谈废旧混凝土的资源化.doc

谈废旧混凝土的资源化 前言 　　水泥混凝土的产生对人类文明和进步发挥了积极的推动作用。但随着混凝土需求的急剧增长和废旧混凝土的大量产生，由此引发的资源、能源和环境问题也日益严重。以我国当前混凝土产量20亿立方米计，需要使用水泥8亿吨，需消耗天然砂石36亿吨以上。统计表明，生产每吨水泥需消耗石灰石0.95~0.98吨，生产1吨熟料约排放CO2大约1吨，还会产生大量的硫化物、氮化物和其他有害气体和粉尘。在混凝土中比例最高的骨料是分布较为广泛的自然资源，但由于长年开采，已经开始出现石料资源难以为继的问题。其中，有工业价值的石灰石仅可维持30~40年的开采。同时，天然材料的大量开采和使用，也造成水土流失和自然景观恶化，严重影响社会的可持续发展，甚至危及子孙后代的生存。据不完全统计，中国目前每年产生的建筑垃圾达到1亿吨左右，而长期积累的建筑废弃物将高达数亿吨。如果这些建筑废弃物能够加以资源化，其意义将是难以估量的。 　　将建筑废弃物回收利用，代替部分自然资源生产建筑材料，是保护自然资源，改善环境，推进可持续发展的一条重要途径。将废旧混凝土收集加工后，进行再生利用，不但可以节省天然资源，还可以减轻环境污染，促进社会的可持续发展。由于对废旧混凝土进行再生利用的意义重大，世界各国纷纷开展了对这一问题的研究。 1　废旧混凝土与再生骨料 　　废旧混凝土可能由不同类型（等级）的混凝土所组成。要想改善废旧混凝土的质量，就需要对不同类型的混凝土加以分选。CS Poon和水中和等[3]对香港地区几种废旧混凝土的性能作了检测，部分结果列于表1。三种骨料的表观密度和吸水率等指标差别较大，天然骨料密实度最高，由较高强混凝土制得的骨料HPC密实度其次，而普通混凝土NC骨料的密实度最低。采用压汞法分析了三种骨料的孔分布，结果与上述性质相一致，三种骨料的孔隙率分别为：天然骨料1.6％，普通混凝土NC再生骨料16.8％，高强混凝土HPC再生骨料7.86%。从两种再生骨料的孔分布情况看，NC骨料的孔隙主要集中在0.01至1微米范围；而HPC骨料的大部分孔隙处于0.1微米以下。 　　再生混凝土骨料（RCA）就是废弃的旧混凝土块经过分选、破碎和筛分等过程，所获得的具有一定力学性能和颗粒级配的人工石料。分选和破碎过程中，必须将夹杂在原始混凝土中的钢筋木材等杂物除去。废弃混凝土经过破碎处理，生产出的再生骨料含有一定量的硬化水泥砂浆，这些水泥砂浆大多数独立成块，少量附着在天然骨料的表面，导致再生骨料棱角较多，表面粗糙密度小，吸水率高，粘结能力弱。废弃混凝土块再生破坏过程中由于损伤积累会使再生骨料内部存在大量微裂纹。 　　为了更好地发挥再生骨料的使用价值，需对破碎的混凝土粒料进行必要的加工。在荷兰，提高粒状垃圾质量的主要目的是降低有害物质的渗析并改善其作为骨料的性能。为了改善再生混凝土骨料的性能，关键是要选择有效的分离净化技术。用于粒状建筑垃圾分离净化的常见技术有：尺寸分选技术，密度（重力）分离技术，磁选技术，涡流分离技术和浮选技术等。 　　经过破碎后的再生混凝土骨料，其颗粒级配经适当调整是可以满足有关标准要求的。由于不同粒级的再生骨料中水泥砂浆的含量不同，其物理力学性能也有所不同。通常，细骨料部分所含高吸水性砂浆较多，将会影响混凝土的工作性，可通过加入适量的天然砂而加以调节。 2　再生骨料混凝土性能 　　2.1 新拌混凝土性能 　　试验表明，在相同的W/C条件下，随着再生骨料取代率增加，混凝土的坍落度逐渐变小。显然，因再生骨料表面粗糙、孔隙率高、吸水率大而明显影响了新拌混凝土的和易性。在以上研究的基础上，选取样品50%天然碎石和50%再生骨料（重量），用10~30%的原状粉煤灰等量取代水泥，可以看到，再生混凝土的坍落度随粉煤灰的取代率增加而缓慢增加。由此可知，在混凝土配料组成中，用粉煤灰等量取代水泥可明显改善新拌混凝土的和易性。但较高的粉煤灰取代量会使再生混凝土的早期强度下降。高效减水剂可以显著地改善再生混凝土的流动性，而矿物外加剂能较好地改善再生混凝土粘聚性和保水性。 　　随再生骨料取代量的增加，混凝土的坍落度损失的幅度逐渐增大，这与再生骨料表面吸水需要一定时间达到平衡有密切的关系。再生骨料混凝土的初始流动度和坍落度损失与再生骨料的含水状态有关。 　　2.2 硬化混凝土的物理力学性能 　　给出了由三种不同的RCA配制的混凝土的抗压强度。结果表明，在龄期为7天和28天时，天然骨料混凝土的强度高于再生骨料混凝土。但是，强度差别在28天有所减小。到了90天龄期，HPC骨料混凝土的强度达到了与天然骨料混凝土相当的水平，但NC骨料混凝土的强度仍然有一定的差距。由此可见，骨料的类型对混凝土的强度有一定的影响。当骨料表面孔隙率高，骨料本身强度较低，那么，用它配制的混凝土的强度也较低。 再生混