再生混凝土填充墙在中国的研究与应用前景

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[摘　要]本文介绍了使用废弃混凝土块代替天然骨料配制再生混凝土技术的环境效益、经济效益和社会效益，并对再生骨料和再生混凝土的有关性能、技术特点进行讨论，旨在为再生混凝土作为填充墙体材料走向实用提供一些参考和建议，最后提出了推广应用新型墙体材料的措施与建议。

[关键词]环保；填充墙材料；再生混凝土

1 　引言

建筑材料作为我国的传统产业，在建国后得到了巨大的发展。但是建材工业主要沿用大量消耗资源和粗放型经营的传统发展战略，轻视了发展的效益和质量。对自然资源重开发，轻保护，对环境和生态缺少改善和保持，结果造成极大的资源浪费和环境破坏。可以说，我国的建材工业是以资源和能源的过度消耗和环境的严重污染为代价的，因而发展新型环保建材意义重大。

墙体材料是我国建材工业的重要组成部分，耗能占建材工业总能耗的一半左右。目前，全国砖瓦企业占地约30 亿平方米，每年烧砖毁田达到约0.53万平方米，不仅占用大量耕地，而且污染环境。同时，生产粘土砖每年要消耗1.13亿吨标准煤，约占全年能源消耗总量的15 %左右，比生产同体积新型建筑材料耗能高出一倍左右，严重浪费资源和污染环境。可见，大力发展节能、节土、利废、保温隔热的新型墙体材料，加快墙体材料革新是刻不容缓的大事。

新型墙体材料节能、节土、利废的效果十分显著。以节能为例，我国现有的空心砖、混凝土砌块、加气混凝土等新型墙体材料，平均生产能耗每万块0.7 t 标煤，比实心粘土砖的1. 32 t低47%。因此，进行墙体材料改革，加速发展各种新型墙体材料，不仅是建材工业节能和调整结构的重要措施， 而且对改善建筑功能、保护环境、节约土地具有十分重要的意义。

再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete ，RAC) ，是用旧建筑物上拆下来的废混凝土碎块经破碎、清洗和分级后， 按一定的比例混合形成再生骨料，部分或全部代替天然骨料，加入水泥砂浆拌制的混凝土[1]。长期以来，我国对砂石骨料的大量开采，已付出了相当大的环境代价。另一方面， 混凝土建筑物因达到使用年限或由于市政建设的需要而被拆除，其中废弃混凝土块约占34%左右，对城市环境也造成污染。废弃混凝土块中含有大量砂石骨料，如果能将它们就地回收，经过破碎、清洗、分级后作为骨料再利用，生产“再生混凝土”用到新建工程上，则不仅能降低成本、节省天然骨料资源，还能减轻废弃混凝土块对城市环境的污染，缓解日益突出的混凝土可持续发展与骨料危机的矛盾。

2 　废弃混凝土及利用前景

我国是一个自然资源相对贫乏的国家，要保持建筑材料的可持续发展，就应该寻求新的发展道路。使用废弃混凝土块代替天然骨料配制再生混凝土技术，因具有明显的环境效益、经济效益和社会效益，被看作是发展绿色混凝土的主要措施之一，已受到人们的重视。美国每年大约有6000万吨废弃混凝土，日本每年约有1600万吨废弃混凝土，我国也已突破1360万吨[2 ] 。如此巨量的废弃混凝土除处理费用惊人外，还需要占用大量的空地存放，污染环境，浪费耕地，成为城市的一大公害。随着建筑业的发展，废弃混凝土的量会越来越大。同时，现有的占地30亿平方米的砖瓦企业转变为占地面积较小的废弃混凝土加工厂，甚至是现场加工，这些无疑都将有助于缓解我国紧张的土地资源。如果能将废弃混凝土用于新建建筑中去，将体现出巨大的环境效益。另外，混凝土生产需要大量的砂石骨料，而随着对天然砂石的不断开采，为取得这些原材料，需要开山和挖取河床，破坏自然景观，改变河床位置和形状，造成水土流失或河床改道等严重后果，对生态环境的破坏十分严重。由于再生骨料的收集和制备需要耗费一定的机械设备和人力，从纯经济指标的角度来讲，再生骨料的生产是微利甚至无利或亏损，因此再生混凝土的生产成本价格相对天然骨料混凝土要高，因此往往不易被用户接受。但是，再生混凝土的经济性不能简单地用其生产成本来衡量，应当从多方面综合考虑其经济指标。

再生混凝土的技术经济分析除要考虑其本身的生产成本外，还应当综合考虑城市垃圾处理的有关费用和再生混凝土产生的环保效益以及本地区天然骨料的储量、生产、运输、价格、年需求量。随着科学技术的进步和生产水平的发展， 以及人类对环保的日益重视，经济性的概念也会随之变化。从长远看来，作者认为发展再生混凝土的经济前景较为广阔。

3 　再生混凝土的物理性质和力学性能

3. 1 　物理性质

a)和易性　由于再生骨料有较大的吸水率，以及骨料粗糙的粒形效应、棱角效应导致在同样水灰比条件下，再生混凝土的流动性比普通混凝土差，坍落度随再生骨料使用比例的增加而降低，但其粘聚性和保水性较好。由于用水量增多，导致单方水泥用量增多，这是再生混凝土不经济的地方。若掺入高效减水剂，则可减少单方水、水泥用量，提高流动性，满足施工要求。

b)表观密度　虽然对于不同骨料的再生混凝土的表观密度会略有不同，但总体上来说其表观密度较普通混凝土低，这对减轻建筑物自重有利[3 ] 。这主要是由于再生混凝土含有较多水泥砂浆的缘故。一方面，再生骨料本身粘着一部分水泥砂浆，另一方面，新拌再生混凝土所需的水泥砂浆也比普通混凝土多。

c)吸水率　由于再生骨料表面粗糙、棱角较多，骨料表面还包裹着相当数量的水泥砂浆，并且混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤积累使再生骨料内部存在大量微裂纹，这些因素都会使再生骨料的吸水率和吸水速率增大，这对配置混凝土是不利的。因此，在制备再生骨料混凝土时，应特别注意再生集料的高吸水率问题，否则会影响再生骨料混凝土的生产、使用及物理力学性能。

d)热工性能　再生混凝土由于孔隙较多，导热系数比相同配比的普通混凝土降低28 %左右，若掺入引气剂，还可进一步降低[4] 。

3. 2 　力学性能

a)强度　用再生骨料配制的再生混凝土的强度变化规律性较差，不同研究者得到的结论有所不同。与天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土28d抗压强度低6 %～15% ，抗拉强度低7%～28%[5 ] 。这主要是废混凝土骨料中含有大约30%水泥砂浆，而这些砂浆较岩石强度小，孔隙率大。

b)弹性模量　再生混凝土的弹性模量比普通混凝土低3%～28% ，视加入再生骨料的种类和数量不同，弹性模量会有较大差异，通常再生细骨料对弹性模量的影响比再生粗骨料的影响更为明显。当全部骨料为再生骨料，弹性模量降低30 %左右；而当粗骨料为再生骨料、细骨料为天然砂时，弹性模量降低5 %～10 %左右[6] 。

c)其它性能　再生混凝土由于水泥砂浆含量多，所以其干缩值和徐变值较大，这是影响其应用的最不利因素[5] 。因为干燥收缩和蠕变大，加之再生混凝土孔隙率较大，其耐久性也较差。但一些试验表明，再生混凝土比普通混凝土的抗裂性要好，延性也比较好，可用于抗震结构。

4 　再生混凝土用于填充墙的设想

4.1 　再生混凝土使用现状

再生骨料混凝土的研制是在人类寻求与自然和谐、维护生态平衡和可持续发展的思想指导下进行的。国内外对再生混凝土基本性能的研究成果已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，如基础垫层、广场砖、道路垫层、水沟、排水槽、重力护壁、海岸防护堤、砌块等。

4.2 　再生混凝土用于填充墙的可行性

再生混凝土如果能推广应用，一方面解决了大量混凝土废弃物处理困难和由此引发的对环境的负面影响等问题，同时又节省了大量的垃圾清运费用和处理费用；另一方面可以减少对天然砂石的开采，保护了生态环境，保证了人类社会的可持续发展。由此可见，很有必要寻求对其充分利用的可能途径，尽可能地扩大再生混凝土的应用范围。再生骨料混凝土由于具有以下特性，因此特别适合在框架结构填充墙中的推广应用:

a)仅采用再生粗骨料制成的再生混凝土，其强度同普通混凝土相比虽然有所下降，但可满足作为填充墙的要求。为扩大再生混凝土的应用范围，可以采用再生粗骨料和天然砂组合，或者再生粗骨料和部分再生细骨料、部分天然砂组合， 制成强度相对较高的再生混凝土。

b)再生混凝土的导热系数小，热工性能好，若用于围护结构，可明显增强建筑物的保温隔热效果。

c)再生混凝土的密度小、自重低，用来生产砌块、空心砖、墙板，取代传统的实心粘土砖，成为良好的填充墙体材料，具有明显的经济、环境效益。

5 　推广应用新型墙体材料的措施和建议

环保墙体材料正以其节能、节土、利废、安全、健康、改善环境和提高建筑功能等特色，显示强大生命力。尤其是我国人多地少，资源相对贫乏，长期不改变取土烧砖现状，将对子孙后代带来威胁。因此，发展环保墙体材料势在必行。环保墙体材料的推广应用一方面有赖于研究的进一步深入，同时更需要政府采取一系列的扶植和推广措施。笔者认为，目前应该强调以下几个方面:

a) 进一步提高对墙体改革重要性、紧迫性的认识。

b) 应尽快制定出台相应政策措施，特别是要从源头抓起，把好设计关，根据国家试点要求，限制本地区内所有设计单位设计中不得采用粘土砖。

c) 要积极扶持新型墙材企业的发展。新型墙材企业要努力提高产品质量，降低成本，为市场提供质优物美、经济适用的粘土砖替代材料。

d) 国家建设部门要做好帮助粘土砖生产企业转产新型墙材的工作，提供产品、设备、技术信息，以解除粘土砖企业的后顾之优。

对于废弃混凝土的回收利用必将成为一个新的发展方向，应进行大力扶持积极发展。要鼓励创新，避免低层次的重复试验。目前人们对再生骨料在新拌混凝土中的作用机理知之甚少，例如，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。因而将再生混凝土应用于填充墙材料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。

总之，大力发展新型墙体材料，作好墙体改革这一“利在当代，功在千秋”的大业，需要全社会共同努力。只要我们把握有利时机，认真研究、解决墙体材料生产和应用中的问题， 我国新型环保填充墙材料一定会持续的、快速的、健康的向前发展。

参考文献

1 　侯景鹏，宋玉普，史巍，再生混凝土技术研究与应用开发[J] ，低温建筑技术，2001 ， (2)

2 　杜婷，李惠强，覃亚伟，钟声华. 再生混凝土未来发展的探讨[J] ，混凝土，2002 ， (4)：49250

3 　邢振贤，周日农，再生混凝土的基本性能研究[J] ，华北水利水电学院学报，1998 ，19 ， (2)

4 　邢振贤，周日农，再生混凝土性能研究与开发思路，建筑技术开发，1999 ，25 ，(7)：28231

5 　李松岭，杜惠芳，再生混凝土的技术特点及应用的可行性探讨[J] ，焦作工学院学报(自然科学版) ，2001 ，20 ， (4) :3122313

6 　侯景鹏，史巍，宋玉普，再生混凝土技术的研究开发与应用推广[J] ，建筑技术，2002 ，33 ， (1) ：15216