但是,如果加入外加劑,再生混凝土的性能可以大大提高。只要選擇合適的外加劑,再生混凝土是可以廣泛應用的。而且,利用廢棄混凝土作為骨料生產再生混凝土,對於循環利用資源、凈化環境、造福子孫後代具有重要意義。所以這就需要政府加強宣傳,出臺壹些強制性措施限制廢棄混凝土的排放,建立相應的垃圾處理廠。同時,政府應提供資金和政策支持,制定再生混凝土行業標準,促進再生混凝土這壹新型建築材料的發展,促進我國經濟發展。

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