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建筑垃圾資源化循環再生骨料混凝土研究

2008-06-20 00:00  留言

　　摘要: 研究了建筑垃圾循環再生骨料應用中必須解決的再生骨料強化處理!再生骨料混凝土基本特性試驗、再生骨料混凝土技術經濟及政策支持等問題，提出了建筑垃圾資源化循環再生骨料的技術工藝和方法。

　　城市建筑垃圾資源化處理是20世紀90年代以來世界眾多國家，特別是發達國家環境保護和可持續發展戰略目標之一[1~3]。利用建筑垃圾中混凝土及磚石砌體殘骸碎片，經過一系列的處理，作為循環再生骨料(簡稱再生骨料)。再生骨料有兩大應用領域：a.道路工程基礎下墊層，素混凝土墊層，道路面層等；b.用在鋼筋混凝土結構工程中，此時對再生骨料的強度、粒徑、潔凈水平等要求較高，對再生骨料拌制的混凝土的工程特性(強度、應力應變、彈性模量、收縮等)也應有質量控制技術參數的要求，目前研究的重點也在此。建筑垃圾經過一般處理(破碎、篩分、分選)的骨料可以用于道路工程墊層、素混凝土墊層、大體積混凝土、混凝土砌塊磚等方面。如果要將再生骨料用到鋼筋混凝土結構工程中去，必須要有高質量的技術處理方法，對經過一般處理的再生骨料還必須經過改性的強化處理才能廣泛利用。

　　1 再生骨料混凝土技術特性研究：

　　再生骨料材質與天然巖石骨料相比，其基本特性參數如強度、彈性模量、應力-應變關系、收縮、徐變、抗滲、耐久性等也都會不同。這些技術參數不清楚，再生骨料混凝土結構設計就無法操作，施工質量標準也無法確定。

　　1.1 再生骨料技術方法及強化處理：

　　建筑垃圾成分較復雜，有磚石碎塊、鋼筋混凝土、鐵件、木料、塑料、紙板、電纜和泥沙等多種成分，其中磚石砌體碎塊，混凝土碎塊占大多數，也是可資源化循環再生骨料的材料。首先是要研究一套經濟適用的分選、破碎、篩分、潔凈的技術處理方法，其次是要研究如何根據再生骨料的成分、構造進行改性的強化處理，提高再生骨料的強度，這是必須解決的關鍵問題。再生骨料的強化處理，即解決再生骨料孔隙率大，再生破碎過程中骨料本身因有不同組分，受力后存在一些微細裂紋導致骨料強度低的問題。.已設想采用幾種不同性質的化學漿液對再生骨料進行浸漬、淋洗、干燥等處理，其作用或直接填充再生骨料的孔隙；或與骨料中某些成分(如原混凝土中水泥水化生成物Ca(OH)2，3CaO·2SiO2·3H2O等)反應生成物能填充再生骨料孔隙；或漿液能將再生骨料本身微細裂紋粘合等。通過改善再生骨料孔隙結構來提高骨料強度無疑是可行的，關鍵是要通過試驗選定成本較低且可以進入工業應用的化學漿液和處理方法。

　　1.2 再生骨料拌制的混凝土基本特性：

　　由建筑垃圾中磚石砌體、混凝土塊循環再生的骨料，與天然巖石骨料相比，具有孔隙率高、吸水性大、強度低等特征，將導致現行骨料混凝土與天然骨料混凝土特性相差較大。首先，用再生骨料新拌混凝土的工作性(流動性、可塑性、穩定性、易密性)將因孔隙率大、吸水性強而下降，因此其工作性與配合比設計、骨料精度、粒徑等內在關系都會與天然骨料混凝土有不同而需要深入研究。其次,再生骨料混凝土硬化后的特性(強度、應力-應變關系、彈性模量、泊松比、收縮、徐變)都會與天然骨料有所不同。如再生骨料的多孔隙會導致混凝土彈性模量減小，強度降低，剛度減小。吸水率高則必然會導致失水后混凝土干縮增大，徐變增大。另外，再生骨料母材強度較低，如舊混凝土再生骨料在新拌混凝土中外面又由水泥石所包裹天然骨料混凝土受壓破壞時一般是在骨料和水泥石結合面產生微細裂紋，裂紋互相連通擴大后，將導致混凝土破壞。在再生骨料混凝土中，最初的微細裂紋是出現在再生骨料和新水泥石界面處，還是出現在再生骨料中原骨料和原老混凝土界面處就很難確定。又如，對于磚砌體再生骨料混凝土再生骨料本身強度低于外裹的水泥石，受壓破壞時，裂紋一般可能率先出現在骨料本身，但磚砌體再生骨料的裂紋擴大受到外裹水泥石的約束，會延緩其破壞，因此磚砌體再生骨料混凝土強度應高于骨料本身的強度。

　　1.3 再生骨料推廣應用的技術經濟分析：

　　一般，當處理費用大時建筑垃圾再生骨料的成本可能會略高于天然骨料，但如果能在房屋拆除重建工地就地處理、破碎和利用時，成本可以降低，或者建筑垃圾排放費用很高且當地天然骨料資源較緊缺時，再生骨料利用的相對價值就會高一些。因此必須結合具體城市建筑垃圾處理費用運距、占地損失、資源化處理后再生骨料的成本具體應用到工程中的效益、質量控制的成本、質量的可靠性評價等作綜合的技術經濟分析。通過分析弄清建筑垃圾資源化再生骨料應用推廣的難點，形成有關建議，提交政府有關管理部門，取得支持。例如對建筑垃圾的允許排放量制定合理的標準，對資源化再生骨料產品適當減稅等。以行政法規的力量和合理的政策性經濟補償促使建筑企業加強對建筑垃圾處理和資源化再生利用。

　　2 循環再生骨料技術方法：

　　由建筑垃圾到再生骨料轉化的工藝技術方法構思見圖1。如圖示流程可以建立一條實用的連續生產線，生產不同材質、不同粒徑、潔凈的再生骨料。在生產流程中，塊料破碎，骨料篩分均是碎石骨料生產的成熟工藝，因此主要是要解決分選潔凈、沖洗等環節的工藝技術和質量控制方法。建筑垃圾骨料循環再生工藝設備宜具有成套化、體積小、可移動性等特點，便于在各建筑工地就地處理建筑垃圾.我國應加快這方面的政策導向，鼓勵建筑公司就地處理建筑垃圾,減少外棄建筑垃圾量。

　　參考文獻：

[1] Rousseau E,Dessel J V.Le Recyclage des Materiauxd de Molition Dans Lunion
Europeenne.CSTC2magazine1995(3):13~21

[2] Pollet V,Loutz S,Fontaine R.Blocsde Maconnerie a Base de Granulats Recycles.
CSTC-magazine1997(2):12~19

[3] Shelburne W M,Degroot D J.Use of Waste&Recycled Materials in Highway
Construction.Civil Engineering Practice,1998,13(1):5~16

原作者：華中科技大學土木工程學院李惠強

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