再生混凝土填充墻在中國的研究與應(yīng)用前景
[摘 要]本文介紹了使用廢棄混凝土塊代替天然骨料配制再生混凝土技術(shù)的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益，并對再生骨料和再生混凝土的有關(guān)性能、技術(shù)特點進行討論，旨在為再生混凝土作為填充墻體材料走向?qū)嵱锰峁┮恍﹨⒖己徒ㄗh，最后提出了推廣應(yīng)用新型墻體材料的措施與建議。
[關(guān)鍵詞]環(huán)保；填充墻材料；再生混凝土
1 引言
建筑材料作為我國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在建國后得到了巨大的發(fā)展。但是建材工業(yè)主要沿用大量消耗資源和粗放型經(jīng)營的傳統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略，輕視了發(fā)展的效益和質(zhì)量。對自然資源重開發(fā)，輕保護，對環(huán)境和生態(tài)缺少改善和保持，結(jié)果造成極大的資源浪費和環(huán)境破壞?？梢哉f，我國的建材工業(yè)是以資源和能源的過度消耗和環(huán)境的嚴重污染為代價的，因而發(fā)展新型環(huán)保建材意義重大。
墻體材料是我國建材工業(yè)的重要組成部分，耗能占建材工業(yè)總能耗的一半左右。目前，全國磚瓦企業(yè)占地約30 億平方米，每年燒磚毀田達到約0.53萬平方米，不僅占用大量耕地，而且污染環(huán)境。同時，生產(chǎn)粘土磚每年要消耗1.13億噸標準煤，約占全年能源消耗總量的15 %左右，比生產(chǎn)同體積新型建筑材料耗能高出一倍左右，嚴重浪費資源和污染環(huán)境?？梢?，大力發(fā)展節(jié)能、節(jié)土、利廢、保溫隔熱的新型墻體材料，加快墻體材料革新是刻不容緩的大事。
新型墻體材料節(jié)能、節(jié)土、利廢的效果十分顯著。以節(jié)能為例，我國現(xiàn)有的空心磚、混凝土砌塊、加氣混凝土等新型墻體材料，平均生產(chǎn)能耗每萬塊0.7 t 標煤，比實心粘土磚的1. 32 t低47%。因此，進行墻體材料改革，加速發(fā)展各種新型墻體材料，不僅是建材工業(yè)節(jié)能和調(diào)整結(jié)構(gòu)的重要措施， 而且對改善建筑功能、保護環(huán)境、節(jié)約土地具有十分重要的意義。
再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete ，RAC) ，是用舊建筑物上拆下來的廢混凝土碎塊經(jīng)破碎、清洗和分級后， 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，加入水泥砂漿拌制的混凝土[1]。長期以來，我國對砂石骨料的大量開采，已付出了相當大的環(huán)境代價。另一方面， 混凝土建筑物因達到使用年限或由于市政建設(shè)的需要而被拆除，其中廢棄混凝土塊約占34%左右，對城市環(huán)境也造成污染。廢棄混凝土塊中含有大量砂石骨料，如果能將它們就地回收，經(jīng)過破碎、清洗、分級后作為骨料再利用，生產(chǎn)“再生混凝土”用到新建工程上，則不僅能降低成本、節(jié)省天然骨料資源，還能減輕廢棄混凝土塊對城市環(huán)境的污染，緩解日益突出的混凝土可持續(xù)發(fā)展與骨料危機的矛盾。
2 廢棄混凝土及利用前景
我國是一個自然資源相對貧乏的國家，要保持建筑材料的可持續(xù)發(fā)展，就應(yīng)該尋求新的發(fā)展道路。使用廢棄混凝土塊代替天然骨料配制再生混凝土技術(shù)，因具有明顯的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益，被看作是發(fā)展綠色混凝土的主要措施之一，已受到人們的重視。美國每年大約有6000萬噸廢棄混凝土，日本每年約有1600萬噸廢棄混凝土，我國也已突破1360萬噸[2 ] 。如此巨量的廢棄混凝土除處理費用驚人外，還需要占用大量的空地存放，污染環(huán)境，浪費耕地，成為城市的一大公害。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，廢棄混凝土的量會越來越大。同時，現(xiàn)有的占地30億平方米的磚瓦企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嫉孛娣e較小的廢棄混凝土加工廠，甚至是現(xiàn)場加工，這些無疑都將有助于緩解我國緊張的土地資源。如果能將廢棄混凝土用于新建建筑中去，將體現(xiàn)出巨大的環(huán)境效益。另外，混凝土生產(chǎn)需要大量的砂石骨料，而隨著對天然砂石的不斷開采，為取得這些原材料，需要開山和挖取河床，破壞自然景觀，改變河床位置和形狀，造成水土流失或河床改道等嚴重后果，對生態(tài)環(huán)境的破壞十分嚴重。由于再生骨料的收集和制備需要耗費一定的機械設(shè)備和人力，從純經(jīng)濟指標的角度來講，再生骨料的生產(chǎn)是微利甚至無利或虧損，因此再生混凝土的生產(chǎn)成本價格相對天然骨料混凝土要高，因此往往不易被用戶接受。但是，再生混凝土的經(jīng)濟性不能簡單地用其生產(chǎn)成本來衡量，應(yīng)當從多方面綜合考慮其經(jīng)濟指標。
再生混凝土的技術(shù)經(jīng)濟分析除要考慮其本身的生產(chǎn)成本外，還應(yīng)當綜合考慮城市垃圾處理的有關(guān)費用和再生混凝土產(chǎn)生的環(huán)保效益以及本地區(qū)天然骨料的儲量、生產(chǎn)、運輸、價格、年需求量。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和生產(chǎn)水平的發(fā)展， 以及人類對環(huán)保的日益重視，經(jīng)濟性的概念也會隨之變化。從長遠看來，作者認為發(fā)展再生混凝土的經(jīng)濟前景較為廣闊。
3 再生混凝土的物理性質(zhì)和力學(xué)性能
3. 1 物理性質(zhì)
a)和易性 由于再生骨料有較大的吸水率，以及骨料粗糙的粒形效應(yīng)、棱角效應(yīng)導(dǎo)致在同樣水灰比條件下，再生混凝土的流動性比普通混凝土差，坍落度隨再生骨料使用比例的增加而降低，但其粘聚性和保水性較好。由于用水量增多，導(dǎo)致單方水泥用量增多，這是再生混凝土不經(jīng)濟的地方。若摻入高效減水劑，則可減少單方水、水泥用量，提高流動性，滿足施工要求。
b)表觀密度 雖然對于不同骨料的再生混凝土的表觀密度會略有不同，但總體上來說其表觀密度較普通混凝土低，這對減輕建筑物自重有利[3 ] 。這主要是由于再生混凝土含有較多水泥砂漿的緣故。一方面，再生骨料本身粘著一部分水泥砂漿，另一方面，新拌再生混凝土所需的水泥砂漿也比普通混凝土多。
c)吸水率 由于再生骨料表面粗糙、棱角較多，骨料表面還包裹著相當數(shù)量的水泥砂漿，并且混凝土塊在解體、破碎過程中由于損傷積累使再生骨料內(nèi)部存在大量微裂紋，這些因素都會使再生骨料的吸水率和吸水速率增大，這對配置混凝土是不利的。因此，在制備再生骨料混凝土?xí)r，應(yīng)特別注意再生集料的高吸水率問題，否則會影響再生骨料混凝土的生產(chǎn)、使用及物理力學(xué)性能。
d)熱工性能 再生混凝土由于孔隙較多，導(dǎo)熱系數(shù)比相同配比的普通混凝土降低28 %左右，若摻入引氣劑，還可進一步降低[4] 。
3. 2 力學(xué)性能
a)強度 用再生骨料配制的再生混凝土的強度變化規(guī)律性較差，不同研究者得到的結(jié)論有所不同。與天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土28d抗壓強度低6 %～15% ，抗拉強度低7%～28%[5 ] 。這主要是廢混凝土骨料中含有大約30%水泥砂漿，而這些砂漿較巖石強度小，孔隙率大。
b)彈性模量 再生混凝土的彈性模量比普通混凝土低3%～28% ，視加入再生骨料的種類和數(shù)量不同，彈性模量會有較大差異，通常再生細骨料對彈性模量的影響比再生粗骨料的影響更為明顯。當全部骨料為再生骨料，彈性模量降低30 %左右；而當粗骨料為再生骨料、細骨料為天然砂時，彈性模量降低5 %～10 %左右[6] 。
c)其它性能 再生混凝土由于水泥砂漿含量多，所以其干縮值和徐變值較大，這是影響其應(yīng)用的最不利因素[5] 。因為干燥收縮和蠕變大，加之再生混凝土孔隙率較大，其耐久性也較差。但一些試驗表明，再生混凝土比普通混凝土的抗裂性要好，延性也比較好，可用于抗震結(jié)構(gòu)。
4 再生混凝土用于填充墻的設(shè)想
4.1 再生混凝土使用現(xiàn)狀
再生骨料混凝土的研制是在人類尋求與自然和諧、維護生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的思想指導(dǎo)下進行的。國內(nèi)外對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滿足普通混凝土的性能要求，其應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)是可行的。但由于拆除建筑物的建成年代一般較早，在當時的技術(shù)水平下，混凝土的強度等級不會很高，新生產(chǎn)的再生混凝土的強度也就不高，一般只適用于非承重結(jié)構(gòu)混凝土，如基礎(chǔ)墊層、廣場磚、道路墊層、水溝、排水槽、重力護壁、海岸防護堤、砌塊等。
4.2 再生混凝土用于填充墻的可行性
再生混凝土如果能推廣應(yīng)用，一方面解決了大量混凝土廢棄物處理困難和由此?