再生混凝土国内外发展动态

再生混凝土国内外发展动态

陈永刚1　曹贝贝2

(1.湖北省武汉市统建城市开发有限责任公司;2.武汉理工大学)

能源和环境有密切的关系。如何将废旧混凝土这样一种废弃物转化摘　要:　大量事实表明,水泥和混凝土与资源、

为一种有用的资源,是摆在世界各国政府和科技工作者面前的一个重大课题。介绍了世界一些国家为推动建筑垃圾的再生利用而采取的积极措施,包括在政策上、标准规范上以及应用上的经验。也简要介绍了国内在再生集料和再生混凝土研究和应用上的进展。

关键词:　再生集料;　再生混凝土;　资源化

　　传统的建筑材料生产和使用造成资源的过度消耗、能源短缺和环境污染等严重的问题,水泥和混凝土是导致这些问题的重要原因。水泥混凝土结构通常只有几十年的生命周期,在这些结构完成其使用功能后,旧混凝土就会被废弃。据统计,工业固体废弃物中,40%是建筑业排出的,废弃混凝土是建筑业排出量最大的废弃物。20世纪90年代初,欧共体国家每年排出废弃混凝土为5000万t,美国为6000万t,日本约1200万t。面对砂石等自然资源日益短缺,而建筑废弃物日渐增加的严峻形势,各国政府和研究机构纷纷制定政策,发展新技术,以促进建筑废弃物尤其是旧混凝土的再生利用。以下介绍有关国家(地区)再生混凝土开发和应用情况,望对我们发展这一技术有所帮助。

土使用规范》,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,生产再生水泥和再生骨料。

1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进

法》,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“再生资源化设施”进行处理。日本对于建筑垃圾的主导方针是:①尽可能不从施工现场排出建筑垃圾;②建筑垃圾要尽可能地重新利用;③对于重新利用有困难的则应适当予以处理。

1992年日本建设省提出了“控制建筑副产品排

放和建筑副产品再利用技术开发”的5年规划,1996年10月制定了旨在推动建筑副产品再利用的

“再生资源法”,为废旧混凝土等建筑副产品的再生利用提供法律和制度保障。他们就规定建筑施工过程中的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材与金属等建筑垃圾,必须送往“再生资源化设施”进行处理。东京在1988年对于建筑垃圾的重新利用率就已达到了56%。目前日本全国建筑废弃物实现资源再利用率已超过五成,其中废弃混凝土利用率更高,处理废弃物工厂的规模有的达到100t󰃗h。

日本水泥协会开发出废弃混凝土再生使用的新技术,其再生混凝土的寿命与普通混凝土大体相同。使用这种用废弃混凝土制成的再生混凝土时,不需要用碎石作骨架,仅采用组成水泥的成份作材料,再生时,可全部用来制造水泥或混凝土。这不仅能有效地解决混凝土的废弃问题,而且能减少因采石给自然环境所造成的破坏。

1.2　其他国家发展再生混凝土的举措

美国政府制定的《超级基金法》规定:“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

1　发达国家发展再生混凝土的政策

第二次世界大战后,德国、荷兰、日本等国进行了这方面的研究和开发利用,到现在已召开了3次有关废混凝土再利用的专题国际会议。再生混凝土利用已成为发达国家的共同研究课题,有些国家还采用立法形式来保证此项研究和应用的开展。发达国家对于建筑垃圾处理总体上是施行源头削减策略,就是在建筑垃圾形成之前,通过科学管理和有效地控制措施将其减量化。对于已经产生的建筑垃圾则采用有效的科学手段,使其成为再生资源。1.1　日本发展再生混凝土的措施

日本由于特殊的地理和资源位置所决定,在再生混凝土的开发利用上投入了大量的人力和物力,取得了一系列国际领先的成果。

1977年日本政府制定了《再生骨料和再生混凝4

国外建材科技　　　　　　　　　　　　　　　　2004年　第25卷　第3期

随意倾卸”。美国的沥青路面现场热再生技术已经相当成熟,在美国的路建设中,50%采用沥青混凝土再生料,平均直接建设成本下降20%以上,对能源和环保等产生的间接社会效益巨大。

自1982年起,美国在ASTMC233282“混凝土骨料标准”中将破碎的水硬性水泥混凝土包含进了粗骨料中。大约在同一时间,美国军队工程师协会也在有关规范和指南中鼓励使用再生混凝土骨料。

荷兰是最早开展再生混凝土研究和应用的国家之一。在20世纪80年代,荷兰就制定了有关利用再生混凝土骨料制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的规范。该规范规定了利用再生骨料生产上述混凝土的明确的技术要求,并指出,如果再生骨料在骨料中的含量(重量)不超过20%,那么,混凝土的生产就完全按照普通天然骨料混凝土的设计和制备方法进行。

丹麦于1990年颁布法规修正案允许再生骨料在适宜环境下用于某些特定的结构。该修正案将回收的混凝土按强度分为2类:其中强度为20MPa以下的为第1类,而强度为20～40MPa的为第2类。在使用这些再生骨料过程中,要求各类骨料达到一定的技术要求。

德国的干馏燃烧垃圾处理工艺,可以使垃圾中各种再生材料干净地分离出来,再回收利用,有效地解决了垃圾占用土地的问题。

出的砂浆则可用于路基的稳定化处理。

韩国一家装修公司最近开发成功从废弃的混凝土中分离水泥,并使这种水泥能再生利用的技术。这项技术目前已经在韩国申请专利。该公司将从明年下半年开始批量生产这种再生水泥。这家名为“利福姆系统”的公司说,他们首先把废弃混凝土中的水泥与石子、钢筋等分离开来,然后在700℃的高温下对水泥进行加热处理,并添加特殊的物质,就能生产出再生水泥。据称每100t废弃混凝土就能够获得30t左右的再生水泥,这种再生水泥的强度与普通水泥几乎一样,有些甚至更好,符合韩国的施工标准。而且这种再生水泥的生产成本仅为普通水泥的一半,而且在生产过程中不产生二氧化碳,有利于环保。韩国平均每天都产生5万多t废弃混凝土,而且水泥的原料石灰石资源也正在枯竭,因此,这项技术不仅有利于解决建设中的废弃物问题,还能解决大理石等资源短缺问题。

目前对再生骨料在新拌混凝土中的作用机理知之甚少,如新鲜砂浆对再生骨料中的陈旧砂浆表面的作用机理、硬化混凝土的收缩与控制收缩的措施、应用再生骨料的中高强度混凝土配制技术等等。

3　再生混凝土技术在国内的应用前景

3.1　国内技术进展

混凝土外加剂的快速发展和新结构、新工艺的发展使再生混凝土的基本性能得到改善或提高。随着人口增多、生产发展、资源枯竭、环境破坏,地球承受的负担剧增,混凝土的发展,由追求高强化、高性能化逐渐向绿色化方向靠拢。因此,再生混凝土有着更为强大的生命力。

近年来我国政府对建筑垃圾的循环再利用高度重视。政府制定的中长期发展战略鼓励废弃物的开发利用。建设部将“建筑废渣综合利用”列入1997年科技成果重点推广项目。有关部门也对相关技术与示范工程项目给予了资金与政策支持,支持综合利用建筑垃圾及生产新型建材。同时,利用城市垃圾生产建材等资源优化处理技术与成套设备也被放到优先发展的项目之中。

目前,国内数十家大学和研究机构开展了再生混凝土的研究,而且研究工作逐渐深入。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,为采取合理有效的措施解决这些问题奠定了基础。其他一些高校、科研院所如东南大学、华中科技大学、北京建工学院、沈

5

2　国外再生混凝土技术进展

最近20年的资料显示:美国、日本和欧洲等发

达国家对废弃混凝土的再利用研究主要集中在对再生骨料和再生混凝土基本性能的研究。这些基本性能包括物理性能、化学性能、力学性能、结构性能、工作性能和耐久性能等。

研究成果表明再生混凝土基本能满足普通混凝土的性能要求,其应用于工程结构是可行的。但由于拆除建筑物的建成年代一般较早,在当时的技术水平下,混凝土的强度等级不会很高,新生产的再生混凝土的强度也就不高,一般只适用于非承重结构混凝土。

日本的清水建设公司和东京电力公司研究开发了废旧混凝土砂浆和石子的分离技术,使这些废弃材料得到合理有效的利用。该技术首先将混凝土废料破碎成小于40mm的颗粒,再在300℃温度下进行热处理。然后,在特殊机械作用下使这些废料相互碰撞、摩擦,达到水泥砂浆与石子的分离。石子分离后又恢复到天然骨料的状态,可生产新混凝土。分离

国外建材科技　　　　　　　　　　　　　　　　2004年　第25卷　第3期

阳建工学院等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。他们经过多年的系统研究,已形成成套技术,就是将解体混凝土和废弃砖瓦进行再生资源化处理后,作为混凝土骨料、轻骨料,生产普通混凝土或高性能混凝土砌块,这种再生混凝土强度达C30。建筑垃圾的利用可谓是一举数得,在获得经济效益的同时,还消纳了大量垃圾,减少污染及土地占用。对于建筑用砂紧缺的城市,又解决了混凝土骨料的来源,不但可以降低成本,又可满足施工规范要求,2个效益是很明显的。

北京一家城建企业回收800多t各种建筑垃圾,成功地用于砌筑砂浆、内墙和顶棚抹灰、细石混凝土楼面及混凝土垫层。另一利用途径是向深度研发。

湖北省襄樊市公路建设中大量采用了破损的混凝土路面,取得了良好的经济效益和社会效益。他们在水稳基层中采用30%左右的再生骨料,并使水稳基层的性能得到改善,成本也有所降低。3.2　需要注意的问题及建议

在实际应用中,国内的情况与国外还有一定的差距,通常缺乏废弃混凝土的资料,控制再生混凝土的质量就有了一定的难度。因而在使用时,必须对再生骨料和再生混凝土的性能进行测试。再生混凝土的大规模应用还存在诸多的问题,一些基本指标和技术参数还不完备,因而对再生混凝土的系统研究尤为必要。将再生混凝土应用于承重结构还需要更系统的研究,直至制定相应规范标准,以便使废弃混凝土应用成为一套成熟的技术。

建议政府有关部门组织研究机构对再生混凝土进行系统研究,尽快制定相应的再生骨料品质评价的技术标准以及再生混凝土结构设计规范。借鉴发达国家的成功经验,加强立法,利用经济杠杆的调节作用制定再生骨料推广应用的强制性措施,保障对废弃混凝土的再生利用在政策上要对再生骨料的回收利用给以扶持,把再生骨料的回收利用作为一个新的行业和新的应用技术,制定“强制性”的建筑垃

圾处理的专项法规,并从政策和财政上加大对再生

混凝土的研究开发,组织研究制定《再生骨料品质技术规程》和《再生混凝土结构设计规程》,且在每个地区都投资兴建以处理混凝土废弃物为主的建筑垃圾再生加工厂,工业化生产再生骨料和再生混凝土,降低其生产成本和提高其品质。

专门用于再生骨料生产的机械设备缺乏也是制约再生混凝土发展的一个重要原因。建议有关企业借鉴国外先进经验,开发用于旧路修复中旧混凝土破碎和筛分的移动式处理设备;用于城市建筑物拆除过程中进行智能分拣和处理的系统。

参考文献[1]　HansenTC.RecyclingofDemolishedConcreteand

Masonry(RILEMReport372DRC),NartnollsLtd,Bodmin,UK,1992.

[2]　陆凯安.建筑垃圾综合利用势在必行.再生资源研究,

1999,(2):33～34.

[3]　叶义群,王嘉琪,蒋林华.浅谈混凝土的可持续发展.建

筑技术开发,2001,(7):60～62.

[4]　张　帆,杨　静.固体废物的污染防治及其管理.中国

建材,2000,(9):57～60.

[5]　HendriksCF,NijkerkAA.TheBuildingCycle.

AneasTechnicalPublishers(TheNetherlands),2000.

[6]　毕鸿章.变报废建筑为混凝土填料.中国建材报,2002.[7]　水中和,万惠文.老混凝土中骨料2水泥界面过渡区

～23.ITZ.武汉理工大学学报,2002,(4):21

[8]　PoonCS,ShuiSH,LamL.InfluenceofMoisture

StateofNaturalandRecycledAggregatesontheSlumpandCompressiveStrengthofConcrete.Ce2

～36.mentandConcreteResearch,2004,(1):31

[9]　万惠文.含再生骨料和粉煤灰的绿色混凝土结构和性

能研究.武汉理工大学,2004.收稿日期:2004206206.

陈永刚:男,1962年生,高级工程师;武汉,湖北省武汉市统建城市开发有限责任公司(430015).

6