再生混凝土的研究现状与展望

1 引言 近年来,随着我国经济的快速发展,建筑行业也得到了迅猛发展。由于建筑物更新速度不断加快,使得大批废旧混凝土建筑物被拆除,产生了数量巨大的废弃混凝土,同时在新的建筑施工中,也产生大量的废弃混凝土。据综合统计[1],每生产100 m3的混凝土,将产生1~1.5 m3的废混凝土。随着我国经济建设步伐的进一步加快,

废混凝土的数量还将逐年增多。目前,我国每年产生的废弃混凝土可达1亿吨。如此大量的废混凝土不仅占用宝贵的土地,而且每年的占地和处理费用数额庞大,已经引起人们的高度重视。从环境保护和建筑业可持续发展的角度出发,对这些废弃混凝土加以高效回收利用十分必要。这也促使了世界各国加强对再生骨料和再生混凝土技术的研究,以期获得更好的经济效益和社会效益。

再生集料混凝土(Recycled Aggregate Concrete, RAC)是指将废弃混凝土破碎、加工、分级成再生集料,部分代替或全部代替天然集料配制而成的新混凝土,简称再生混凝土[2]。再生混凝土技术的开发和应用,一方面可以解决大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题,另一方面,用建筑废物循环再生集料代替天然集料,可以减少建筑业对天然集料的消耗,从而缓解天然集料日趋匮乏的压力并降低大量开采砂石对生态环境的破坏,保护人类赖以生存的环境[3]。因此,再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土,是今后混凝土的一个发展方向。

2 国内外研究状况

自“二战”后,废弃混凝土再生骨料的应用已引起许多国家的重视,前苏联、德国、日本等国就开始对废混凝土进行了处理和再生利用的研究。到目前为止,已召开了5次有关废混凝土再利用的专题国际会议,提出混凝土必须绿色化。有些国家还采用立法形式来保证废弃混凝土循环再利用技术研究和应用的发展。在1976年,RILEM设立了“混凝土的拆除与再利用技术委员会”,针对废弃混凝土的处理与循环再利用技术进行研究。再生混凝土的技术研究也得到了联合国的高度重视,1994年,联合国又增设了“可持续产品开发”工作组,作为其专门的机构。再生混凝土技术已成为世界各国共同关心的课题。

据资料表明[4],前苏联学者早在1946年就研究了将废混凝土制作集料的可能性。日本是一个国土面积小,资源相对匮乏的岛国,因而十分重视废混凝土的再生资源化与重新开发利用。在1977年,日本就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》,并在1991年,政府又制定了《资源重新利用促进法》,1992年日本建设省提出了“控制建筑副产品排放和再利用技术开发”的五年规划,到1995年日本全国建筑废物资源利用率达到58%。德国是世界上最早推行环境标志制度的国家,在1998年德国钢筋混凝土委员会提出《在混凝土中采用再生骨料的应用指南》。丹麦在1990年废混凝土的利用率为67%,荷兰在2000年建筑废料回收率达到90%。美国是较早提出环境标志的国家,其除鼓励应用再生混凝土外,还对其性能进行了研究。采用微波技术,回收利用旧沥青混凝土路面料,大大降低了成本的同时,减轻了对城市环境的污染。

我国国土面积大,资源丰富,在一定时期内混凝土原材料危机还不会十分突出,因而对再生混凝土的开发研究与国外相比起步较晚。但随着建筑行业的迅猛发展和人们环保意识的增强,建筑废物引起的生态环境问题日益受到人们的高度重视。许多专家、学者开始研究如何能够变废为宝,将大量的废混凝土制作成再生混凝土应用到实际工程中去,并对再生混凝土的开发利用进行了立项研究。

目前我国的再生混凝土研究工作基本上处于实验室阶段,没有大范围的应用,只有一些局部的试验性应用,缺乏较系统的应用研究,技术上也缺乏较完善的再生混凝土技术规程、技术标准。研究表明[5]:再生混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面与普通混凝土存在较大差异,因而现行普通混凝土标准、规范已不能够适合再生混凝土。所以,在我国开展再生混凝土的系统研究具有重要的实际意义。

近年来,国内一些专家学者对再生混凝土进行了一些基础性研究,并取得了一定的成果。另外国内一些知名大学也已经开展利用城市垃圾制取烧结砖和再生混凝土技术的研发,如东南大学、武汉理工大学等。同济大学还开展了将水泥混凝土废弃物用于道路工程基层、面层、土基及防护工程的研究。

3 存在的问题

随着科学技术的发展,国内外再生混凝土的研究与开发得到很大的发展。然而,目前对再生混凝土结构性能上的研究相对较少,主要停留在对其材料性能上的研究。再生混凝土的研究还存在许多不足,主要有以下几个方面:

1、在实际工程中,再生混凝土的配合比还存在一定的不足,还需要通过大量的试验对再生混凝土的配合比设计方法作进一步研究。

2、关于再生混凝土结构构件的承载能力,如:抗弯、抗剪、抗冲击性能等方面的研究还需加强。

3、再生混凝土结构的耐久性研究是再生混凝土运用于结构的关键环节,然而关于这方面的研究至今仍较为薄弱,还有待于进一步研究。

我国在进行废混凝土再利用基础理论方面研究的同时,还应重点研究实际应用过程涉及的问题,具体注意以下两个方面:(1)政府应建立相关法律法规引导废弃混凝土在工程中应用;(2)制定并确立废弃混凝土再利用的技术规范、标准和应用范围等。

4 结论与展望

综上所述,随着再生混凝土技术发展和人们环保意识的增强,再生混凝土作为一种可持续发展的绿色混凝土,将成为未来混凝土的一个发展方向。随着研究的深入新材料新技术的发展,再生混凝土的各项技术必将得到大幅度提高,将给再生混凝土发展提供更为广阔的空间。

参考文献:

[1] 孙跃东,肖建庄.再生混凝土骨料[J]. 混凝土, 2004, (6).

[2] 李佳彬,肖建庄,孙振平.再生粗骨料特性及其对再生混凝土性能的影响[J]. 建筑材料学报, 2004, 4(7).

[3] 刘数华,冷发光.再生混凝土技术[M]. 北京: 中国建材工业出版社. 2007.

[4] 李惠强,杜婷,吴贤国.建筑垃圾资源化循环再生骨料混凝土研究[J]. 华中科技大学学报. 2001, 29(6).

[5] 刘数华,阎培渝.高性能再生骨料混凝土的性能与微结构[J]. 硅酸盐学报, 2007, 35(4).