废弃混凝土再利用探讨.doc

2.2.第二类：骨料和硬化水泥浆分离再利用将混凝土骨料和硬化水泥浆分离，能够获得质量较好的再生骨料用于生产再生骨料混凝土，并且分离出的水泥组分可用于生产再生胶凝材料或者当做路基改性材料。在一定的技术条件下，废弃混凝土的再利用率甚至可以达到100%。其中，制造再生骨料混凝土是最重要的废弃混凝土处理方式。下面将介绍再生骨料混凝土和利用硬化水泥浆制造再生胶凝材料。再生骨料混凝土将废弃混凝土块经破碎、清洗、分级和按一定比例配合后得到的“再生骨料”作为部分或全部骨料替代天然骨料配置混凝土即为再生混凝土。（1） 再生骨料的生产加工再生骨料的加工方法大多都是将各种破碎设备、传送机械、筛分设备、清除杂质设备一体化，经破碎、筛分、去除杂质等工序，获得符合质量要求的再生骨料。在再生生产过程中，废弃混凝土块在机械破碎的过程中不断受到冲撞、挤压、研磨，损伤累累，再生骨料内部产生大量微裂纹，混凝土块中天然骨料和水泥浆体的原始界面受到破坏，粘结力下降。因此骨料包裹的硬化水泥体越少，再生骨料性能就越高。一般生产工艺生产的再生混凝土与天然骨料相比含有30%左右的硬化水泥浆。日本采用加热研磨法、螺旋粉碎法、机械粉碎法、重力浮选法等先进工艺改善再生骨料的品质，其性能甚至与天然骨料相当，可用以配置高性能混凝土 郑强.废弃混凝土再生利用的研究进展J.商品混凝土，2009，(6):24-26.。（2） 再生骨料的基本性质 刘树华，冷发光.再生混凝土技术M.北京:中国建材工业出版社，2007:24-41.再生骨料的粒形。再生骨料的粒形与卵石、碎石相差很远，但用传统的三轴形状系数的计算方法的测试结果却相差无几。大量研究表明，再生骨料的粒形与天然骨料相近或稍好。再生骨料的表面结构。再生骨料颗粒绝大部分为表面附着部分废旧砂浆的此生颗粒，少部分为与废旧砂浆完全脱离的原状颗粒，还有很少一部分为废旧砂浆颗粒。由于再生骨料表面附着砂浆的存在，其相对表面粗糙度比一般碎石要高10%-15%。因此再生骨料拌制混凝土时，砂率应比碎石拌制时有所提高。再生骨料的级配。再生细骨料的尺寸一般为0.165mm，主要包含有砂浆体破碎后形成的表面粘附着水泥浆的砂粒、表面无水泥浆附着的砂粒、水泥石颗粒以及破碎过程中产生的少量石粉。此外，还往往会混入一些含有黏土、淤泥、粉砂等的有害杂质，它们粘附在骨料表面，会妨碍水泥与再生细骨料的粘结，降低混凝土强度。再生骨料的表观密度、堆积密度和空隙率。硬化水泥浆密度低，表面粗糙，空隙率大，在破碎工程中内部产生大量微裂纹，这必然使再生骨料的堆积密度和表观密度低于天然骨料。再生骨料的空隙率比天然骨料的大，但对多种连续级配的再生混凝土的测试结果表明，空隙率并不太高，对工程应用的普通卵石和碎石而言，再生粗骨料的空隙率增加不多。再生骨料的吸水特性。天然岩石由于孔体积含量很低，一般低于3%，极少超过10%，所以常用的天然骨料吸水速率和吸水率都很小。然而对于再生骨料，其颗粒棱角多，表面粗糙，组分中包含相当数量的硬化水泥浆，砂浆体重水泥石本身孔隙比较大，且在破碎过程中，其内部往往会产生大量的微裂纹。因此，再生骨料的吸水性和吸水速率比天然骨料要大得多；再生骨料不仅吸水率大，而且吸水速率也相当快。再生骨料的强度。再生骨料的强度是指再生粗骨料的强度。由废弃混凝土块破碎加工而得的再生粗骨料的成分十分复杂，再生粗骨料中不仅含有设计强度等级高低不同的混凝土成分，而且含有许多低密度的建筑材料。废弃混凝土表面结构在自然界中已经发生碳化，或者由于经过了其它腐蚀性气体的侵蚀后已经变得疏松。总的来说，再生骨料压碎指标较高，抵抗抗压碎的能力较弱；再生骨料孔隙率大较易吸水，饱和后，其抗压强度明显降低；再生骨料具有很高的抗剪强度和临街摩擦角，而包含软弱颗粒的再生骨料的抗剪强度有所降低，抗剪强度还和再生骨料的均匀系数、试验所用剪切盒的尺寸与再生骨料的最大颗粒尺寸有关；再生骨料本身的质量是不均匀的，并且孔隙率大，破碎过程中还存在一些微裂纹，因此，其弹性模量明显低于天然骨料；再生骨料比天然骨料表面多一层硬化水泥浆，由于硬化水泥浆强度低，所以在压实、研磨的作用下更易于分散，导致再生骨料的耐磨性较差。再生骨料的强化。再生骨料的主要缺陷就是再生骨料的颗粒较“软”，压碎指标值较高，强度较低。随着现代化混凝土技术的发展，研究人员发现经过对骨料进行强化处理后，可以提高再生混凝土骨料的强度。目前提高再生骨料强度和质量的方法主要有范小平，徐银芳.废弃混凝土的循环再利用J.建筑技术，2004，35(11):862-863.：机械活化、酸液活化、聚合物乳液处理、化学浆液处理、水玻璃溶液处理。（3） 再生混凝土的性能刘树华，冷发光.再生混凝土技术M.北京:中国建材工业出版社，2007:55-120.新拌再生混凝土工作性。因为再生骨料为碎石状，棱角多，表面粗糙，孔隙率大，存在较多的浆体碎屑，吸水性和吸水速率大，用浆量多，所以新拌再生混凝土的的塌落度明显降低。按照普通混凝土配合比设计的再生混凝土，必须增加单位用水量才能满足工作度要求。在相同水胶比和单位用水量的条件下，随着再生骨料取代率增加，混凝土的坍落度逐渐减小，降低幅度可达40%，但粘聚性和保水性好。再生混凝土的强度。再生混凝土的抗压强度随再生骨料用量的增加而降低。由于再生骨料表面包裹的水泥砂浆强度较低，再加上混凝土块在解体破碎过程中，由于损伤积累而使再生骨料内部存在大量微细裂纹，这些都对再生骨料混凝土强度产生不利影响。再生混凝土强度发展也与天然骨料混凝土不同。与天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生混凝土的28d抗压强度约降低15%，但其相查幅度会随着龄期的增长而慢慢缩小。所以，再生骨料混凝土通常适合配置中低强度混凝土，而在配置高强混凝土时，则需对再生骨料进行呢强化处理。再生混凝土的变形性能。由于再生骨料中有大量的硬化水泥浆附着于原骨料颗粒上，再生混凝土的弹性模量通常较低，一般约为基体混凝土的79%-80%。但在弹性性质上表现为受力时变形较大，韧性增强，故而具有较好的抗震性能和抵抗动荷载的能力。再生混凝土的干缩量和徐变量增加40%-80%，这通常认为是弹性模量较低的原因。再生混凝土的耐久性。对混凝土的耐久性影响最大的是孔隙率和渗透性。由于再生混凝土中新旧水泥砂浆总含量较普通混凝土高，而砂浆的孔隙率高于普通混凝土，所以再生混凝土的孔隙率较普通混凝土高。渗透性直接与混凝土的孔隙率相关，孔隙率越大渗透性越大，而且再生混凝土中的界面区域不如普通混凝土牢固，水泥砂浆中的自然孔隙会由于界面区域的孔隙裂纹等得到扩展，成为贯通水泥砂浆体的连续通道，进而会使再生混凝土渗透性增加。因此，再生混凝土的耐久性不如普通混凝土。总的来说，相对于普通混凝土，再生混凝土的新拌工作性较差，强度较低，体积稳定性较不理想，耐久性较差。（4） 再生混凝土的使用由再生骨料的性质可知，一般再生骨料应主要用来配置中低强度的混凝土，在道路工程建设中可用于路基、路面、路面砖、马牙砖、固化土体 付亮，郭进京，赵光鹏，郑忠成.用废弃混凝土固化土体的试验研究J.土工基础，2009，23(6):46-48.等工程，建筑工程中用于底板、充垫墙、非结构构件等部位。 而利用先进的生产工艺生产出的再生骨料完全可当做原生骨料使用，用其配置的再生混凝土与普通混凝土性能上的差别不大。例如，日本再生骨料工艺生产出来的骨料，完全满足日本工业标准和日本建筑标准规范规定的原生骨料和碎石的标准和建设中心提出的所有技术标准。制备再生胶凝材料废弃混凝土将骨料分理，生产出再生骨料，剩下的硬化水泥浆可用作地基改性材料，从而实现100%利用废弃混凝土。化水泥浆用而将硬作于制造再生胶凝材料目前也有一定的研究。硬化水泥浆体约占混凝土中30%的质量，其中除了水泥水化产物外还包扩一定的为水化水泥颗粒，水灰比越低，未水化的水泥越多。吴中伟等认为，当水灰比为0.35时，理论上为水化水泥占硬化水泥浆体固体组分的16.2%。在实际施工中，未水化的水泥远高于这值。在C50，C60及以上强度等级混凝土水泥石中，未水化水泥甚至超过30%。这部分未水化的水泥与水接触后仍有水化能力。另外，一些其他学者的研究结果表明：水化硅酸钙的脱水相也具有水化胶凝能力。胡曙光等 胡曙光，何永佳.利用废弃混凝土制备再生胶凝材料J.盐酸盐学报，2007，35(5):593-599.通过实验发现，利用低温煅烧处理，可以由废弃混凝土中分离出来的水泥石粉末制备得到具有水化活性的再生胶凝材料。其水化活性与煅烧温度有关，650 煅烧制备得到的再生胶凝材料水化活性最高。目前利用废弃混凝土硬化水泥浆部分生产再生水泥的实际运用不多。韩国一家装修公司成功开发从废弃混凝土中分离水泥，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。据称每100 吨废弃混凝土就能够获得30 吨左右的再生水泥，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 秋小安.再生混凝土微粉的性能及其国内外研究现状分析J.工程技术，出版时间不详.。除了将分离出的硬化水泥浆分离出用做制备胶凝材料的原料外，一些研究人员还直接利用以石灰石为骨料的废弃混凝土煅烧制备胶凝材料。袁启涛袁启涛，以废弃混凝土为主要配料制备水泥熟料及其性能研究D.重庆：重庆大学材料工程与科学专业，2008.5.的硕士研究表明废弃混凝土样品破碎、分离后得到的颗粒，其中石灰石的含量约为75%-80%，含量比较稳