建筑垃圾资源化循环再生骨料混凝土研究

摘要:研究了建筑垃圾循环再生骨料应用中必须解决的再生骨料强化处理!再生骨料混凝土基本特性试验、再生骨料混凝土技术经济及政策支持等问题，提出了建筑垃圾资源化循环再生骨料的技术工艺和方法。城市建筑垃圾资源化处理是20世纪90年代以来世界众多国家，特别是发达国家环境保护和可持续发展战略目标之一[1~3]。利用建筑垃圾中混凝土及砖石砌体残骸碎片，经过一系列的处理，作为循环再生骨料(简称再生骨料)。再生骨料有两大应用领域：a.道路工程基础下垫层，素混凝土垫层，道路面层等；b.用在钢筋混凝土结构工程中，此时对再生骨料的强度、粒径、洁净水平等要求较高，对再生骨料拌制的混凝土的工程特性(强度、应力应变、弹性模量、收缩等)也应有质量控制技术参数的要求，目前研究的重点也在此。建筑垃圾经过一般处理(破碎、筛分、分选)的骨料可以用于道路工程垫层、素混凝土垫层、大体积混凝土、混凝土砌块砖等方面。如果要将再生骨料用到钢筋混凝土结构工程中去，必须要有高质量的技术处理方法，对经过一般处理的再生骨料还必须经过改性的强化处理才能广泛利用。1再生骨料混凝土技术特性研究：再生骨料材质与天然岩石骨料相比，其基本特性参数如强度、弹性模量、应力-应变关系、收缩、徐变、抗渗、耐久性等也都会不同。这些技术参数不清楚，再生骨料混凝土结构设计就无法操作，施工质量标准也无法确定。1.1再生骨料技术方法及强化处理：建筑垃圾成分较复杂，有砖石碎块、钢筋混凝土、铁件、木料、塑料、纸板、电缆和泥沙等多种成分，其中砖石砌体碎块，混凝土碎块占大多数，也是可资源化循环再生骨料的材料。首先是要研究一套经济适用的分选、破碎、筛分、洁净的技术处理方法，其次是要研究如何根据再生骨料的成分、构造进行改性的强化处理，提高再生骨料的强度，这是必须解决的关键问题。再生骨料的强化处理，即解决再生骨料孔隙率大，再生破碎过程中骨料本身因有不同组分，受力后存在一些微细裂纹导致骨料强度低的问题。.已设想采用几种不同性质的化学浆液对再生骨料进行浸渍、淋洗、干燥等处理，其作用或直接填充再生骨料的孔隙；或与骨料中某些成分(如原混凝土中水泥水化生成物Ca(OH)2，3CaO·2SiO2·3H2O等)反应生成物能填充再生骨料孔隙；或浆液能将再生骨料本身微细裂纹粘合等。通过改善再生骨料孔隙结构来提高骨料强度无疑是可行的，关键是要通过试验选定成本较低且可以进入工业应用的化学浆液和处理方法。1.2再生骨料拌制的混凝土基本特性：由建筑垃圾中砖石砌体、混凝土块循环再生的骨料，与天然岩石骨料相比，具有孔隙率高、吸水性大、强度低等特征，将导致现行骨料混凝土与天然骨料混凝土特性相差较大。首先，用再生骨料新拌混凝土的工作性(流动性、可塑性、稳定性、易密性)将因孔隙率大、吸水性强而下降，因此其工作性与配合比设计、骨料精度、粒径等内在关系都会与天然骨料混凝土有不同而需要深入研究。其次,再生骨料混凝土硬化后的特性(强度、应力-应变关系、弹性模量、泊松比、收缩、徐变)都会与天然骨料有所不同。如再生骨料的多孔隙会导致混凝土弹性模量减小，强度降低，刚度减小。吸水率高则必然会导致失水后混凝土干缩增大，徐变增大。另外，再生骨料母材强度较低，如旧混凝土再生骨料在新拌混凝土中外面又由水泥石所包裹天然骨料混凝土受压破坏时一般是在骨料和水泥石结合面产生微细裂纹，裂纹互相连通扩大后，将导致混凝土破坏。在再生骨料混凝土中，最初的微细裂纹是出现在再生骨料和新水泥石界面处，还是出现在再生骨料中原骨料和原老混凝土界面处就很难确定。又如，对于砖砌体再生骨料混凝土再生骨料本身强度低于外裹的水泥石，受压破坏时，裂纹一般可能率先出现在骨料本身，但砖砌体再生骨料的裂纹扩大受到外裹水泥石的约束，会延缓其破坏，因此砖砌体再生骨料混凝土强度应高于骨料本身的强度。1.3再生骨料推广应用的技术经济分析：一般，当处理费用大时建筑垃圾再生骨料的成本可能会略高于天然骨料，但如果能在房屋拆除重建工地就地处理、破碎和利用时，成本可以降低，或者建筑垃圾排放费用很高且当地天然骨料资源较紧缺时，再生骨料利用的相对价值就会高一些。因此必须结合具体城市建筑垃圾处理费用运距、占地损失、资源化处理后再生骨料的成本具体应用到工程中的效益、质量控制的成本、质量的可靠性评价等作综合的技术经济分析。通过分析弄清建筑垃圾资源化再生骨料应用推广的难点，形成有关建议，提交政府有关管理部门，取得支持。例如对建筑垃圾的允许排放量制定合理的标准，对资源化再生骨料产品适当减税等。以行政法规的力量和合理的政策性经济补偿促使建筑企业加强对建筑垃圾处理和资源化再生利用。2循环再生骨料技术方法：由建筑垃圾到再生骨料转化的工艺技术方法构思见图1。如图示流程可以建立一条实用的连续生产线，生产不同材质、不同粒径、洁净的再生骨料。在生产流程中，块料破碎，骨料筛分均是碎石骨料生产的成熟工艺，因此主要是要解决分选洁净、冲洗等环节的工艺技术和质量控制方法。建筑垃圾骨料循环再生工艺设备宜具有成套化、体积小、可移动性等特点，便于在各建筑工地就地处理建筑垃圾.我国应加快这方面的政策导向，鼓励建筑公司就地处理建筑垃圾,减少外弃建筑垃圾量。参考文献：[1]RousseauE,DesselJV.LeRecyclagedesMateriauxddeMolitionDansLunionEuropeenne.CSTC2magazine1995(3):13~21[2]PolletV,LoutzS,FontaineR.BlocsdeMaconnerieaBasedeGranulatsRecycles.CSTC-magazine1997(2):12~19[3]ShelburneWM,DegrootDJ.UseofWaste&RecycledMaterialsinHighwayConstruction.CivilEngineeringPractice,1998,13(1):5~16