傳統(tǒng)的建筑材料生產(chǎn)和使用造成資源的過度消耗、能源短缺和環(huán)境污染等嚴(yán)重問題，水泥和混凝土是導(dǎo)致這些問題的重要原因^[1]。水泥混凝土結(jié)構(gòu)通常只有幾十年的生命周期，在這些結(jié)構(gòu)完成其使用功能后，舊混凝土就會(huì)被廢棄。世界上每年拆除的廢舊混凝土、建筑產(chǎn)生的廢棄混凝土、混凝土預(yù)制構(gòu)件廠排放的混凝土以及在生產(chǎn)砌塊過程中產(chǎn)生的大量不符合標(biāo)準(zhǔn)的砌塊均會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾。建筑垃圾主要成分為固體廢棄物，其中混凝土和砂漿所占比例最大，約占總量的30%~50%。建筑垃圾是城市垃圾的主要組成部分，約占城市垃圾總量的30%~40%^[2]。
近二三十年來，世界范圍內(nèi)城市化進(jìn)程加快，世界建筑業(yè)已進(jìn)入高速發(fā)展階段，新建建筑和對(duì)原有的建(構(gòu))筑物改造均使混凝土成為建筑產(chǎn)品的最大原材料。目前，全世界混凝十的年產(chǎn)量約28億立方米^[3]，我國的混凝土年產(chǎn)量約占世界總量的45%，約13–14億立方米。混凝土生產(chǎn)需要大量的粗細(xì)骨料–砂石(混凝土原材料中骨料占混凝土總量的75%)，而隨著對(duì)砂石的不斷開采，天然建筑骨料亦趨于枯竭，且其開采的成本十分高昂，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞也十分嚴(yán)重。在世界上的一些大中城市，澆筑混凝土所需要的砂石已顯短缺，需從外地遠(yuǎn)距離運(yùn)進(jìn)且價(jià)格高昂。
為解決這些問題，混凝土的生產(chǎn)及施工技術(shù)必須從原始落后的、以消耗大量資源、能源為代價(jià)的粗放生產(chǎn)經(jīng)營方式，向大量節(jié)約資源、能源、減輕地球環(huán)境負(fù)荷及維護(hù)生態(tài)平衡的具有最新、最高技術(shù)水平的生產(chǎn)經(jīng)營方式發(fā)展，走可持續(xù)發(fā)展的道路。而再生混凝土正適應(yīng)這種最新的生產(chǎn)經(jīng)營方式發(fā)展。
1　廢棄混凝土的來源
廢棄混凝土主要有以下來源:建筑物因達(dá)到使用年限或因老化被拆毀,產(chǎn)生廢棄混凝土塊,這是廢棄混凝土塊的主要來源。市政工程的動(dòng)遷及重大基礎(chǔ)設(shè)施的改造產(chǎn)生廢棄混凝土塊(隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,此項(xiàng)所占比例將越來越大)。商品混凝土工廠由于質(zhì)量原因以及調(diào)度原因產(chǎn)生廢棄混凝土為其年產(chǎn)量的1%~3%,數(shù)量巨大。因意外原因如地震、臺(tái)風(fēng)、洪水、戰(zhàn)爭等造成建筑物倒塌而產(chǎn)生的廢棄混凝土塊。
2　廢舊混凝土引發(fā)的生態(tài)問題
目前,整個(gè)建筑業(yè)用掉世界資源、能源的40%,美國的建筑物和建筑設(shè)施約占國家財(cái)富的70%,其中混凝土占很大比例。近年來,世界建筑業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段,世界每年拆除的廢棄混凝土、新建建筑產(chǎn)生的廢棄混凝土以及混凝土工廠、預(yù)制構(gòu)件廠排放的廢棄混凝土的數(shù)量是巨大的,我國每年拆除建筑垃圾按4000萬t計(jì)算,其中34%是混凝土塊,則由此產(chǎn)生的廢棄混凝土就有1360萬t,除此之外還有新建房屋產(chǎn)生4000萬t的建筑垃圾所產(chǎn)生的廢棄混凝土,同時(shí)預(yù)計(jì)今后混凝土碎塊的產(chǎn)生量將增多^[4]。如此巨量的廢棄混凝土除處理費(fèi)用驚人外,還需要占用大量的空地存放,污染環(huán)境,浪費(fèi)耕地,成為城市的一大公害,由此引發(fā)的環(huán)境問題十分突出。因此21世紀(jì)建筑建材工作的重要任務(wù)是使水泥生產(chǎn)的資源、能源、環(huán)境污染減少一半,混凝土的壽命提高一倍。去年召開的水泥混凝土可持續(xù)發(fā)展會(huì)議著重強(qiáng)調(diào)的是利用工業(yè)廢渣及舊混凝土的重復(fù)使用。為解決這些問題,混凝土的生產(chǎn)及施工技術(shù)必須從原始落后的、以消耗大量資源、能源為代價(jià)的粗放生產(chǎn)經(jīng)營方式,向大量節(jié)約資源、能源、減輕地球環(huán)境負(fù)荷及維護(hù)生態(tài)平衡的具有最新、最高技術(shù)水平的生產(chǎn)經(jīng)營方式發(fā)展,走可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約資源、能源的道路。
3廢棄混凝土的利用
3.1　作為建材直接利用
用廢棄混凝土加固軟土地基。它的基本原理是:利用起吊機(jī)械將短柱形的重夯提升到一定高度,使之自由落下夯擊原地基,在夯擊坑中填充廢棄混凝土(使粒徑為4~6cm)進(jìn)行夯實(shí),以使廢棄混凝土能托住重夯,這樣廢棄混凝土即在地基內(nèi)形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的短柱,從而大幅度地提高了地基的承載能力,降低了地基的壓縮性。這種方法不僅使城區(qū)改造中拆除的大量廢棄混凝土變廢為寶,降低了工程造價(jià),保護(hù)了環(huán)境,而且實(shí)踐證明,切實(shí)可行,能夠滿足房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。另外廢舊混凝土還可用來鋪墊路基或基礎(chǔ)回填。
3.2再生水泥重新利用
韓國“利福姆系統(tǒng)”裝修公司開發(fā)成功從廢棄的混凝土中分離水泥,并使這種水泥能再生利用的技術(shù)。他們首先把廢棄混凝土中的水泥與石子、鋼筋等分離開來,然后在700℃的高溫下對(duì)水泥進(jìn)行加熱處理,并添加特殊的物質(zhì),就能生產(chǎn)出再生水泥。這種再生水泥的強(qiáng)度與普通水泥幾乎一樣,有些甚至更好,符合韓國的施工標(biāo)準(zhǔn)。這家公司稱,每100t廢棄混凝土就能夠獲得30t左右的再生水泥。這種再生水泥的生產(chǎn)成本僅為普通水泥的一半,而且在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生二氧化碳,有利于環(huán)保。這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)在韓國申請(qǐng)專利。韓國平均每天都產(chǎn)生5萬多噸廢棄混凝土,而且水泥的原料石灰石資源也正在枯竭,因此,這項(xiàng)技術(shù)不僅有利于解決建設(shè)中的廢棄物問題,還能解決資源枯竭問題。
3.3　再生混凝土重新利用
3.3.1　再生混凝土　
一般將廢棄混凝土經(jīng)過清洗、破碎、分級(jí)和按一定比例相互配合后得到的骨料稱為“再生骨料”,而把利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土叫做“再生骨料混凝土”,也可簡稱為“再生混凝土”。顯然,再生混凝土的開發(fā)和應(yīng)用,一方面可大量利用廢棄的混凝土,經(jīng)處理后作為循環(huán)再生骨料來替代天然骨料,從而減少建筑業(yè)對(duì)天然骨料的消耗;另一方面,還可在其配制過程中摻入一定量的粉煤灰等工業(yè)礦渣,這又充分利用了工業(yè)廢渣;同時(shí)再生混凝土的開發(fā)應(yīng)用還從根本上解決了天然骨料日益匱乏及大量混凝土廢棄物造成生態(tài)環(huán)境日益惡化等問題,保證了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
3.3.2　再生混凝土的力學(xué)性能　
與天然骨料混凝土相比,同一水灰比的再生骨料混凝土28d,抗壓強(qiáng)度降低6%~15%;抗拉強(qiáng)度降低7%~28%;彈性模量降低3%~28%,視加入再生骨料的種類和數(shù)量不同,力學(xué)性能表現(xiàn)出很大的差異。一般來說,廢集料本身強(qiáng)度越高,則降低值越小。一些試驗(yàn)還表明,再生混凝土比普通混凝土的抗裂性要好。
3.3.3　再生混凝土的和易性　
在同樣水灰比條件下,再生混凝土的坍落度比普通混凝土小,原因是再生集料表面粗糙且孔隙較多,吸水率較大,從而降低了混凝土的坍落度。因此要想提高再生混凝土的流動(dòng)性,需要增加水泥漿的用量或加入外加劑。
3.2.4　再生混凝土的物理性質(zhì)　
再生混凝土由于孔隙較多,導(dǎo)熱系數(shù)比相同配合比的普通混凝土降低28%,若用于圍護(hù)結(jié)構(gòu),可明顯增強(qiáng)建筑物的保溫隔熱效果,再生混凝土的表觀密度比普通混凝土降低,如碎磚混凝土的表觀密度為2t/m³,接近輕混凝土的表觀密度1.9t/m³。再生混凝土自重降低,對(duì)減輕建筑物自重,提高構(gòu)件跨度有利。再生混凝土的干燥收縮大,蠕變大,由于再生骨料的孔隙率較大,因此其耐久性也較差。
4結(jié)語
混凝土是當(dāng)代用量最大的人造建筑材料,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,混凝土用量將逐漸增大,因開采砂石骨料而造成的資源枯竭和環(huán)境破壞已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),混凝土的可持續(xù)發(fā)展與骨料危機(jī)的矛盾日益突出。搞好廢舊混凝土的開發(fā)利用,可以緩解骨料供求矛盾。另外廢舊混凝土的開發(fā)利用不僅可節(jié)省處理費(fèi)用,減少環(huán)境污染,而且可充分利用再生資源,是節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的有效途徑。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陸凱安.我國建筑垃圾的現(xiàn)狀與綜合利用[J].施工技術(shù),1999.
[2]杜婷等.再生混凝土未來發(fā)展的探討[J].混凝土.2002.
[3] 邢振賢,周日農(nóng).再生混凝土性能研究與開發(fā)思路[J].建筑技術(shù)開發(fā),1998.
[4] 李軍華,劉今朝.淺談建筑垃圾的再利用[J].安陽師范學(xué)院學(xué)報(bào),2000.