建筑垃圾資源化循環(huán)再生骨料混凝土研究
2006-10-08 00:00
城市建筑垃圾資源化處理是20世紀(jì)90年代以來(lái)世界眾多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)之一[1~3]。利用建筑垃圾中混凝土及磚石砌體殘骸碎片，經(jīng)過(guò)一系列的處理，作為循環(huán)再生骨料(簡(jiǎn)稱再生骨料)。再生骨料有兩大應(yīng)用領(lǐng)域：a.道路工程基礎(chǔ)下墊層，素混凝土墊層，道路面層等；b.用在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中，此時(shí)對(duì)再生骨料的強(qiáng)度、粒徑、潔凈水平等要求較高，對(duì)再生骨料拌制的混凝土的工程特性(強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變、彈性模量、收縮等)也應(yīng)有質(zhì)量控制技術(shù)參數(shù)的要求，目前研究的重點(diǎn)也在此。建筑垃圾經(jīng)過(guò)一般處理(破碎、篩分、分選)的骨料可以用于道路工程墊層、素混凝土墊層、大體積混凝土、混凝土砌塊磚等方面。如果要將再生骨料用到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中去，必須要有高質(zhì)量的技術(shù)處理方法，對(duì)經(jīng)過(guò)一般處理的再生骨料還必須經(jīng)過(guò)改性的強(qiáng)化處理才能廣泛利用。
1 再生骨料混凝土技術(shù)特性研究：
再生骨料材質(zhì)與天然巖石骨料相比，其基本特性參數(shù)如強(qiáng)度、彈性模量、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、收縮、徐變、抗?jié)B、耐久性等也都會(huì)不同。這些技術(shù)參數(shù)不清楚，再生骨料混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就無(wú)法操作，施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也無(wú)法確定。
1.1 再生骨料技術(shù)方法及強(qiáng)化處理：
建筑垃圾成分較復(fù)雜，有磚石碎塊、鋼筋混凝土、鐵件、木料、塑料、紙板、電纜和泥沙等多種成分，其中磚石砌體碎塊，混凝土碎塊占大多數(shù)，也是可資源化循環(huán)再生骨料的材料。首先是要研究一套經(jīng)濟(jì)適用的分選、破碎、篩分、潔凈的技術(shù)處理方法，其次是要研究如何根據(jù)再生骨料的成分、構(gòu)造進(jìn)行改性的強(qiáng)化處理，提高再生骨料的強(qiáng)度，這是必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。再生骨料的強(qiáng)化處理，即解決再生骨料孔隙率大，再生破碎過(guò)程中骨料本身因有不同組分，受力后存在一些微細(xì)裂紋導(dǎo)致骨料強(qiáng)度低的問(wèn)題。.已設(shè)想采用幾種不同性質(zhì)的化學(xué)漿液對(duì)再生骨料進(jìn)行浸漬、淋洗、干燥等處理，其作用或直接填充再生骨料的孔隙；或與骨料中某些成分(如原混凝土中水泥水化生成物Ca(OH)2，3CaO·2SiO2·3H2O等)反應(yīng)生成物能填充再生骨料孔隙；或漿液能將再生骨料本身微細(xì)裂紋粘合等。通過(guò)改善再生骨料孔隙結(jié)構(gòu)來(lái)提高骨料強(qiáng)度無(wú)疑是可行的，關(guān)鍵是要通過(guò)試驗(yàn)選定成本較低且可以進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的化學(xué)漿液和處理方法。
1.2 再生骨料拌制的混凝土基本特性：
由建筑垃圾中磚石砌體、混凝土塊循環(huán)再生的骨料，與天然巖石骨料相比，具有孔隙率高、吸水性大、強(qiáng)度低等特征，將導(dǎo)致現(xiàn)行骨料混凝土與天然骨料混凝土特性相差較大。首先，用再生骨料新拌混凝土的工作性(流動(dòng)性、可塑性、穩(wěn)定性、易密性)將因孔隙率大、吸水性強(qiáng)而下降，因此其工作性與配合比設(shè)計(jì)、骨料精度、粒徑等內(nèi)在關(guān)系都會(huì)與天然骨料混凝土有不同而需要深入研究。其次,再生骨料混凝土硬化后的特性(強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、彈性模量、泊松比、收縮、徐變)都會(huì)與天然骨料有所不同。如再生骨料的多孔隙會(huì)導(dǎo)致混凝土彈性模量減小，強(qiáng)度降低，剛度減小。吸水率高則必然會(huì)導(dǎo)致失水后混凝土干縮增大，徐變?cè)龃?。另外，再生骨料母材?qiáng)度較低，如舊混凝土再生骨料在新拌混凝土中外面又由水泥石所包裹天然骨料混凝土受壓破壞時(shí)一般是在骨料和水泥石結(jié)合面產(chǎn)生微細(xì)裂紋，裂紋互相連通擴(kuò)大后，將導(dǎo)致混凝土破壞。在再生骨料混凝土中，最初的微細(xì)裂紋是出現(xiàn)在再生骨料和新水泥石界面處，還是出現(xiàn)在再生骨料中原骨料和原老混凝土界面處就很難確定。又如，對(duì)于磚砌體再生骨料混凝土再生骨料本身強(qiáng)度低于外裹的水泥石，受壓破壞時(shí)，裂紋一般可能率先出現(xiàn)在骨料本身，但磚砌體再生骨料的裂紋擴(kuò)大受到外裹水泥石的約束，會(huì)延緩其破壞，因此磚砌體再生骨料混凝土強(qiáng)度應(yīng)高于骨料本身的強(qiáng)度。
1.3 再生骨料推廣應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：
一般，當(dāng)處理費(fèi)用大時(shí)建筑垃圾再生骨料的成本可能會(huì)略高于天然骨料，但如果能在房屋拆除重建工地就地處理、破碎和利用時(shí)，成本可以降低，或者建筑垃圾排放費(fèi)用很高且當(dāng)?shù)靥烊还橇腺Y源較緊缺時(shí)，再生骨料利用的相對(duì)價(jià)值就會(huì)高一些。因此必須結(jié)合具體城市建筑垃圾處理費(fèi)用運(yùn)距、占地?fù)p失、資源化處理后再生骨料的成本具體應(yīng)用到工程中的效益、質(zhì)量控制的成本、質(zhì)量的可靠性評(píng)價(jià)等作綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。通過(guò)分析弄清建筑垃圾資源化再生骨料應(yīng)用推廣的難點(diǎn)，形成有關(guān)建議，提交政府有關(guān)管理部門，取得支持。例如對(duì)建筑垃圾的允許排放量制定合理的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)資源化再生骨料產(chǎn)品適當(dāng)減稅等。以行政法規(guī)的力量和合理的政策性經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償促使建筑企業(yè)加強(qiáng)對(duì)建筑垃圾處理和資源化再生利用。
2 循環(huán)再生骨料技術(shù)方法：
由建筑垃圾到再生骨料轉(zhuǎn)化的工藝技術(shù)方法構(gòu)思見圖1。如圖示流程可以建立一條實(shí)用的連續(xù)生產(chǎn)線，生產(chǎn)不同材質(zhì)、不同粒徑、潔凈的再生骨料。在生產(chǎn)流程中，塊料破碎，骨料篩分均是碎石骨料生產(chǎn)的成熟工藝，因此主要是要解決分選潔凈、沖洗等環(huán)節(jié)的工藝技術(shù)和質(zhì)量控制方法。建筑垃圾骨料循環(huán)再生工藝設(shè)備宜具有成套化、體積小、可移動(dòng)性等特點(diǎn)，便于在各建筑工地就地處理建筑垃圾.我國(guó)應(yīng)加快這方面的政策導(dǎo)向，鼓勵(lì)建筑公司就地處理建筑垃圾,減少外棄建筑垃圾量。
參考文獻(xiàn)
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[3]Shelburne W M,Degroot D J.Use of Waste&Recycled Materials in Highway Construction.Civil Engineering Practice,1998,13(1):5~16
Recycled Aggregate Concrete from Construction Debris
LiHuiqiang DuTing WuXianguo
Abstract:This paper proposes the significance of recycled aggregates from construction debris and problems that must be solved in the use of recycled aggregates,such as improving strength of recycled aggregates,testing on basic performance and technicalec on omicanalys is of recycled aggregate concrete,policysupport,etc.This paper also puts for ward the technological methods of recycled aggregates from construction debris.
Keywords:construction debris;recycled aggregates;concrete
LiHuiqiang Prof.;CollegeofCivilEng.,HUST,Wuhan430074,China.
作者簡(jiǎn)介:李惠強(qiáng)(19442),男,教授;武漢,華中科技大學(xué)土木工程學(xué)院(430074).
基金項(xiàng)目:湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(99J036).
本文摘自:中國(guó)混凝土咨詢網(wǎng)
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