关于再生混凝土的报告.doc

关于再生混凝土的报告一、 前言进入21世纪以来，随着城市化进程的不断加快，作为城市化最主要的物质基础混凝土的需求量也在迅速增加。目前，全世界混凝土的年生产量约28×108m3，中国混凝土的年产量占世界总量的45% ，已达13×10814×108m3。在这些混凝土原材料中，粗细骨料约占混凝土总量的四分之三。据此推算：全世界每年需要粗细骨料约21×108m3，而我国建筑行业正在蓬勃地发展，对于粗细骨料的需求量很大，我国对粗细骨料的需求约占全世界需求量的一半，而且随着发展，将来还将越来越多。对于这么大的消耗量，这个地球的天然原生粗细骨料将殆尽，因此从资源合理开发使用及可持续发展的角度，寻求原生集料的替代品非常重要。与混凝土粗细骨料的巨大需求量相对应是数量庞大的废旧混凝土。世界上每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂的废旧混凝土的数量是惊人的。2006年年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2亿吨以上，新建建筑产生的固体废弃物大约1亿吨，两项合计约3亿吨。在2008年的汶川大地震中，建筑废料总量不下5亿吨。然而，对于这些废旧混凝土的处理方法目前显然不多，传统的处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋。这种方法产生的巨大处理费用和由此引发的环境问题十分突出。废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能将它们合理地回收利用，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，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染，对获得良好的社会经济效益起到了不可低估的作用，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。而再生混凝土的出现就很好的解决了这一问题。二、 再生混凝土的概念及骨料分类 再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料（主要是粗集料），再加入水泥、水等配而成的新混凝土。再生骨料按尺寸大小可分为再生粗骨料、再生细骨料；按来源可分为道路再生骨料、建筑再生骨料；按用途可分为混凝土再生骨料、砂浆再生骨料、砌块再生骨料。三、目前再生混凝土的发展应用发达资本主义国家对再生混凝土的利用现状美国、日本和欧洲等发达国家对废弃混凝土的再利用研究得较早，第二次世界大战后，德国、日本等国对废弃混凝土进行了开发研究和再生利用，已经召开过三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。混凝土的利用已成为发达国家所共同研究的课题，有些国家还采用立法的方式来保证专项研究和应用的发展。一些发达国家已经大量运用到实际工程中。  （一）日本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，日本非常重视将废弃混凝土作为可再生资源而重新开发利用。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，1995年，废弃混凝土的利用率为65%，占全国商品混凝土产量的1/10，达1000万m3/y；2000年，废弃混凝土的利用率达90%.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。此外，日本还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的研究。  （二）美国1982年，已将破碎的水硬性水泥混凝土包含进了骨集料中；（ASTM C-33-82 “混凝土骨料标准”）；再生混凝土在美国交通建设中被普遍使用。已有20个州将再生混凝土用于基层和底基层，其中15个州制定了相关规范；另外美国政府制定的超基金法给再生混凝土的发展提供了法律保障。美国除鼓励应用再生混凝土外，还对其性能进行了研究。如根据密歇根州的两条用再生混凝土铺筑的公路进行了再生骨料混凝土干缩性能的试验研究，试验表明再生骨料混凝土的收缩率大于天然骨料混凝土。美国的公司采用微波技术，做出回收的再生沥青混凝土路面，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。  （三）欧洲各国荷兰 20世纪80年代，已制定有关利用RA制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的规范；德国1998年提出“在混凝土中使用再生骨料的应用指南”；丹麦1990年颁布法规修正案将回收的混凝土按强度分两类：第一类，20MPa以下；第二类，2040MPa；法国利用废弃混凝土和废砖生产砖石混凝土砌块；俄罗斯重点研究了再生混凝土的配合比设计以及新拌混凝土的特性。（四）  国内建筑垃圾综合利用现状再生混凝土在我国研究起步较晚，处于试验和慎重使用阶段；试验研究较为零散，缺乏系统的应用基础研究；缺乏完善的技术、规程和标准。国内的一些专家学者在这方面进行已加紧对再生混凝土的研究利用进行立项研究。像上海市建筑构件制品公司利用建筑工地爆破拆除的基坑支护等废弃混凝土制作混凝土空心砌块，其产品各项技术指标完全符合上海的混凝土小型空心砌块工程规范。将废弃混凝土破碎或粉碎后的碎块用作新拌混凝土的骨料，在一些改建或重建工程项目中也有所应用。  我国再生混凝土不仅运用到建筑业，而且很多再生混凝土运用在在交通行业中，当混凝土道路的混凝土路面到达其使用年限，或者重物碾压等原因破损，则需要修补或者重建时，现在的一般做法是破除并废弃旧的水泥混凝土面层，修补基层后，重新进行铺筑。目前，在我国水泥混凝土路面再生技术中主要应用的是现场再生技术，即破碎或粉碎现有路面，然后将破碎或粉碎后的路面用作新路面结构中的基层或底基层，这一种做法在我国公路养护维修中普遍采用。例如，合肥至南京的高速公路采用再生混凝土骨料作为新拌混凝土的集料来浇注混凝土路面。合肥至南京的高速公路，路面为水泥混凝土，于1991年建成通车，随着交通量的增长、使用年限的增加，路面出现了不同类型的病害，每年路面维修工程量很大，每年维修产生大量的旧混凝土。为此，在养护维修过程中，根据高速公路快速通行的特点，采用再生混凝土骨料，并加入早强剂，达到快速通行的目的。施工前测试了再生混凝土骨料的表观密度、吸水率、压碎值、坚固性和冲击值，并且充分注意了集料的最大粒径和级配。用再生混凝土骨料代替天然集料，再生混凝土骨料的利用率可以达到80% ，每年还可以节约大量骨料的运输费用。同时，节省了废弃的混凝土占用的土地费用。这样既节省了大量的养护资金，又有利于环境保护，获得了良好的社会经济效益。四、再生混凝土的基本性能及影响性能的因素  （一）再生混凝土的基本性能1.抗压强度  由于再生混凝土和天然骨料混凝土其骨料不同，所以它们强度随龄期的增长情况也不相同。相关试验表明：与天然骨料混凝土相比,同一水灰比的再生骨料混凝土的28d抗压强度约低15%，但其相差的幅度会随着龄期的增长而慢慢缩小。再生混凝土使用的是再生骨料。故再生混凝土的强度和所使用的废弃混凝土的强度有着紧密的联系。在同一水灰比的条件下，再生骨料强度越高再生混凝土的强度也就越高。一般建筑物所拆除下的废弃混凝土强度在C20左右，在水灰比为0.6并用再生骨料完全取代天然骨料时，其28d的抗压强度可达到23.5MPa。完全符合普通混凝土的强度要求。如果使用高强度的再生骨料，则可以配制高强混凝土。相关试验表明，如果用于生产再生骨料的废弃混凝土的强度达到4060MPa并加入微细硅粉和高效减水剂则可配制出C70C80的高强混凝土，尤其是在再生骨料与天然河砂搭配的情况下。 2.抗拉强度  再生混凝土的抗拉强度和它的抗压强度一样，随着龄期的增长而增长。而且再生混凝土的抗拉强度与天然骨料混凝土抗拉强度的差也随着龄期的增长而增大，到28d龄期后才基本不变。但如果在再生混凝土中掺加微细硅粉和高效减水剂则能够明显的提高其抗拉强度，尤其在28d龄期以后最为明显。 3.坍落度  再生混凝土的坍落度和再生骨料所取代的比例有关，由于再生骨料比天然骨料的吸水率大，空隙多，表面粗糙度高，用浆量多。所以在相同水灰比的条件下再生混凝土中再生骨料所取代的比例越高其坍落度就越小。同时骨料表面粗糙，增大了拌和物在拌和与浇筑时的摩擦力。再生混凝土的坍落度还随水灰比的增大而增大，这和普通混凝土是一致的。而我们可以在再生混凝土中加入适量的粉煤灰或高效减水剂提高坍落度，同时可以保证有较好的保水性和粘聚性。 4.干缩性  干缩性是混凝土的重要指标之一。相关试验表明：再生混凝土的干缩性与它的骨料情况有很大关系。由于再生混凝土使用的是吸水率大，空隙率高的再生骨料。所以它的干缩性比天然骨料混凝土要大且其干缩的程度和干缩持续的时间随其再生骨料取代比例的增大而增大和加长。在再生骨料取代比例在50%以上时，其干缩时间持续时间比较长，但在50d龄期后干缩速率十分缓慢，干缩的增量也要小(。 5.用水量  再生骨料与天然骨料不同，所以再生混凝土的用水量也与天然骨料混凝土不同。再生骨料内部缺陷多，吸水率大。再者，再生骨料的表面粗糙度比天然骨料要高，因此配合比中的细骨料（砂率）较高，并随着再生骨料所取代比例的提高而增长，所以用水量有所增加。6.表观密度  再生骨料表面粗糙，摩擦阻力大，其混凝土难以振捣密实。再者再生骨料内部缺陷多，空隙率大。随着混凝土中再生骨料的取代比例增大，混凝土的含气量增大，表观密度变小。此外，再生骨料与河砂、卵石等天然骨料相比比重小，再生骨料使用的比例愈高，混凝土的表观密度愈小。 总体而言，虽然再生集料的部分性能不如天然集料，利用再生集料研制和生产的混凝土构件性能也比天然集料的差。但若通过掺加外加剂，则可以大大改善再生混凝土的性能，只要选择合适的外加剂，再生混凝土的利用就可以十分广泛。（二）影响性能的因素影响再生混凝土质量的因素也主要是有集料产生的1.原材料相同而配合比不同(强度等级不同)的原生混凝土破碎而得到的不同再生骨料在实际工程中，混凝土原材料(胶凝材料和原生骨料)基本上是相同的，只是混凝土的配合比不同，原材料相同而配合比不同的原生混凝土破碎后所得到的不同再生骨料之间性质存在何种差异?中南大学土木研究学院就这一问题作了探讨。结论是与原生骨料相比，经人工破碎而得到的再生骨料视密度小，吸水率与压碎指标大，含泥量大，颗粒偏粗;由原材料相同而配合比不同(强度等级不同)的原生混凝土破碎而得到的不同再生骨料，其性质间存在的差异很小。该结论对于减小再生骨料与再生混凝土的质量波动是非常有意义的。2.再生粗骨料不同取代率对混凝土和易性及强度的影响云南农业大学对再生骨料不同取代率对混凝土和易性及强度的影响规律的研究，得到的结论是：随着再生粗骨料取代率的不断增大，再生混凝土的流动性将有所降低，但变化不大，而粘聚性和保水性将明显得到改善;再生粗骨料取代率在0-50%变动时，对再生混凝土的强度影响较小，但超过此范围时，将显著降低混凝土强度。3不同龄期再生骨料对再生混凝土性能的影响浙江大学郭昌生等在实验室内制备一批原生混凝土，分别养护1d，28d，111d，采用颚式破碎机将其破碎制成再生骨料后分别制成再生混凝土，以研究不同龄期原生混凝土制得的再生骨料中水泥水化程度对再生混凝土性能的影响。结论是：1d龄期再生骨料中含有大量未水化的水泥，其在混凝土中可以继续水化，从而对混凝土的强度产生显著影响。而对于28天与111天龄期再生骨料而言，其中水泥水化已基本完成，水泥的继续水化对再生混凝土的强度贡献甚微，此时，再生骨料的强度成为影响再生混凝土强度的关键因素。4.不同来源再生骨料的基本性能及其对再生混凝土抗压强度的影响丽水学院的王智威对于不同来源再生骨料的基本性能及对混凝土抗压强度的影响一题的研究，结论表明：与天然骨料相比，不同来源再生骨料均具有密度低、吸水率大，压碎指标大等特点;不同来源再生骨料的基本性能之间存在一定的差异，对于老化比较严重的废弃混凝土，其密度相对较低，吸水率较高。随着废弃混凝土原始强度的增加，再生骨料的密度增加，吸水率降低，但总体说来这些差异不大;对于普通强度再生混凝土，不同来源再生骨料对其抗压强度影响不大。5、再生骨料基本性质及对再生混凝土性能的影响华侨大学陈莹等通过系列试验得出结论：再生骨料表面包裹的水泥砂浆较岩石强度小，孔隙大，并且再生骨料在混凝土块解体破碎过程中产生大量微裂缝，因此再生骨料较普通骨料表观密度小，吸水率大，强度低;随着在生骨料颗粒粒径的减小，颗粒间的空隙率增大。为保证再生骨料的正常生产性能，应特别注意再生骨料的高吸水率问题;相对配比条件下，再生骨料将降低新拌混凝土的流动性，但粘聚性和保水性良好。再生骨料虽强度较天然骨料强度低，但因再生骨料粗糙，吸水率大，与水泥砂浆界面粘结状况改善，可以部分补偿因骨料自身强度低对硬化混凝土强度形成的不利影响，因此，再生混凝土比天然骨料混凝土抗压强度略有降低。6.外加剂对再生混凝土性能的影响五、 再生混凝土的生产加工再生混凝土的生产主要是集料的生产，对集料进行加工处理。废弃混凝土破碎清洗筛分再生粗骨料再生细骨料 最简单的集料生产方式流程图六、目前再生混凝土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。 七、结论、建议与展望随着再生混凝土材料的实践和研究的不断深入，再生混凝土将成为一种常用的建筑材料，应用于越来越多的结构中去，具有巨大的经济、环境和社会效益。为了推广应用混凝土再生利用，还应采取下列措施：1.确定管理部门。我国每年产生废弃混凝土数量之大，实难统计，如果再生利用，意义重大，有必要确定某一部门承担起管理职能。鉴于目前全国大部分地区预拌混凝土管理职能在散装水泥办公室的现状，可以考虑在该机构中增设这一职能。2加大科研力度。废弃混凝土的再生利用虽有国外经验可借鉴，但具体的技术问题有待逐个破解，如再生利用的生产工艺、技术装备等等，都需先行研究和消化，为产业发展提供技术保障。3出台优惠政策。各地方政府可根据国家发展改革委、财政部、国家税务总局联合发布了新修订的国家鼓励的资源综合利用认定管理办法，确定生产和使用废弃混凝土再生资源的企业可享受国家鼓励企业开展资源综合利用的税收优惠政策。4制订技术标准。当然，废弃混凝土的再生利用不能以牺牲建筑质量为代价，管理部门应组织相关单位和专家制订技术标准，指导生产并规范市场。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。