再生混凝土的利用现状及性能研究.pdf
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1、2 0 1 0年 第 3 期 (总 第 2 4 5 期 ) Nu mb e r 3 i n2 0 1 0 ( T o t a l No 2 4 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI AND ADM I NI CI E d o i : 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 3 0 3 2 再生混凝土的利用现状及性能研究 孙岩。孙可伟。郭远臣 ( 昆明理工大学 废弃物资源化国家工程研究中心,云南 昆明 6 5 0 0 9 3 ) 摘要: 旧建筑物的拆除和新建筑的建立都会产生大量的建筑垃圾,
2、 这既造成环境污染又浪费了资源。如何处理 日 益增多的建筑垃圾, 减轻建筑垃圾对环境的污染, 节省建筑垃圾的清理和运输费用, 成了世界各个国家保护环境方面的重要课题。 主要介绍了国内外再生混凝 土的利用现状 , 以及再生混凝土的性能研究。 关键词 : 再生混凝 土;再生骨料 ;耐久性 ;和易性 ;弹性模量 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 1 0 5 0 3 Us e an d per f or man ce r e s ea r c h of r e c y c l e d c on
3、c r et e SUN Yan , SU N Ke we i , GUO Yu a n - c h e n ( Na t i o n a l E n g i n e e ri n gR e s e a r c hCe n t e r o f Wa s t e R e s o u r c eR e c o v e r y , K u n mi n g Un i v e r s i t yo f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , K u n min g6 5 0 0 9 3 , C h i n a ) Abetme t : De mo l i t
4、 i o n o fo l d b u i l d i ng s and t h e e s t a b l i s h me n t o f t he n e w b u i l d i n g wi l l h a v e a l o t o f c o n s t r u c t i o n d e b ris , t h i s n o t o n l y C a u s e s C U v i r o n me n t a l po l l u t i o n a n d wa s t e f ul o fr e s o u r c e s Ho w t o d e a l wi t
5、h the g r o wi n g n u mb e r o fc o n s t r u c t i o n wa s t e , r e d u c i ng c o n s t r u c tio n wast e o n the e n v i r o n me n t p o l l u t i o n, s a v i n g c o n s t r u c t i o n wa s t e c l e a n u p and t r ans p o r ta t i o n c o s t s , whi c h b e c a me an i mp o r t a n t i
6、 s s u e o fp r o t e c t i n g the e n vir o n me n t i nthewo r l do f ma n yc o u n t r i e s Th i sp a p e rd e s c rib e stheu s eo f r e c y c l e da g g r e g a t e c o n c r e t e a t h o me a n d a b r o a d, an dt h epe r f o r manc e r e s e arc h o f r e c y c l e d c o n c r e t e K e y
7、 wo r d s : r ecy c l e d c o n c r e t e ; r e c y c l e d a g g r e g a te; d u r a b i l i ty; w o r k a b i l i t y ; mo d u l u s o f e l ast i c it y 0 引言 自从2 O 世纪 8 0 年代以来我国发生了翻天覆地的变化, 大中 型城市不断地扩建, 拆毁旧建筑建造新的现代化建筑, 同时城市 中建筑垃圾的产生和排出数量也在快速的增长。人们在享受城市 文明的同时, 也在遭受城市垃圾所带来的烦恼, 其中建筑垃圾就 占有相当大的比例, 约占垃圾
8、总量的3 0 - 4 0 , 根据有关资料介 绍, 在每万平方米建筑的施工过程中, 对材料损耗的粗略统计, 仅建筑垃圾就会产生 5 0 0 - 6 0 0 t ,而每万平方米拆除的旧建筑, 将产生 7 0 0 0 1 2 0 0 0 t 建筑垃圾。 目前我国每年因拆除建筑产生 的固体废弃物达 2亿 t 以上, 新建建筑产生的固体废弃物大约 1 6 t , 两项合计约 3 亿 t 。 我国现有建筑4 0 0亿 m2 , 按照建筑物使 用周期 1 0 0年计算, 年均建筑拆除 4亿 m2 , 年均产生建筑垃圾 5 亿 t , 加上建筑施工、 建筑装修等产生的建筑垃圾合计 6 亿 t 年 左右, 实
9、质上由于建筑物耐久性、 城市规划变更等原因, 建筑使 用周期往往不到 1 0 0年即被拆除, 另外, 建筑面积还要随社会发 展不断扩大, 今后我国建筑废弃物年均产量将大于6 亿 t 。因此, 如何处理和利用这些建筑垃圾就成了 各级政府部门的重要议题, 同时也成为各个高校的重要课题。现在各个高校和研究机构对 建筑垃圾的回收再利用研究也都取得了一些成果 , 并得到了实 际的应用 。 1 再 生混凝土的定义 从一般意义上讲 , 再生骨料或再生混凝土骨料( r e c y c l e d 收稿 日期 :2 0 0 9 一 l 1 - 2 1 a g g r e g a t e o r r e c y
10、c l e d c o n c r e t e a g g r e g a t e ) 是指将废弃混凝土块 破碎 、 分级并按一定的级配混合后形成的骨料 , 而将利用再 生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土, 称为再生骨料混 凝土 ( r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e ) , 简称再生混凝土( r e c y c l e d c o n c r e t e ) 1 。 再生混凝土是建筑材料循环利用, 与生态环境的发 展相协调的重要一部分 , 也符合国家的可持续发展的战略。废 弃混凝土主要来源于旧建筑的拆除, 以及在建筑施工过程中
11、产 生的废弃物。 2 再 生混凝土利用现状 2 1 国外利 用现 状 第二次世界大战后 , 苏联、 德国、 日本等国重建家园时就注 意到了废弃混凝土的问题 , 并相继开始了开发利用。废弃混凝 土的再利用问题成了发达国家共同研究的课题, 有些国家还以 立法的形式来保证促进其研究的进行。在国际上已经召开了几 次有关废弃混凝土再利用的专题会议。欧洲的一些国家在再生 骨料的应用方面开展的研究较早并制定了相应的“ 指南” 和“ 法 规” , 而且还修建了一些工程。 美国是较早提出环境标志的国家, 美国政府要求任何生产有 工业废弃物的企业 , 必须自行妥善处理, 不得擅 自随意倾卸棚 。 美国对密执安州的
12、两条用再生混凝土铺筑的公路进行了再生 骨料混凝土的干缩性能的试验研究 , 试验表明再生骨料混凝土 的干缩率大于天然骨料混凝土。 美国C Y C L E A N公司采用微波 技术, 1 0 0 回收利用再生旧沥青混凝土路面料, 其质量与新拌 1 O 5 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 运和处理费用, 大大减轻了城市的环境污染【 2 _ 3 1 。 目前美国每年 在道路维修和重建中回收的混凝土废料约有 2 0亿 t , 根据有关 部门预测, 到 2 0 2 0年将会达到 2 5 亿 。日本由于国土面积小, 资源匮乏, 因此二次世界大战后急切的需要研制出混凝土的二
13、 次开发利用。早在 1 9 7 7年日本就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, 生产再生骨料和再生混凝土s l 。 1 9 9 1 年日本政府规定建筑施工过程中产生的渣土、 混凝土块、 沥 青混凝土块、 木材、 金属等建筑垃圾, 必须送往“ 再资源化设施” 进行处理。根据 日本建设省的统计, 1 9 9 5年混凝土的利用率为 6 5 , 要求到 2 0 0 0 年混凝土块的资源再利用率达到 9 0 。日 本 对再生混凝土的吸水性、 强度、 配合比、 收缩、 耐冻性等进行了 系统性的研究。德国是世界上推行环境标志的最早国家, 它的 每一个地区都有大型的建筑垃圾再生加工综合工厂,
14、 仅在柏林 就建有2 O多个。 德国L o w e r S a x o n g的一条双层混凝土公路采用 了再生混凝土, 该混凝土路面总厚度 2 6 c m, 底层混凝土 1 9 c m 采用再生混凝土; 面层 7 c m采用天然骨料配置的混凝土例 。德国 有望将 8 0 的再生骨料用于 1 0 o - - 1 5 的混凝土工程中。德国 钢筋委员会 1 9 9 8年 8 月提出了“ 在混凝土中采用再生骨料的 应用指南” , 要求采用再生骨料配置的混凝土必须完全符合天 然骨料混凝土的国家标准。法国还利用碎混凝土和碎砖混凝 土砌块, 所获得混凝土 已被测定符合砖石混凝土材料有关的 NB N B 2
15、1 o 0 l ( 1 9 9 8 ) 标准【5 一 。 2 2国内利 用现状 我国对再生混凝土的研究晚于发达国家, 但是我国在再生 混凝土的开发利用方面也取得了一些成果, 并应用到了实际建 设中, 例如上海虹桥机场的路面就是用再生混凝土铺设的。到 目前为止, 国内数十家大学和研究机构都开展了再生混凝土的 研究工作并已逐渐深入。为了解决再生骨料混凝土高吸水和高 收缩的问题 , 研究人员系统研究了再生骨料的结构特性、 水分 迁移特性和再生混凝土界面过渡区微观结构, 为采取合理有效 措施解决这些问题奠定了基础。还有一些高校 、 科研院所已经 开展利用城市垃圾制取烧结砖和再生混凝土技术的研发。 长安
16、 大学、 武汉科技大学 、 同济大学则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 , 并在河南 、 湖北等地的旧路改造中进行了现场试验研究, 此外在同济大学 校内用水泥混凝土废弃物加工料建设了一条道路, 昆明理工大 学也在新校区的建设中也利用废弃混凝土铺设了道路。 3 再生混凝土的性 能研 究 与天然骨料相比, 再生混凝土的孔隙率高、 吸水率大等特 性, 造成再生混凝土与天然骨料的在性能方面有很大的差异。 3 1 基本力学性能 再生混凝土的力学性能与再生骨料的类型、 粒径、 掺量等因 素有关, 还有就是与水灰比因素有关。再生骨料的类型、 粒径、 掺 量不同,
17、 其再生混凝土的力学性能也就不同。 王江【 q 等研究表明, 再生粗骨料的取代率对再生混凝土的抗压强度有很大的影响, 再生混凝土抗压强度开始随再生粗骨料的取代率增加而降低, 再生粗骨料的取代率为 5 0 时, 再生混凝土抗压强度超过普通 混凝土抗压强度, 而后再生混凝土抗压又随再生粗骨料的取代 率增加而降低。据相关试验结果表明, 再生混凝土的抗压强度、 抗拉强度、 弹性模量, 都随再生骨料的原始混凝土强度的降低而 】 O 6 下降, 并且随再生骨料用量的增加而降低。 F r o n d i s t o u Ya n n a s t u 认为与普通混凝土相比, 再生混凝土的弹性模量最大可以下降
18、到原生混凝土的 4 0 。 当水灰比在 O 5 5 ,- 0 6 5之间时, 两种混凝 土弹性模量的差值几乎维持不变; 当水灰比在0 6 5 , - 0 7 5之间时, 这种差值会随着水灰比的增大而减小。R S i r R a v i x Mmr a j a h和 C T T 锄 n 试验结果表明在立方体抗压强度相同时, 再生混凝土 的弹性模量大约为普通混凝土的 7 O ; 圆柱体抗压强度相同时, 为普通混凝土的 8 5 左右。J o s e M V G o me z S o b e r o n V : 究再生 骨料取代率( 0 、 1 5 、 3 0 , 6 0 、 1 0 0 ) 对弹性模
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