建筑垃圾再生骨料在绿色混凝土中的应用推广

2018-05-23廖天

建材与装饰 2018年21期

廖天

（海南瑞泽新型建材股份有限公司海南省三亚市 572011）

1 引言

近些年来我国工业化和城市化的快速发展，使建筑行业达到了一个新的高度，不仅对资源的要求更高，建筑手艺也随之提升，在这个更新换代的过程中，必然有淘汰的材料和建筑，导致产生了大量的建筑垃圾，而这些建筑垃圾并没有什么有效的解决方式，目前广泛的把建筑垃圾用送到远离城市的区域。可是这些建筑垃圾不但占据了很大范围的自然用地和农耕用地，还会对自然环境造成破坏。相关科研人员表示，建筑垃圾从另一方面来讲是放错地方的资源，通过一系列系统性的进化系统，可以再次利用，造福人类。在建筑混凝土中就可以通过建筑垃圾的废弃黏土砖进行骨料的再生，解决混凝土的粗骨料制作问题。

2 建筑垃圾的构成和利用现状

2.1 建筑垃圾的构成

建筑垃圾的种类各式各样，成分也因为建筑材料的不同也种类多样。而建筑物主要成分是混凝土，这些废弃的混凝土在拆除之后通过技术加工制成特殊的再生骨料，可以用于道路铺设，制作垫层，进行再生利用混凝土的制作，以及其他混凝土产品的制作。这种提取出来的粗骨料在承重和抗压上起到一定的作用。除了分离出来的混凝土，建筑物和构筑物还有大量的砌体结构可以利用。这些砌体结构的成分是大量的瓦片、沙土、砖块、砂浆，可以直接再利用的成分很少，需要进行特殊分类和使用新型的运作方式来提高再利用的量。

2.2 建筑垃圾的利用现状

欧美发达国家以及亚洲的日本、韩国等，在建筑垃圾的再利用方面已经达到了很高的水平。像是德国拥有世界上最高效的垃圾回收处理再利用系统，德国非常重视垃圾经济的发展，对资源的再利用有了不少资金投入，从源头上遏制了垃圾的排放，使整个国家资源利用高效，低碳环保。我国因为幅员辽阔，资源充足，所以在很大的程度上没有意识到资源再利用的重要性，在资源再生方面起步较晚。随着改革开放工业技术的发展，国家政策引导了一系列节能减排的方案，大大促使了资源再利用的产生，并且建设部、环保部先后出台相关政策，来保证资源再利用的实施。

目前，我国在建筑垃圾回收方面有了一定技术，道路、管道、护坡材料等已采用建筑垃圾再生骨料混凝土，而且已初步使用在城市建设过程中。

3 再生骨料混凝土的理念及应用

3.1 再生混凝土的理念

再生混凝土也称之为再生骨料混凝土，是通过建筑物或者构筑物拆解后的废弃物通过机器分级破碎成一定粒度的骨料，一定程度上代替全部或者是部分混凝土中合成的砂石，制作而成的新型绿色混凝土。再生混凝土的出现是建筑材料资源利用化的体现，是响应国家政策，协调生态平衡的重要举措，同时也保障了我国资源再利用，实现环境保护的理念，如图1所示。

图1 再生骨料的生产工艺流程图

3.2 再生混凝土的研究和应用

制作混凝土时需要大量的矿物原料，进行大量开采不但会耗费人力物力，还会破坏自然环境，影响生态平衡。在20世纪40年代时，世界各国对建筑垃圾再生骨料的再次利用进行了初步研究。到了70年代时，国际材料和研究试验联合会成立了“混凝土的拆除与再利用技术委员会”，通过不断研究，把混凝土再利用的理论初次在公路建设上使用，但是技术委员会对混凝土的强度和耐久度规定了相关指标，保证正常使用的稳定和安全。后来随着微波技术的发展和应用，在公路上的废弃混凝土可以完全回收和利用，通过研发出的一系列完整的回收加工再利用机器设备，完善的实现建筑垃圾的粉碎、搅拌、混合，制作出再生混凝土。详细步骤如图2所示。

我国的起步虽然迟，但是我国的技术革新速度飞快，通过建材企业的联合研究，国家政策的支持和引导，在较短时间内使再生混凝土技术得到完善。除此之外，各大高校的建材专业通过协力研究，解决了再生混凝土耐久性不足，废弃瓦料制作再生混凝土时的提取成分等问题。我国的部分一线城市，通过开展试点，成功开展高性能再生混凝土的应用，在沿海地区深度推广，大大提高了建筑垃圾的利用率，取得巨大的成功。

3.3 再生混凝土的可持续发展

当今社会随着建筑行业的快速发展，混凝土起到了至关重要的作用。因为混凝土的高性价比，混凝土被广泛应用在各种工程项目，并且呈一种逐年增加的趋势。

图2 再生混凝土的制作流程图

混凝土制造的原理是通过一定的混合比例把骨料和水，添加一定的外加剂和掺合料进行混合、搅拌、成型、养护而成。因为混凝土的制造的原材料目前很广泛，这些骨料可以通过开采山岩以及大型水域的沉底泥沙过滤筛选获得。但是，之前的开采缺乏保护意识，所以使大量自然环境被破坏，如果继续这样开采下去，即便我国幅员辽阔，资源丰富，我国最终将变成资源枯竭型国家。所以为了“节能减排”的理念，推行资源再利用的实施，是当前符合可持续发展的当务之急。

4 再生混凝土不同因素的影响分析

4.1 再生混凝土的影响因素分析

4.1.1 砂率对再生混凝土抗压强度的影响

砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率，砂率通过改变骨料的表面积粗糙程度，来影响混凝土的搅拌物的和易性。所以在确定砂率的使用原则上，优先选用在保证混凝土搅拌物的粘聚性和流动性的前提下，使用水泥浆最省时的砂率。

随着砂率的增加，混凝土的强度先增高再降低。在0.47这个值之间有个最大临界值，不管是紧实度还是和易性都是最好的。当低于临界值时，因为空隙随之变大，所以填进去的砂石比重更大，所以混凝土更加密实，承重能力也得到提高。当砂率大于0.47时，因为骨料的使用量减少，材料的稠度急剧下降，所以制品的强度远远达不到预想的结果。

4.1.2 水泥掺量对制品性能的影响

水泥掺量就是1立方混凝土中水泥用量，水灰比=w/c，c即为水泥用量，可以根据混凝土的流动性来控制用水量，从而控制混凝土产品的牢固性和稳定性。相比较天然骨料制作的混凝土和建筑垃圾再利用生成的混凝土，研究发现再生的混凝土的制品强度远大于天然骨料所配置的混凝土。

除此之外，红砖类的再生骨料完全可以取代相关混凝土建造的天然骨料，并且相比于一般的塌落程度，再生水泥的使用量越多，越能提升制品的强度和应用范围，并且生态环境也会随着再利用有所提升。

4.1.3 再生骨料对再生混凝土强度的影响

因为再生骨料有着天然骨料达不到的吸水性和筒压强度，在相同的测试条件下，红砖类和混凝土类的再生骨料的取代率的差距变化是明显的。

研究表明，再生混凝土的强度随着再生骨料的取代率的增加呈现着下降的趋势，但是再生骨料的使用程度越多，整体制件的含水量就随之上升，原因是再生骨料的制作过程中出现了二次破碎，使骨料制件出现了多重的裂纹，在和水混合的过程中水灰比过大，最终导致再生混凝土的制品强度下降。所以在保证再生骨料混凝土的强度的前提下，需要尽可能的减少再生骨料的掺入，使制件可以满足工程所需的要求，又可以多次重复再利用。

4.2 再生混凝土配合比设计和市场

4.2.1 正交设计及数据分析

把水泥掺量、再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率设置为三个制约因素，进行正交设计实验，对混凝土的抗压强度进行极差分析。如图3所示。

图3 正交设计的极差分析

分析结果表明，影响因素的顺序依次是水泥大于再生细骨料大于再生粗骨料，其他因素造成的影响较小，但是在资源利用率这方面还有待提升。

4.2.2 市场分析

通过分析当今材料的经济效益和社会效益，再生骨料拥有可以满足实际的丰富来源。并且建筑再生骨料混凝土的材料成本大约每平米182元，相比天然骨料的开采加工的费用，还节省人力物力，有很大的优势，并且骨料的再利用大大减少了环境的负担，拥有巨大的经济和社会效益。未来市场制造再生混凝土的机器将快速更新换代，资源再利用也将成为建筑行业的主流，在以后的建筑中起到越来越重要的作用。