李立权 高级工程师
老朽在《广东省老科协通讯》2004年第3、4期合刊中作了《绿色混凝土》的介绍。主要是希望混凝土能向环保型材料方向发展。其中曾提及“再生混凝土”问题。现应广州市老工程师协会之约,再次献丑。敬请老前辈、各级领导和同志们多多指正。
(一)问题的提出
广东人喜欢把混凝土称为“石屎”。意为它是一种又硬又臭的东西。这个名称虽不雅,却也深刻地道出了混凝土的本质。
它硬在哪里?它硬在具有辉煌的历史和广大的功能。可以追溯到6000年前的新石器时代,我们的祖先就是用“泥结卵石”来修筑地台供晾晒收获和猎获物;也用泥结卵石修筑围墙来防止野兽的侵袭。这种泥结卵石经过历代祖先的改造,经历了火山灰、石灰、石膏混凝土等等的历程,才于1824年创造了人造石材的水泥混凝土。使人类走了上现代化建设,建桥筑路、建堤筑坝、高楼大厦和科技蓬勃发展的新时代。
它又臭在哪里?它在帮助人们创造美好的生活和建设新时代的同时,却又在破坏我们所居住的环境。混凝土的主要材料是水泥。在生产水泥时,每生产一吨水泥就同时排放出800公斤二氧化碳。这个二氧化碳能影响地球变暖,使海平面上升,使陆地面积减少,使人类居住变得更拥挤。制造混凝土所需的砂子、石子、必须采自地球,也就破坏了地球的绿化,使能吸收二氧化碳的植被森林日渐萎缩;挖河取砂,将影响航运交通,影响水利建设。我国是世界上混凝土产量最大的国家,也就是开山取石,挖河取砂最多的国家。长此下去,混凝土将成为不可持续发展的项目,其后果是不可想像的。
在新建设不断发展的同时,那些旧的,不适合生产、生活要求的旧建设也在逐渐被废弃。越是发达的地方其旧建设的更新就越多。据报道,欧洲共同体的建筑废弃物1980年为5500万吨,2002年为16000万吨;我国每年废弃的混凝土块达13600万吨,其中上海市每年为800万吨。
这种现象引人深思。废金属可以回炉重炼,废旧塑料、纸张也可以重制;混凝土废弃物能不能重新使用呢?事实证明,混凝土废弃物大部分可以再生。
(二)再生骨料的生产流程
再生混凝土的关键是使用再生骨料制作混凝土。严格来说,有两种再生骨科,一是商品混凝土供货剩余的混凝土骨料。这种骨料因为未捣制成型,已有专门的设备进行清洗、筛分,可以回仓按新骨料处理,本文将不置论。另一种是前述的混凝土废弃物的再生利用,也就是本文讨论的内容。
再生骨科从废弃物回收、运输、破碎、清洗、筛分到分规格入仓,是一个牵涉到几个方面的系统工程。其中涉及的商业性行业,对废弃物的回收是采取免费提供、免费送达或有价收购等非技术性问题,与环保堆场等有关,本文将不讨论,现只就其再生的技术问题,略作介绍。
在废弃建设现场,通常采用人工破坏,无声破碎或炸药爆破等方法。所破坏的废弃物,通常与钢筋相连,其破碎块有大有小,必须按一定的规格处理,方可进入再生工段。下面提供的生产流程,是指没有外露钢筋、混凝土碎块不大于200mm的,其再生产品规格为Φ5~Φ20的碎石的过程。如图1。
※5.圆筒形机,同时筛出Φ40骨
※第一、第二、第三振动筛、筛出大于Φ20的骨料。
图1 将料径为200mm的混凝土碎块加工
为Φ5~20mm再生药料的工艺流程
(三)再生混凝土的前景
再生混凝土设厂生产的消息,在我国尚未有实用。世界各国设厂生产的以日本较多。原因是日本砂石资源比较缺乏,已到了难以挖山取石的地步,已到了派船到我国福建采购的情况。再生骨料也就应运而生。此外,欧洲的丹麦、荷兰、法国亦设有再生混凝土厂。
1.搅拌工艺
再生混凝土厂的搅拌工艺,仍按常规程序搅拌,其配合比亦按《JGJ/T55-2000》配料,大多采用以天然骨料为主,再掺用部分再生骨料,其掺用比例可先通过生产试验作出决定。表1及表2可提供参考。如工程量较大,亦可按所选用的再生骨料通过试验。自行确定。
表1.普通混凝土与再生混凝土强度对比表(MPa)
——(日本BCSJ的资料)
水灰比 |
均为天然骨料 |
粗骨料为再生骨料,细骨料为天然骨料 |
粗骨料为再生骨料,细骨料为再生、天然各50% |
粗、细骨料均为再生骨料 |
0.45 0.55 0.68 |
37.5(100%) 28.9(100%) 22.0(100%) |
37.0(98.7%) 28.5(98.6%) 21.0(95.5%) |
34.0(90.7%) 25.0(86.5%) 17.5(79.5%) |
30.0(86.0%) 21.5(74.4%) 13.0(59.1%) |
注:所用水泥、砂子、石子的比例均相同
表2.再生混凝土抗压强度试验测定值
再生骨料取代率 |
抗压强度(Mpa) |
达到设计强度百分率(%) |
||
7d |
28d |
7d |
28d |
|
未掺再生骨料 (基准值) |
27.0 |
30.5 |
90.0 |
102.0 |
20% |
28.7 |
36.6 |
95.7 |
122.0 |
40% |
27.0 |
34.1 |
90.0 |
114.0 |
50% |
26.9 |
34.1 |
89.7 |
114.0 |
60% |
29.5 |
37.9 |
98.3 |
122.0 |
80% |
29.9 |
35.1 |
99.7 |
117.0 |
100% |
27.8 |
37.1 |
92.7 |
124.0 |
说明:①在用水量相同的情况下,再生骨料混凝土拌合物,在60%以下的再生骨料取代率时,其坍落度与基准混凝土基本相同;不会给施工带来不便。再生骨料在70%时,拌合物的坍落度明显下降。
②再生骨料表面粗糙,啮合力强。
③再生骨料吸水率较大,能吸收新拌混凝土中多余的水分。
④本资料摘自《混凝土》2002年第4期。作者为湖南、南华大学柯国军等4人。《再生混凝土的实用性能研究》。
2.设厂生产问题
再生混凝土如需设厂生产,需解决三个问题。一是废弃混凝土的来源是否顺畅;二是技术是否可行;三是与天然用料混凝土成本的对比。
混凝土废弃物的来源,按照城市越发展,其废弃物越多的趋势,其来源是肯定的。应制定制度,凡混凝土碎块,应送至混凝土再生厂。
技术问题,本文已作了说明,用于中、低强度混凝土,即是用于一般民用建筑、市政建筑和建筑砌块,是完全胜任的。将来也可向高强度发展。
成本问题,在于混凝土废弃物进厂如果是无价的,工厂能作为福利事业获得政策优待或免税,应该是可以与天然材料混凝土竞争的。但如果接一般工业生产考虑,就难于推广了。在建材行业有一个例子:为了减少挖河取砂,有关部门作了试验研究,决定将采石场废弃的石屑加工为建筑用砂。国家标准已于2001年发布施行。已4年了,由于石屑加工为人工砂,其成本比天然砂高。人们到施工工地参观,发现用的还是天然砂。推广一个新事物,没有相应的政策扶持,是很难推广的。
参考资料
1.杜婷等4人:《再生混凝土未来发展的探讨》,原载《混凝土》2002年#4
2.柯国军等4人:《再生混凝土的实用性研究》原载《混凝土》2002年#4
3.孙振平等3人:《再生混凝土技术》,原载《混凝土》1998年#5
4.孙跃东等2人:《再生混凝土骨料》,原载《混凝土》2004年#6
5.冯乃谦主编:《实用混凝土大全》,科学出版社,2001年2月