再生混凝土的研究现状及其基本性能

#表2-1再生细骨料和天然砂的表观密度、堆积密度以及空隙率2.1.2再生墙体的基本性能将建筑废弃物、工业矿渣等经过清洗、破碎、分级并按一定比例相互配合后得到的再生骨料揽拌混合 ,振动挤压制成各类墙体材料 ,这种墙体称为再生墙体材料，有再生混凝 土多孔砖和再生混凝土轻质隔 墙之分，多孔砖尺 寸为240mm长()xll5mm(宽)x90mm厚(),如图2.3所示。再生多孔砖抗压强度为 8.0Mpa,孔隙率 38%,重约 3.4kg,组成原料中 ,42.5级水泥浆质量占 16.2%,废混凝主块质量占41.9%,红砖碎片质量占 41.9%。再生混凝主轻质隔墙板如图 2.4所示，墙板按其厚度分为 90型600mm宽()x90mm厚()和120型600mm宽()x120mm(厚),标准抗压强度为 7.5Mpa。组成原料中,42.5级水泥浆质量占 20%,建筑废弃物占 50%,工业废渣占 20%,粉煤灰占10%。图2.3再生混凝土多孔砖图图2.3再生混凝土多孔砖图2.4再生混凝土轻质隔墙板再生混凝土粗、细骨料研究现状早在20世纪80年代发达国家就陆续出台了再生骨料相应标准 ,我国直至2010年才由中国建筑科学研究院等单位编制成国家产品标准《混凝止用再生粗骨料GB/T25177-2010》、《混凝土和砂浆用再生细骨料 GB/T25176-2010》,以及行业工程标准《再生骨料应用技术规程 JGJ/T240-2011》,填补了我国长期以来在再生骨料利用方面的技术标准空白 ,为再生骨料的生产、应用提供了科学合理的技术支撑。同天然骨料相比 ,再生骨料表面还包裹着相当数量的硬化水泥砂浆 ,这是导致再生骨料性能比天然骨料差的根源。 徐亦东、陈莹、冯乃谦等通过对再生混凝上骨料的试验研究 ,讨论了再生骨料与天然砂石骨料的差异 ,都认为再生骨料表面包裹着相当数量的硬化水泥砂浆是导致再生骨料的表观密度、 堆积密度和吸水率比天然骨料低的主要原因 ,此外再生骨料的外观略为扁平 ,同时带有很多棱角 ,外形介于碎石和卵石之间 ,这样的外形会降低新拌再生混凝土的工作性能。与表面光滑的天然骨料相比 ,再生骨料表面包裹有老的水泥砂浆使得骨料看起来很粗糙,且表面积较大 ,虽与水泥石粗结较好 ,但对于新拌混凝土的流动性不利。同时会增加水泥用量。再生骨料成分不仅有少量脱离砂浆的石子 ,包裹部分砂浆的石子 ,还有少量独立成块的水泥砂浆。 其本身表面粗糙、 棱角多以及在混凝土构件破坏和在再生骨料的生产过程中 ,骨料内部生成大量徵细裂缝 ,导致再生骨料孔隙率大 ,表观密度和堆积密度降低。目前文献显示的再生骨料堆积密度和表观密度离散性较大。再生细骨料的堆积密度和表观密度分别为天然细骨料的 75~80%、80~85%。国外的研究发现再生细骨料的吸水率主要在 7%-12.1%之间 ,再生粗骨料的吸水率的在 3.6%-8.0%之间 ,主要分布在 5%左右。 SalomonM.Levyfwsi等人认为：再生骨料的吸水率是天然骨料的 6-8倍。Kreijger还从大量实验结果中发现再生骨料的吸水率与其密度之间呈拋物线关系 ;杜婷等人试验测得未被强化的再生骨料吸水率为 6.68%,而经过水泥浆及混和其它外惨料浆液强化后吸水率有所降低。水泥砂浆强度比天然骨料低 ,因此,再生骨料的压碎指标比天然骨料要高。 再生骨料包裹的水泥砂浆越少 ,压碎指标越接近天然骨料。国内资料显示粗骨料为卵石的废旧混凝土生产的再生骨料的压碎指标为 16.6%。杜婷等人测得原生混凝土强度等级为 C35的再生骨料压碎指标为 20.6%。再生墙体研究现状新型墙体材料主要是指用混凝土、水泥或粉煤灰、煤矸石等工业废料和生活垃圾生产的非粘土砖、 建筑顿块及建筑板材。 在实际应用方面， 这类利用废弃材料而形成的新型墙材早在上个世纪的五十年代就已经在英国和美国等发达国家出现。日本由于资源匮乏严重， 在上个世纪九十年代初期就着手开始研制再生材料和再生墙体，到了上个世纪末，日本建筑再生材料的利用率已经达到了 65%，已经超过了英国和美国。 再生墙体的研制和应用有很强的区域性质， 再生骨料主要受当地的自然环境、区域资源、民族风格、建筑材料的使用率等条件限制，所以我国在开发利用再生混凝土方面， 要结合当地的废旧材料及环境特点， 充分利用当前先进的建筑科技技术， 发展适合当地使用和未来发展的再生墙体。 很多产品符合节能节地的原则 ,但目前暂时在施工方法或生产工艺方面还不完善 ,就需要我们去完善开发市场 ,根据企业自身的情况做决策。将再生骨料利用到墙体材料是合理的再生方法 ,这已是建筑废弃物再生利用的一个重要研究领域 ,引起不少学者对其进行研究。白国良等 [8]通过正交试验研究了再生混凝土砌块配合比中的四个主要因素（单位用水量、 水灰比、再生粗骨料取代率、 再生细骨料取代率 ）对抗压强度的影响,通过试验优化了再生混凝主砌块的配合比 ,结果证明,对于单排孔再生混凝主小型空心砌块 ,若配合化选取合适 ,强度等级可以达到 MU5.0。卓玲等[9]采用正交试验研究了再生骨料混凝土空心砌块配合比设计 ,研究表明选取合适配合比 ,再生粗骨料取代率 82%和再生细骨料取代率 100%,制作的再生混凝土小型空心砌块强度等级可以达 MU5.0。李丹等[10]通过正交试验研究再生混凝主土砌块配合比中水灰比、 再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率三个主要因素对其抗压强度的影响规律。 试验结果表明,对于多排孔小型空心砌块 ,选取合适的配合比 ,强度等级可以达到 MU10.0,可作为非承重砌块使用。第3章促进废旧材料再利用健康发展的对策探索废旧材料再利用的基本方法回填掩埋法回填掩埋法是废旧材料处理的主要方法之一， 首先回填掩埋应该在进行充分分类的基础上进行， 对于一些有回收利用价值的木材、 构配件等应该首先回收再利用，对一些回收价值较低的诸如一些砖石材料、 混凝土材料在道路铺设地基或者是基坑回填时可以充分的加一利用。废旧的建筑材料在进行在运输过程中，会产生大量的烟尘，会对空气质量和环境造成不良的影响，同时在堆放过程中，又会占用土地，污染土地和水源，在运输和对方过程中， 不仅造成了大量的人力物力的浪费、 损害环境， 也对人民的生产生活具有不良的影响。

加工骨料法在建筑物拆解过程中，会产生大量的建筑废料，特别是现代建筑物建造过程中，对混凝土的应用。不过如果我们能够将这些建筑废料进行科学的分类处理，然后将其中具有回收再利用价值的建筑废弃材料加一回收， 就可以在很大程度上减少建筑废料的废弃， 不仅可以节约能源和资源， 更是减少了从矿产资源的开发，对环境保护具有重要的意义。 对一些废旧的砖石材料和混凝土材料， 虽然直接回收粉碎再利用与混凝土承重构件中不能满足强度要求， 但制作成一些用于装饰的构筑物、或者一些道路铺设的铺路面砖、透水砖等，将会极大的减少材料成本，减少了资源的浪费、保护了环境。还原再利用还原再利用，是最大限度上利用废旧建筑材料的一种方式，在对建筑废料进行充分的分类和整理后， 对混凝土材料进行一定的处理， 将其应用于较低标号的水泥，用于地面垫层等，可以极大地提高建筑废料的在利用率和还原率。生态水泥，是建筑废旧材料还原再利用的主要方法之一，这种生态水泥在生产过程中，完全使用废旧材料加工，这样不仅极大的提高了建筑废料的利用率，更是能够有效地增加资源的使用周期， 我国是资源大国， 但人均资源却极少。 利用微波技术还原沥青材料， 重要的方式之一， 而且利用微波技术还原的沥青， 在使用过程中，与新的沥青完全相同，处理也相对廉价，可以有效地减少成本，这样可以有效地减少沥青对空气和土地的污染。粉碎竹木材料可制作人造木材，还可以制成各种不同规格的密度板，这种人造木材和密度板可用于制造家具、 室内装修材料、 隔音板等， 从而减少森林树木的砍伐，从某种程度上保护植被。还原再利用方法中，最好的方法便是将从旧建筑拆除下来的木材、砖石、金属等材料， 经过简单的整理便直接再次用到新的建筑中去。 这样处理的好处不言而喻，不但能够更容易的被当地的人们所接受， 还更加的节能环保， 同时能够从废旧的建筑材料中找到情感的归属。堆山造景的处理方式会对生态环境造成一定的污染， 将废旧会对生态环境造成一定的污染， 将废旧建筑材料充分的应用于园林建设中， 能够取得极好的应用效果。 其中堆山造景的方式就是其中一种极为常见并且建筑废料处理方式。 在资源与能源都成为我国发展的瓶颈的时期， 任何资源都不应该被随意的弃置与浪费。 园林建设， 是保护城市生态的重要手段。 同时，将废旧的建筑材料充分的应用与园林建设， 不仅有效的避免的废旧材料堆放占地的问题， 还会因为园林建设过程中堆山造景的园林艺术表现形式， 对废旧的固体建筑材料做到的充分的利用， 节约了资源， 同时大幅减少了园林建设过程中经济成本。废旧材料再利用在旧城改造中存在的问题1、上游区域法律体系不完备。当前阶段，在国家层面尚无一部关于废旧材料资源化利用管理的法律法规，武汉市也尚未出台任何有关废旧材料再利用方面的法律条文。 虽然出台了一些关于城市废旧材料的管理条例， 但是仅规定了个人或单位需要对其产生的废旧材料负责，不得随意倾倒及相关处罚的准则。2、废旧材料回收处理费用过高，建设单位及施工（装修）单位消极应对目前武汉市在废旧材料再利用收费， 相比较废旧材料消纳收费用而言费用过高。对于注重利益的建设单位和施工单位而言，会直接选择运输到垃圾消纳场。3、政府监管缺位，废旧材料倾倒随意，导致资源化利用企业原材料匮乏由于政府监管不到位， 处罚力度不够。 部分废旧材料产生单位会将废旧材料运输到非指定地点堆放或非法倾倒， 如北京一建材科技公司虽已建成年消纳废旧材料100~150t的废旧材料生产线，但是在实际运营过程中每年仅消纳几万 t的废旧材料。西安蓝绿清科技发展有限公司是一家为位于西安北郊的利用废旧材料制造制造免烧制砖的企业。该企业在国家知识产权局申请了三项废旧材料处理的技术。公司经过多方资金筹集， 在2004年进行了产品的生产试验， 并建成了小规模的生产线。到 2006年初又筹建了一条半自动化的生产线。该生产线理论产量每天可达 2000立方米，但在实际运营当中， 由于各种原因的困扰， 实际产量只有一半。因此，公司不得不自己去寻找购买废旧材料原材料， 这无形中加大了公司的成本支出，削弱了废旧材料再利用企业的积极性。废旧材料再利用建议创新废旧材料再利用管理模式废旧材料的再利用率离不开健全的管理机制。 构建废旧材料处理大数据平台和互联网管理模式。 成立废旧材料资源化处置管理机构， 学习日本“废旧材料处理台帐制度” ，各地区建立详细的垃圾产生和处理上报制度，构建废旧材料大数据平台，形成互联网管理模式。对于建筑拆迁、废旧材料产生、运输、堆放、消纳等各个环节， 由专门的公司或单位负责， 形成规范的链条式循环过程控制和管理体系。创新废旧材料资源化管理模式是垃圾减量化、实现产业化发展的保障。产学研政联动、提升废旧材料再利用技术水平废旧材料处理技术的创新是废旧材料再利用水平提升的技术保障。首先，要完善废旧材料再生技术、产品认证。其次，加强科研机构与企业的合作，提高废旧材料资源化技术研究创新水平， 如生产再生骨料的技术开发和应用研究等。 第三，提倡重点研究源头“减量化”技术，注重各类建筑物规划设计时的再资源化思考。最后，建议进行各地区废旧材料处理规划研究， 根据各地区间的经济发展状况、建筑建设状况、资源赋存条件差异进行废旧材料资源化规划，科学的、有效的进行废旧材料资源化处置。、增强宣传教育、提高废旧材料再利用产品的社会认可度政府要增加对废旧材料再生产品采购，并加大对节约资源、循环利用、绿色发展的宣传教育， 提高社会和建筑企业等对废旧材料再利用产品的认可， 推进废旧材料再利用产品应用，为废旧材料再利用产品提供市场保障。推进废旧材料再利用产业化实现废旧材料再利用产业化发展是垃圾处置体系化、高水平化的体现，是废旧材料再利用发展的必然趋势。 废旧材料产业化发展要实行“政府引导、社会参与、市场运作” 的多方合作。 要加强废旧材料再利用产品及应用的先进企业和标志性项目宣传，发挥品牌效应，扩大社会影响，带动大众参与积极性，逐步实现废旧材料再利用企业的私有化。第4章结论及展望结论现在我国对建筑废料的回收利用，一般情况下都是简单的加工回收，并且回收效率以及回收利用率普遍较低。 由于回收处理仅仅是简单的加工回收， 所以导致大部分不易回收的再生资源大量的丢弃。在大量的建筑废料中，废弃的砖块、混凝土块， 是构成建筑废料的主要部分， 但由于废旧砖块以及混凝土块在回收利用是，需要的工艺较为复杂，并且成本较高，从而再回收再利用的效率极低，随意的堆放和遗弃， 不仅造成了大量的资源浪费， 更是污染了周边的自然环境， 对于周围的人们的健康，也会带来不良的影响。国内对于建筑废料的应用，不仅利用的效率极低、技术水平低下，开发利用过程中，更是只停留在了物质的基础上， 对旧有建筑材料的历史文化的发掘， 远远不足，这也更加重了普遍上对废旧建筑材料回收利用思想的不重视。在国外，对旧有建筑的改造、 以及对废旧建筑资源的回收， 更多的是在文化、 美学等方面的发掘，但这样的话，往往成本较高，所以这更需要政府的引导，通过政府的引导，促进人们对废旧材料再利用方面的思想转变。基于以上分析，如果要改变国内现状，就必须更多的对旧有建筑、建筑废料的价值进行充分的挖掘， 改变人们对废旧材料再利用方面现有的思想， 这样不仅能够更好、更充分的发现旧有建筑材料的价值。展望目前再生细骨料混凝土在实际工程中的应用少之又少， 已有的研究成果无法形成成熟的理论体系，结合本文研究内容，在此提出以下几点展望：1）再生混凝土的生产加工工艺有待于进一步的提高，以保证再生细骨料的基本性能符合要求，同时又能经济适用于实际工程中。2）再生混凝土对于我国绿色新型城镇化建设有着巨大的作用，有着广阔的发展前景。3）再生混凝土的力学性能相关研究相对落后，暂时还没有形成一个完整的再生混凝土力学性能体系， 希望能在日后的学习和工作中为我国的再生混凝土的发展落尽绵力。参考文献张小娟.国内城市建筑垃圾资源化研究分析 [D].西安建筑科技大学 ,2013黄万千.城市建筑弃土消纳场布局规划研究——以南宁市为例[J].大众科技 ,2011,07:103-105.GluzhgePJ.Theworkofscientificresearchinstitute[J].GidrotekhnicheskoyeStroitel'stvo,1946(04):27-28(onlyavailableinRussian).蒲云辉,唐嘉陵.日本建筑垃圾资源化对我国的启示 [J].施工技术 ,2012,41(376):43-45.PolletV,LoutzS,FontaineR.BlocsdeMaconnerieaBasedeGranulatsRecycles[J].Braxelles,CSTC-magazine,1997(2):12-19.GuntranZanker．Recycledmaterialsinconcreteconstructionfieldsofapplication，developmenttendenciesandqualityassurance[J].Betonwerk.FertigteilFechnik，1999，(4):50-55.隋玉武.德国建筑垃圾高回收率原因简析 [J].再生资源与循环经济 ,2010,3(12):38-41.徐艳文.国外建筑垃圾处理利用面面观 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但是再生混凝土由于再生骨料自身的缺陷，使其力学性能低于普通混凝土。新型材料即连续玄武岩纤维（ ContinousBasaltFiber，简称 CBF），是由玄武岩矿石在经 1450~1500℃高温熔融后， 通过拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维， 具有良好的化学稳定性、热稳定性和耐酸碱性能、电绝缘性、抗腐蚀、耐高温等多种优异性能。早在 1840年英国威尔斯实验室成功试制出以玄武岩为主要材料的岩棉。 1972年联合体的科研实验室开始研制制备 CBF，已成功研制出 20多种以CBF为原料制品的生产工艺。 继前苏联之后，近年来， 例如美国、 日本、德国等一些科技发达国家都加强了对这一新型非金属无机纤维的开发研究，并取得了新的应用研究成果。直到 20世纪90年代中期，我国才开始展开对CBF的研究，在中国，最早是在南京研究设计院开始了对 CBF的研究。目前，国内许多CBF生产厂家相继立项生产，主要生产产品类型为以 CBF为原材料的丝、短切纱、薄毡、网布、筋材等。再生骨料的使用可以有效地解决环境污染以及建筑材料的短缺等问题， 但是由再生骨料所混合成的基体混凝土强度较低， 不能满足建筑设计所需的强度值， 所以需要一种新型材料提高再生混凝土强度。 经研究人员大量的试验可知， 纤维短切纱添加到再生混凝土中， 可以增强混凝土的抗拉、 抗弯强度， 短切纱纤维又有增强阻裂的作用， 可以有效地满足建筑设计材料的要求，此材料已成功广泛应用于桥梁、隧道、地下工程等一些建筑行业中。纤维增强复合材料（