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废弃混凝土的循环利用研究
admin在2021-04-09发布 频道:行业资讯 标签:覃爽
     
 
摘要:废弃混凝土的循环利用,有利于推进建筑垃圾的处理工作。本文介绍一种废弃混凝土的循环利用方法,其把废弃混凝土加工成再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉,分别应用于预拌混凝土的生产。该方法的再生利用率高,对资源循环利用具有积极的促进作用。


    随着经济的快速持续增长,城市化进程的不断加快,建筑垃圾在快速增长。目前上海市建筑垃圾总量已达2300万吨,主要的处置方式仍以露天堆放或回填为主,利用效率低下,不仅占用大量宝贵的土地资源,而且清运和堆放过程中的遗散和粉尘、灰砂飞扬等造成了严重的粉尘污染,影响城市整体空气质量[1-2]。随着解放初期建造的混凝土与钢筋混凝土结构逐渐进入损坏阶段,废弃混凝土将越来越多,其处理是一个很大的社会问题。废弃混凝土如不加以利用,一方面会增加环境负荷,另一方面也是资源的浪费,将影响可持续发展。
    美国、日本和欧洲等发达国家和地区对建筑垃圾尤其是废弃混凝土的再生循环利用研究开展得较早,目前废弃混凝土的再生利用率均在90%以上。而我国目前建筑废物资源化再生循环利用步伐缓慢,综合高效利用率尚不足5%。若将废弃混凝土加工处理后再应用于预拌混凝土,可大大提高废弃混凝土的再生利用率,有利于推进建筑垃圾的资源循环利用工作[3]
    目前国内普遍采取的做法是将废混凝土破碎加工成再生粗骨料,用于预拌混凝土的生产,对粒径5mm以下部分不作处理。笔者认为这种方式过于简单粗放,一方面废混凝土的再生利用率不够高,另一方面由于粉料部分未做处理,既影响再生粗骨料的品质又影响环境。本文介绍一种废弃混凝土的循环利用方法,其把废弃混凝土加工成再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉,分别应用于预拌混凝土的生产。该方法的废弃混凝土再生利用率高,对建筑垃圾的资源循环利用具有积极的促进作用。

废混凝土的加工方法
    废混凝土是指由建(构)筑物拆除、路面返修、混凝土生产、工程施工或其他状况下产生的废混凝土块。废混凝土的回收、破碎等加工处理工艺是废混凝土能够进行充分再利用的前提。废混凝土的加工工艺多种多样,目前国内普遍采用的加工方法是将废混凝土破碎加工成再生粗骨料,对粒径5mm以下部分不作处理。从提供再生利用率的角度出发,可将粒径5mm以下部分骨料另行处理。且经研究,将粒径5mm以下的骨料加工成再生细骨料或再生微粉均是可行的。
    如图1所示,通过处理可将废混凝土加工成再生粗骨料、再生细骨料、再生微粉等三大类再生材料,用于预拌混凝土的生产。考虑到目前我国劳动力成本相对较低,且机械不适宜处理大块杂质,因此使用人工法对废混凝土块进行分选以除去钢筋和木材。鉴于铁屑和碎塑料等细微杂质很难采用人工分离,可设置了磁铁分离器和分离台,以便提高骨料的纯度[4]
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图1 废弃混凝土的加工流程
 
再生粗骨料
    再生粗骨料是废混凝土经破碎、加工后,所得粒径在5~31.5mm的骨料。再生粗骨料主要由独立成块的和表面附着老水泥砂浆的天然粗骨料组成,因而,其表面粗糙,棱角较多,导致再生粗骨料与天然粗骨料存在一定的差异。虽然再生粗骨料的级配可满足标准规范的要求,但是其较天然粗骨料粗,细度模数高、空隙率大、吸水率大、堆积密度小、堆积孔隙率大、压碎指标高,且由于微粉含量的关系,其性能受很大影响。研究[5-6]表明,由于再生骨料的来源比较复杂、废弃混凝土加工前后的分类还不是很完善,再生粗骨料因废混凝土来源不同而具有较大的随机性和变异性。
    由于再生粗骨料的这些特性,使得用其生产的再生混凝土与普通混凝土相比,性能有较大程度的降低。目前常用的做法是对再生粗骨料进行预处理,改善再生粗骨料的粒形,去除其表面附着的水泥砂浆,减小再生粗骨料的孔隙率,提高再生粗骨料的性能,进而改善再生混凝土性能。目前对再生骨料的预处理方法主要有:强化法和湿处理法。
3.1 强化法
    强化法可分为化学强化方法和物理强化法,其中物理强化法的处理成本相对较低,更有利于推广和利用。
3.1.1化学强化方法
    化学强化法指用化学浆液(如聚合物、有机硅防水剂、纯水泥浆等)对再生骨料进行浸渍、淋洗、干燥等处理。化学浆液或直接填充再生骨料的孔隙,或与骨料中的某些成分反应生成物能填充再生骨料的孔隙,或浆液能将再生粗骨料本身微细裂纹粘合,从而改善骨料的表面状况。化学强化法会降低再生骨料的吸水率、明显改善再生骨料的性能,但是成本较高,且化学强化法处理后的再生粗骨料应用于再生混凝土性能的实际效果还有待于进一步研究。
3.1.2物理强化方法
    物理强化方法指运用机械设备对简单破碎的再生骨料进行进一步处理。物理强化方法的实质是在外荷载作用下,再生粗骨料与外界或自身之间相互摩擦,将其表面的水泥砂浆磨掉,从而达到强化的目的。物理强化法有机械研磨法、加热研磨法、颗粒整形法等。物理强化法可使再生骨料的粒形、吸水率、表观密度、压碎指标、针片状颗粒含量等指标均得到改善。再生骨料经过物理强化后配置的混凝土、抗冻性能、抗渗性能均得到了大幅提高。物理强化方法耗能较多,成本较低。
3.2 湿处理法
    传统再生骨料生产工艺中大都采用干处理法,但是当废混凝土中含有的杂质过多时,利用干处理法得到的再生骨料品质较差。近年来,欧洲和美国开始采用湿处理法生产再生粗骨料,即用水对再生粗骨料进行冲洗,分离再生骨料中的杂质,提高再生骨料的品质。
    此外,在拌制再生混凝土前对再生粗骨料进行预湿处理,不仅可以提高新拌再生混凝土的和易性,而且可以提高再生混凝土的抗压强度。因而,相对其他再生粗骨料强化方法,湿处理法或对再生粗骨料进行预湿处理,耗能相对较低,同时如能采取有效措施,避免冲洗之后的污水产生二次污染,是一种较好的预处理方法。

再生细骨料
    再生细骨料是废混凝土经破碎、加工后,所得粒径在0.5~5mm的骨料。再生细骨料颗粒棱角多、表面粗糙,且含有较多的微裂纹,导致再生细骨料的吸水率很大、堆积密度和密实密度小。掺入再生细骨料后,再生混凝土的工作性、强度和耐久性能会有所降低,因此在其应用时,需注意配合比设计及外加剂选择。但由于再生细骨料的粒型和级配可通过加工工艺来调整,使其具有比天然砂更多的调整与选择空间,若加工工艺得当,可获得品质优良的再生细骨料。

5 再生微粉
    再生微粉是指废混凝土经破碎、粉磨、活性激发后,所得粒径小于75 的组分。再生微粉是在废弃混凝土加工过程产生的高附加值产品。再生微粉中含有未水化的胶凝活性组成,具有一定的强度活性,可替代部分摻合料直接用于混凝土的生产,也可与粉煤灰矿粉复配成复合掺合料后用于混凝土的生产[7]

再生混凝土的配合比设计
    再生混凝土不能机械地套用普通混凝土配合比的设计方法,其宜采用体积法进行配合比计算、不宜采用质量法,这主要基于不同等级、不同取代率的再生粗骨料配制的再生混凝土,其干表观密度可在较大范围内变动考虑[6]。此外,由于再生混凝土的坍落度损失大,配合比设计时应选择合适的外加剂,宜选用具有保坍效果的外加剂。配合比设计过程中,经过试验验证再最终确定配合比。

再生混凝土的生产与施工
    再生混凝土生产时,应考虑再生粗骨料吸水率比较大的问题,可对再生粗骨料进行预湿处理、保证再生混凝土良好的工作性能。预湿处理用水量可按再生骨料质量的5%取值,也可通过试验确定。此外,还应综合考虑骨料品质、水泥品种、配合比,对各种原材料进行充分搅拌,保证再生混凝土的工作性。
    再生混凝土的施工工艺与普通混凝土基本相同,但由于再生混凝土的坍落度损失快,出厂至施工的时间不宜过长。再生混凝土的和易性稍差,泵送压力不宜过大。此外,由于再生混凝土的28天强度稳定性稍差,施工后需严格按要求进行养护。
 
参考文献
[1] 肖建庄,张洁.上海市废弃混凝土来源与回收前景[J].粉煤灰,2006, 3:41-43.
[2] 徐亚玲.预拌再生混凝土的研发及其工程应用[J]. 上海建设科技, 2011, 2: 54-57.
[3] 梁波. 基于国外建筑垃圾综合利用谈我国建筑垃圾再生利用对策. 上海建材, 2015,4:12-15.
[4] 肖建庄,,孙振平,李佳彬等.废弃混凝土破碎再生工艺研究[J].建筑技术, 2005,2: 141-145.
[5] 侯景鹏,史巍.再生混凝土技术研究开发与应用推广[J].建筑技术,2002,1:10-12.
[6] 潘平.再生混凝土配合比设计试验和研究[J]. 低温建筑技术,2015, 3:6-8.
[7] 於林锋. 再生微粉复合掺合料配制及用于混凝土的试验研究[J]. 上海建材,2015, 4: 35-27.
 
作者:覃爽     
信息来源:混凝土视频网

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