废弃水泥混凝土再生利用发展现状.docx

废弃水泥混凝土再生利用发展现状林翔，苗英豪，张金喜，陈炜林（北京工业大学 交通工程北京市重点实验室， 北京 100124）摘 要：通过对国内、外废弃水泥混凝土再生利用现状的调查，归纳了目前废弃水泥混凝土的主要再生利用途径，分析了欧洲一些国家以及日本、美国、巴西等国家废弃水泥混凝土的利用现状，结合我国状况，提出了需要进一步完善的问题。关键词：废弃水泥混凝土；再生利用；发展现状中图分类号： x 799.1文献标志码： bresearch on actuality of regeneration of deserted concretelin xiang，miao yinghao，zhang jinxi，chen weilin进入 21 世纪以来，我国基础设施建设事业得到了飞速发展。 伴随着道路、桥梁、楼房的建设，产生了大 量废弃水泥混凝土。 据不完全统计，2007 年我国建筑 物拆除和施工过程中产生废混凝土总量达 1.5 亿 t 左 右；预计到 2020 年我国将产生 20 亿 t 废弃水泥混凝 土。 目前，我国绝大部分废弃水泥混凝土是作为垃圾 处理的，这不仅对环境造成了巨大影响，也浪费了大 量可再生利用的资源。本文拟从国内、外废弃水泥混凝土的再生利用途 径、技术标准、相关政策等方面入手，对废弃水泥混凝 土再生利用发展现状进行回顾。1 废弃水泥混凝土再生利用的主要途径1. 1 再生集料通过对废弃水泥混凝土的整理与分类，采用一定的 工艺生产再生集料，是废弃水泥混凝土的主要利用途径。1. 1. 2 再生集料的主要应用途径随着人们保护环境、节约资源、发展循环经济意 识的增强，再生集料的推广应用逐渐成为一种趋势， 再生集料的应用范围也越来越广。 目前再生集料的主 要应用途径有：1）再生水泥混凝土；2）路面基层、底基 层；3）路基或结构物填料；4）道路排水设施。另外，管道的基础衬垫、园林绿化等，也可使用再生集料。 国外也有将再生集料用于沥青混合料的实例， 但由于再生集料吸附沥青较多，会增加沥青用量，导 致成本增加，因此应用较少。1. 2 再生水泥废弃水泥混凝土中含有硬化的水泥，从中分离出 水泥石粉末可以制备具有水化活性的再生胶凝材料。 韩国一家公司已经开发出这种再生利用的技术。 该技 术先把废弃水泥混凝土中的水泥与石子、钢筋分离， 然后在 700 的高温下对其进行加热处理，并添加特定的添加剂，就能生产出再生水泥。 据试验表明，用再生水泥制造的混凝土与普通水泥制造的混凝土性能 基本相同，强度能满足规范要求。 并且，再生水泥的生 产成本低，在生产过程中不产生二氧化碳，有利于环 境保护。再生集料的分级1. 1. 1再生集料的分级是工程应用的基础，目前常用的分级方法主要有 2 类：1）面向再生集料的分级。 这类分级方法针对再生 集料，依据再生集料的组成以及常规集料分析指标进行。2）面向使用性能的分级。 这类方法不区分集料来 源，直接关注集料的使用性能。 不管是再生集料，还是 原生集料，只要符合一定的性能要求，就归为一类。国外废弃水泥混凝土利用现状22. 1欧洲一些国家状况1-6在欧洲许多国家，再生集料的应用已经具有相当 规模。 2006 年欧洲集料协会对 20 个国家的集料生产 状况进行了统计，其结果为：再生集料总产量达 1.9 亿 t，收稿日期： 2009-05-22作者简介： 林翔（1985-），男，壮族，广西百色人，在读硕士，主要研究 方向为路面再生技术及路面材料性能。废弃水泥混凝土再生利用发展现状2009 年第 5 期537其中英国、荷兰、比利时、瑞士等国再生集料应用最为广泛。 图 1 为各国再生集料在总集料产量中所占比例。再生集料（ra），可 100 由圬工材料组成，不能用于水泥混凝土中。2004 年发布的欧洲 en 14227 系列标准，进一步 将再生集料和原生集料纳入统一的分级评价体系，这 种评价分级方法淡化了“再生”的概念，更有利于再生 集料的推广使用。欧洲许多国家均认为，在结构物拆除的现场，采 取适当的措施，减少不同材料的混杂，可以有效提高 再生集料等级和使用效益；一些国家出台了相应的财 税政策，鼓励在拆除结构物时对固体废物进行归类； 有的国家要求在拆除成本中计入归类的费用，支付给 承包商。 对再生集料进行清洗也是常用的提高再生集 料质量的措施。早在 20 世纪 80 年代，荷兰就制定了利用再生骨料生产混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的规 范，规定骨料中再生骨料含量（重量）不超过 20 ，混 凝土的生产可按普通天然骨料混凝土的设计和制备 方法进行。 荷兰内阁环境政策计划书中显示，2000 年 建筑废料计划回收率高达 90 %（约 1 400 万 t）。德国 1998 年 8 月提出了“在混凝土中采用再生 骨料的应用指南”，要求采用再生骨料的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准。 德国目前将再 生水泥混凝土主要应用于公路路面。英国 2002 年颁布的国家标准 bs 8500-2：2002，为再生集料在混凝土中的应用提供了法律依据。 该标 准中将再生集料归为 2 类：混凝土再生集料（rca）， 其中砖等圬工材料含量不超过 5 ，可用于强度c50 和耐久性等级为 x0、xc1-4、dc1、xf1 的混凝土中；日本的状况7-9日 本 关 于 拆 除 的 混 凝 土 再 生 利 用 的 研 究 已 有30 多年的历史，早在 1977 年就制定了 再生骨料和 再生混凝土使用规范，随后相继在各地建立了处理 建筑垃圾的再生利用工厂，生产再生水泥和再生骨料。1994 年颁布再生集料试行标准（表 1），2005 年颁布用 于水泥混凝土的高质量再生集料（class h）标准 jis a5021：2005，之后又分别于 2006、2007 年颁布使用再 生集料（class m 和 class l）生产再生混凝土的标准 jis a5022：2006 和 jis a 5023：2007。 表 2 列出了 class h、 class m 和 class l 的应用范围，表 3 为标准 对 class h、 class m 和 class l 再生集料的主要性能要求。 这些标准 的制定，不仅大大促进了再生集料在水泥混凝土中的 应用，同时也标志着再生混凝土技术趋于成熟。2. 2表 1再生集料质量试行标准（1994）表 2再生集料的使用范围等级应用范围class hclass m class l无限制用于强度 45 mpa 或以下的水泥混凝土和结构可用于不受干湿和冻融循环作用的混凝土构件，如桩、地下梁、钢管混凝土等 回填混凝土、模壳混凝土、找平混凝土表 3jis 再生集料标准（部分主要指标）class hclass mclass l指标粗集料细集料粗集料细集料粗集料细集料干燥密度/（g/m3）吸水率/%0.075 以下颗粒含量/%2.53.01.02.53.57.02.35.01.52.27.07.07.02.013.010.0粗集料细集料等级 吸水率/%压碎值/%等级 吸水率/%压碎值/% 312 5 10“吸水率 3 %且压碎值 40 %”或“吸水率 5 %且压碎值 12 %” 10 7市政技术第 27 卷538为促进废弃水泥混凝土再生利用，日本制定了一系列政策、法律、法规。 1992 年，日本建设省提出“控 制建筑副产品排放和建筑副产品再利用技术开发”的5 年计划，并在 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”，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，为建筑垃圾 的资源化利用提供法律和制度的保障。中国废弃水泥混凝土的利用现状33. 1香港特别行政区的状况14-16香港特别行政区每年大约有 1 400 万 t 的建筑拆 除材料，并且有逐步增长的趋势。 其中约 20 为混凝 土块或石块，可用于生产再生集料。 再生集料主要用 于水泥混凝土、粒料填料、排水、路面底基层、混凝土 步道砖等方面。 香港特别行政区制定了再生集料用于 水泥混凝土的规范，其中，要求再生细集料不能用于 水泥混凝土，满足表 4 所列相关要求的再生粗集料可 用于水泥混凝土，拌混凝土之前要将再生粗集料充分 浸湿。 规范中规定了 2 种使用途径：1）20 mpa 以下， 用于水泥凳、 工厂围墙、 大体积混凝土墙体以及其他小型混凝土结构的水泥混凝土，可 100 使用再生粗集料，但不能使用再生细集料。2）2535 mpa 水泥混凝土，最多可使用 20 再 生粗集料替代原生集料，同样不能使用再生细集料， 同时使用再生集料的混凝土不能用于护岸工程。美国的状况10-12自 1982 年起，美国在 astm c-33-82“混凝土骨 料标准”中，将破碎的水硬性水泥混凝土纳入粗骨料 中。 大约在同一时间，美国工程兵团也在有关规范和 指南中鼓励使用再生混凝土骨料。 据估计，美国仅建 筑物拆除产生的垃圾每年可达 1.23 亿 t。 为了解水泥 混凝土再生利用情况，2004 年联邦公路局进行了全 国调查，50 个州中，有 41 个州利用废弃混凝土生产再 生集料，有 38 个州在路面基层（无结合料粒料基层） 中使用再生集料，有 11 个州在水泥混凝土中使用再生 集料。 德克萨斯州、弗吉尼亚、密歇根、明尼苏达和犹 他州是生产和消耗再生集料最多的几个州。 其中：密 歇根在 26 个水泥混凝土路面项目中使用了再生集料， 总里程约 1 050 km；明尼苏达州在 20 多个水泥混凝 土路面项目中使用了再生粗集料，且该州大交通量高 速公路水泥混凝土路面设计寿命长达 60 年，其他公 路水泥混凝土路面设计寿命为 35 年。2. 4 巴西的状况13据统计，巴西每年约产生 6 800 万 t 建筑、拆除垃 圾（cdw），其中约 50 是新建过程中产生的。2000 年 巴西环境委员会召集产业链条上的各个环节以及环境 方面非政府组织的代表，讨论制定建筑、拆除垃圾的 管理政策，2002 年提出一套完整的法案，并于 2004 年7 月开始实施。 该法案旨在减少建筑、拆除垃圾的产生量，减少非法倾倒，促进再生利用。 该法案禁止在日 常垃圾场倾倒建筑、拆除垃圾，要求每一个建筑、拆除 工地必须向当地政府部门提交建筑、拆除垃圾的管理 计划，材料生产商、建筑承包商以及建筑、拆除垃圾的 运输商均对建筑、拆除垃圾的管理负有责任。目前，巴西已有许多城市建起了再生集料生产工 厂，再生率（生产再生集料）最高可达 25 ，但其中只 有一小部分可以用于生产水泥混凝土，大部分再生集 料被用于道路的底基层。 为提高再生集料的使用效益， 需要对建筑、拆除垃圾进行分类，分类工作力求在施 工现场进行，也可通过转运站进行分类处理。2. 3表 4再生粗集料性能要求 强制性要求指标指标限值最小干颗粒密度/（kg/m3）最大吸水率/%小于水的密度的木材杂质最大含量/%其他杂质（如金属、塑料、黏土块、沥青、玻璃等）最大含量/%细粒最大含量/%砂（4 mm）最大体积含量/%硫酸盐最大体积含量/%片状指数/%10 % 细料试验/kn2 000100.51451401003. 2大陆的状况3. 2. 1北京市的状况2001 年起，北京市建筑垃圾排放量一直居全国建 筑垃圾排放量首位，2005 年达到 3 600 万 t。 据预测， 在今后一段时间内北京市建筑垃圾排放量还会保持 在 3 000 万 t 以上的水平。 其中废弃水泥混凝土约占54 %。 目前还没有废弃水泥混凝土再生利用的相关统 计数据。上海市的状况17-183. 2. 2上海废弃混凝土的产生数量约为每年 800 万 t，预计未来 10 年内，将达到每年 1 390 万 t。 为妥善处理 废弃水泥混凝土，减少工程建设对天然资源的开采需 求，上海市市政规划设计研究院先后开展了沥青混 凝土、水泥混凝土和三渣垫层材料旧料再生利用应用废弃水泥混凝土再生利用发展现状2009 年第 5 期539研究、再生混凝土集料用于水泥稳定碎石的应用研究，并取得了一系列研究成果。 研究结果表明，再生 集料总用量可达到 40 %，该研究成果已在沪太路改造 工程中得到了推广应用。3. 2. 3 南京市的状况19根据南京市固体废弃物管理处的统 计 ，2007 年 南京市因拆迁产生的废弃混凝土量约为 527.4 万 t， 预计到 2010 年将达到 1 063.8 万 t。 2004 年，南京某 科研开发单位与南京市固体废弃物管理处合作，将混 凝土再生技术应用于场区出入主干道的试验路段中。2007 年 11 月，南京市青年支路西段正式成为废弃混 凝土作道路基层的市政试验路段。 虽然进行过不少研 究，但目前南京市对废弃水泥混凝土的再生利用率仍 很低。4 结语国外对废弃混凝土再生利用的研究起步较早，积 累了很多宝贵的经验，技术也相当成熟，我国则刚刚 起步，废弃混凝土利用率仍比较低，资源化利用仍面 临一些问题。1）我国废弃水泥混凝土再生利用缺乏质量控制 的技术规范和标准。 现行普通混凝土的规范和标准并 不适合再生混凝土，需要制定一套专门针对再生材料 性能及施工特点的技术规范指导生产。2）在对废弃水泥混凝土的管理上，我国的管理体 系尚不健全，管理体制也存在一些问题，尚需对管理 体系进行统筹规划。3）目前我国促进建筑垃圾利用的政策法规措施 还不健全，政府在政策层面上如何支持建筑垃圾利用 工作， 制定什么样的政策支持促进建筑垃圾利用，已 有的政策怎么落实等，都需要认真的研究和探讨。5 tsujino m，noguchi t，tamura m，et al. application of conve-ntionally recylced coarse aggregate to concrete structure by surface modification treatmentj. journal of advanced concrete technology，2007（1）：13-25.6 viridis m r. a strategy for construction，demolition and exca-vation waste as recycled aggregatesr. 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