再生混凝土與可持續(xù)發(fā)展
隨著科技的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，中心城市的建筑業(yè)也在不斷發(fā)展。幾乎每天都有舊的建筑物要拆除，每天都有新的建筑要興建。無(wú)論是從廢舊建筑物上拆下的廢棄混凝土，還是新建筑物興建過(guò)程中所產(chǎn)生的廢渣，都屬于建筑垃圾。這些垃圾影響了城市生活環(huán)境，造成了環(huán)境污染。把它們運(yùn)送到郊外進(jìn)行掩埋，不僅要花費(fèi)大量的運(yùn)費(fèi)，會(huì)給城市郊區(qū)造成二次污染。其次，堆放掩埋這些建筑垃圾又要占用大量寶貴的土地資源。將建筑垃圾進(jìn)行資源化利用，變的越來(lái)越重要了。另外在現(xiàn)在建筑物中，幾乎找不到?jīng)]有使用混凝土的。目前，全世界混凝土的年產(chǎn)量約28億立方米，我國(guó)的混凝土年產(chǎn)量約占世界總量的45%，約13~14億立方米�；炷�土原材料中其骨料占混凝土總量的75%，由此可推斷，其骨料的使用量有多大。總有一天地球上的骨料回消耗殆盡。為了能夠解決這些問(wèn)題，各國(guó)開(kāi)始了再生混凝土的研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。
再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete，RAC)簡(jiǎn)稱再生混凝土。一般將廢棄混凝土經(jīng)過(guò)多道篩分、破碎、清潔工藝組合與分級(jí)后，并按一定比例混合后形成的骨料稱為再生混凝土骨料(Recycled Concrete Aggregate， RCA)，簡(jiǎn)稱再生骨料。用再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料（主要是粗骨料），再加水和水泥配制成新的混凝土即為再生混凝土。
再生骨料與天然骨料相比強(qiáng)度低，吸水率大，表面粗糙率大。所以再生混凝土和天然骨料混凝土的基本性能有所不同。再生混凝土與普通混凝土的各項(xiàng)性質(zhì)與性能比較如下：

1、彈性模量。由于再生骨料中有大量的舊砂漿附著于原骨料顆粒上，導(dǎo)致再生混凝土的彈性模量通常較低，一般約為普通混凝土的70%～80%。由于彈性模量低，變形大，可以預(yù)計(jì)再生混凝土具有較好的抗震性能和抵抗動(dòng)荷載的能力。摻入塑化劑后，再生混凝土的彈性模量有所提高。當(dāng)摻入最佳數(shù)量(10%)的膨脹劑后，彈性模量可提高8%～10%。水灰比對(duì)再生混凝土的彈性模量影響較大，當(dāng)水灰比由0.8降低到0.4時(shí)，再生混凝土的抗壓彈性模量增加33 .7%。再生混凝土泊松比在0.18～0.23范圍內(nèi)。

2、抗壓強(qiáng)度。由于再生混凝土和天然骨料混凝土其骨料不同，所以它們強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)情況也不相同。相關(guān)試驗(yàn)表明：與天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d 抗壓強(qiáng)度約低15% ，但其相差的幅度會(huì)隨著齡期的增長(zhǎng)而慢慢縮小。再生混凝土使用的是再生骨料。故再生混凝土的強(qiáng)度和所使用的廢棄混凝土的強(qiáng)度有著緊密的聯(lián)系。在同一水灰比的條件下，再生骨料強(qiáng)度越高再生混凝土的強(qiáng)度也就越高。一般建筑物所拆除下的廢棄混凝土強(qiáng)度在C20左右，在水灰比為0.6并用再生骨料完全取代天然骨料時(shí)，其28d的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到23.5MPa。完全符合普通混凝土的強(qiáng)度要求。如果使用高強(qiáng)度的再生骨料，則可以配制高強(qiáng)混凝土。相關(guān)試驗(yàn)表明：如果用于生產(chǎn)再生骨料的廢棄混凝土的強(qiáng)度達(dá)到40～60MPa并加入微細(xì)硅粉和高效減水劑則可配制出C70～C80的高強(qiáng)混凝土，尤其是在再生骨料與天然河砂搭配的情況下。

3、抗拉強(qiáng)度。再生混凝土的抗拉強(qiáng)度和它的抗壓強(qiáng)度一樣，隨著齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。而且再生混凝土的抗拉強(qiáng)度與天然骨料混凝土抗拉強(qiáng)度的差也隨著齡期的增長(zhǎng)而增大，到28d齡期后才基本不變。但如果在再生混凝土中摻加微細(xì)硅粉和高效減水劑則能夠明顯的提高其抗拉強(qiáng)度，尤其在28d齡期以后最為明顯。

4、坍落度。再生混凝土的坍落度和起再生骨料所取代的比例有關(guān)，由于再生骨料比天然骨料的吸水率大，空隙多，表面粗糙度高，用漿量多。所以在相同水灰比的條件下再生混凝土中再生骨料所取代的比例越高其坍落度就越小。同時(shí)骨料表面粗糙，增大了拌和物在拌和與澆筑時(shí)的摩擦力。再生混凝土的坍落度還隨水灰比的增大而增大，這和普通混凝土是一致的。而我們可以在再生混凝土中加入適量的粉煤灰或高效減水劑提高坍落度，同時(shí)可以保證有較好的保水性和粘聚性。

5、干縮性。干縮性是混凝土的重要指標(biāo)之一。相關(guān)試驗(yàn)表明：再生混凝土的干縮性與它的骨料情況有很大關(guān)系。由于再生混凝土使用的是吸水率大，空隙率高的再生骨料。所以它的干縮性比天然骨料混凝土要大且其干縮的程度和干縮持續(xù)的時(shí)間隨其再生骨料取代比例的增大而增大和加長(zhǎng)。在再生骨料取代比例在50%以上時(shí)，其干縮時(shí)間持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，但在50d齡期后干縮速率十分緩慢，干縮的增量也要小。

6、用水量。再生骨料與天然骨料不同，所以再生混凝土的用水量也與天然骨料混凝土不同。再生骨料內(nèi)部缺陷多，吸水率大。再者，再生骨料的表面粗糙度比天然骨料要高，因此配合比中的細(xì)骨料（砂率）較高，并隨著再生骨料所取代比例的提高而增長(zhǎng)。由于砂率較高，因此達(dá)到相同坍落度時(shí)，比天然骨料混凝土用水要多，且難以達(dá)到坍落性能良好。

7、表觀密度。再生骨料表面粗糙，摩擦阻力大，其混凝土難以振搗密實(shí)。再者再生骨料內(nèi)部缺陷多，空隙率大。隨著混凝土中再生骨料的取代比例增大，混凝土的含氣量增大，表觀密度變小。此外，再生骨料與河砂、卵石等天然骨料相比比重小，再生骨料使用的比例愈高，混凝土的表觀密度愈小。

8、耐久性相關(guān)性能。
抗?jié)B性。由于再生骨料的孔隙率較大，基于自由水灰比設(shè)計(jì)方法之上的再生混凝土的抗?jié)B性比普通混凝土低。在有些情形，曾觀察到再生混凝土的抗?jié)B性較普通骨料混凝土高出三倍。降低水灰比是改善再生骨料混凝土抗?jié)B性的一條途徑。研究表明，摻加了粉煤灰之后，粉煤灰能細(xì)化再生骨料的毛細(xì)孔道使抗?jié)B透性有很大改善。
耐磨性。再生骨料的抗磨損性較差。從不同強(qiáng)度的基體混凝土中得到的再生骨料其抗磨性不相同。日本從強(qiáng)度分別為15MPa、16MPa、21MPa、30MPa、38MPa和40MPa的基體混凝土中得到了再生骨料并進(jìn)行了LA磨損性測(cè)試，結(jié)果損失率分別為28.7%、27.3%、28.0%、25.6%、22.9%和20.1%�？梢�(jiàn)，隨著基體混凝土強(qiáng)度的增加，再生骨料的抗磨性提高。試驗(yàn)表明：隨著再生骨料尺寸的減小，其抗磨性明顯降低。原因是再生骨料尺寸越小，其含有硬化砂漿顆粒的概率越大，而砂漿的抗磨性較差。
抗裂性。研究表明：再生混凝土同普通混凝土相比，其極限延伸率增加27.7%。由于再生混凝土彈性模量低，拉壓比高，因此再生骨料混凝土抗裂性優(yōu)于普通天然骨料混凝土。
抗凍融性。再生混凝土的抗凍融性比普通混凝土差。試驗(yàn)表明：再生骨料與天然骨料共同使用時(shí)或通過(guò)減小水灰比可提高再生混凝土的抗凍融性。
將廢棄混凝土塊破碎作為再生骨利既能解決天然混凝土骨料資源緊缺的問(wèn)題，保護(hù)骨料產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境，又能解決城市廢棄物堆放、占地和環(huán)境污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)循環(huán)利用，從而保證建筑工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。廢棄混凝土的主要來(lái)源有以下幾個(gè)方面：（1）建筑物由于達(dá)到使用年限或因老化而被拆除，產(chǎn)生廢棄混凝土塊，這是廢棄混凝土的主要來(lái)源。（2）市政工程的動(dòng)遷及重大及基礎(chǔ)設(shè)施的改造產(chǎn)生的廢棄混凝土塊，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城市進(jìn)程的進(jìn)一步發(fā)展，這部分廢棄混凝土數(shù)量將越來(lái)越大。（3）新建建筑過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄混凝土。在施工過(guò)程中，不可避免地會(huì)散落大量的混凝土。（4）商品混凝土廠和預(yù)制廠產(chǎn)生的不合格混凝土或者因調(diào)度原因產(chǎn)生的不能加以使用的混凝土。這部分廢棄混凝土一般占到產(chǎn)量的1％-3％。（5）科研機(jī)構(gòu)和施工單位試驗(yàn)室完畢的混凝土試件。這部分廢棄混凝土數(shù)量相對(duì)較少。
廢棄混凝土不僅來(lái)源廣，而且用廢棄混凝土作再生骨料，可節(jié)省62%的天然石子資源；若用廢棄混凝土作生產(chǎn)水泥的原料，還可以節(jié)約制造水泥的60%優(yōu)質(zhì)石灰石、近40%粘土與鐵粉資源和少量的煤，因?yàn)殪褵�石灰石需要大量的能量，而廢棄混凝土中已有部分水泥的水化產(chǎn)物，所需的分解能量較石灰石少。廢棄混凝土中含有一定量的水泥水化產(chǎn)物，如氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁（鐵）酸鈣、鈣礬石等，在高溫下分解并不放出二氧化碳。因此，用廢棄混凝土作制造水泥原料可減少二氧化碳的排放量。
用廢棄混凝土制成的再生混凝土完全能滿足世界環(huán)境組織提出的“綠色”的三大含義即：（1）節(jié)約資源、能源；（2）不破壞環(huán)境，更應(yīng)有利于環(huán)境；（3）可持續(xù)發(fā)展，即可滿足當(dāng)代人的需要，又不危害后代人滿足其需要的能力。
基于以上所述再生混凝土的優(yōu)越性能、豐富的骨料來(lái)源以及對(duì)環(huán)境的低污染，可見(jiàn)再生混凝土的使用已是一種不可阻擋的趨勢(shì)。而且國(guó)內(nèi)外的建筑垃圾都呈上升趨勢(shì)，所以再生混凝土具有很好的發(fā)展前景。

我國(guó)是個(gè)地大物博的國(guó)家，在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)混凝土骨料原料的缺乏。但是建筑垃圾帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，使的我國(guó)政府已經(jīng)開(kāi)始了筑垃圾資源化利用的研究。雖然我國(guó)對(duì)再生混凝土的研究起步比較晚，還處在試驗(yàn)室階段，但也取得了相應(yīng)的成果，如顧佳勛研究的建筑垃圾砌塊技術(shù)已獲得國(guó)家專利。1990年上海市第二建筑工程公司在市中心的“華亭”和“霍蘭”兩項(xiàng)工程中就使用了其結(jié)構(gòu)施工階段產(chǎn)生的建筑垃圾。上海市建筑構(gòu)件制品公司于1997年開(kāi)始利用廢棄混凝土制作混凝土空心砌塊，其產(chǎn)品指標(biāo)完全符合上海市標(biāo)準(zhǔn)《混凝土小型空心砌塊工程及驗(yàn)收規(guī)程》。
二次世界大戰(zhàn)之后，蘇聯(lián)、日本、德國(guó)等國(guó)家重建家園，就注意到了廢棄混凝土的問(wèn)題并開(kāi)始了再生混凝土的研究開(kāi)發(fā)與利用，且已召開(kāi)過(guò)三次有關(guān)廢棄混凝土再生利用的專題國(guó)際會(huì)議。日本是一個(gè)面積小資源少的島國(guó)，它在建筑垃圾再生利用研究方面起步早，做的也比好的。日本政府早在1977年就制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》，并相繼在各地建立了處理建筑垃圾的再生利用工廠。日本建設(shè)省在1992年提出了“控制建筑副產(chǎn)品排放和建筑副產(chǎn)品在利用技術(shù)開(kāi)發(fā)”的5年計(jì)劃并于1996年10月制訂了“再生資源法”旨在推動(dòng)建筑副產(chǎn)品的再利用，為建筑垃圾的資源化利用提供法律和制度的保障。日本已經(jīng)對(duì)再生混凝土的吸水性、強(qiáng)度、配合比、干縮性、耐凍性等性質(zhì)做了系統(tǒng)的研究。目前，日本對(duì)建筑垃圾的再生利用率已達(dá)到70%左右了。美國(guó)不但鼓勵(lì)再生混凝土的利用，而且還對(duì)再生混凝土的性能做了系統(tǒng)性的研究和試驗(yàn)。比如美國(guó)密歇根州的兩條公路就是使用的再生混凝土。通過(guò)對(duì)其的研究，表明再生混凝土的干縮率要比天然骨料的混凝土要大。美國(guó)的CYCLEAN公司采用微波技術(shù)可以100%的回收利用路面瀝青混凝土，其質(zhì)量與新拌瀝青混凝土路面料相同，而成本降低了1/3，同時(shí)節(jié)約了垃圾清運(yùn)和處理費(fèi)用，大大減輕了城市的環(huán)境污染。丹麥在1990年產(chǎn)生1220萬(wàn)噸建筑拆除廢料，有820萬(wàn)噸 被回收利用，回收利用率達(dá)67.2%。德國(guó)的一條雙層混凝土公路采用了再生混凝土，該混凝土路面總厚度26cm，底層混凝土19cm采用再生混凝土，面層7cm采用天然骨料配制的混凝土。德國(guó)鋼筋委員會(huì)要求采用再生骨料的混凝土必須完全符合天然骨料混凝土的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。法國(guó)還利用碎混凝土塊和碎磚生產(chǎn)出了磚石混凝土砌塊，所得混凝土塊已被測(cè)定，符合與磚石混凝土材料有關(guān)的NBNB21-001（1988）標(biāo)準(zhǔn)。
總之，再生混凝土與天然骨料混凝土相比，其抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和坍落度都比較低，但如果在其配制過(guò)程中加入微細(xì)硅粉和高效減水劑，則以上三個(gè)及其他性能就會(huì)較大幅度的提高，與天然混凝土的性能相近，甚至超出。所以使用廢棄混凝土作為骨料生產(chǎn)再生混凝土是非�？尚械模�并且對(duì)資源的再生利用有重要的意義。它既是對(duì)生態(tài)環(huán)境是一種貢獻(xiàn)，也是對(duì)混凝土技術(shù)一種革新，符合我們這個(gè)時(shí)代的要求，具有很好的社會(huì)環(huán)境效益和光明的發(fā)展前景。