摘 要：目前我国建筑垃圾已占到城市垃圾总量的30～40%，北京市2001年的建筑垃圾为2500万立方米以上，其中很大一部分是旧房拆除过程中所产生的废旧混凝土构件和块体。传统的建筑垃圾处理方法将占用大量耕地，造成一定的环境污染，如何合理处理这部分建筑垃圾成为摆在我们面前的一个重要课题。本文根据大量国内外调查资料和研究分析，从材料、技术和经济等方面论述了生产再生混凝土和在建筑工程中应用再生混凝土的可行性，给出了再生混凝土生产的技术要求和经济指标，对建筑垃圾的处理具有一定的指导意义。
关键词： 废弃混凝土；再生混凝土；分析研究
随着城市公用与民用建筑及市政设施的更新、改造和建设，在建设过程中，大量旧建筑物被拆除，从而产生大量的建筑垃圾，目前我国建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30～40%。根据有关资料，经过砖混结构、全现浇结构和框架结构等建筑的施工材料损耗的粗略估计，每万平方米建筑的施工过程中，仅建筑废渣就会产生500～600吨，若据此测算，我国每年仅施工建设所产生和排出的建筑废渣就有4000万吨。建筑垃圾中含有大量的硬质无机成分，如废砖、废瓦和废混凝土，欧共体废弃混凝土的排放量从1980 年的5500万吨增加到目前的16200万吨，而废砖的排放量基本稳定在每年5200 万吨，显然，废弃混凝土的排放量随着经济水平的提高在稳步增长，我国的状况也是如此。因此，在建筑废弃物回收再利用当中，解决占绝大多数的废弃混凝土是至关重要的。现在处理废弃混凝土的办法：一是运往郊外掩埋，占用和侵吞大量农业耕地；二是运往河道倾倒，影响汛期行洪，这些都带来了一定的不利影响。另外，清运废弃混凝土还要支付一定的运输费用，占用耕地也要支付垃圾处理费用。如果能将这些废旧混凝土冲洗破碎，加工成废混凝土骨料(WasteConcrete Aggregate) ，简称WCA ，用它代替砂石料拌制混凝土，作为建筑建材业的原料用到新的建筑工程上，或者用于墙体材料和预制构件，进行资源再利用，就能从根本上解决废旧混凝土的处理问题。目前，我国政府制定的中长期科技兴国和社会可持续发展战略也鼓励废弃物的研究和利用，可见，建筑废弃物的再生利用将带来显著的社会效益、环境效益和经济效益，对中心城市的可持续发展具有一定的战略意义。
1 再生混凝土的技术基础
由于我国对建筑废弃物的开发利用尚属研究阶段，因此可从实验研究的基础上认识再生混凝土的技术性能。
1. 1 原材料
结合实际工程中混凝土材料的具体情况，再生混凝土的原材料采用：
水泥：425# 普通硅酸盐水泥
细集料：细度模数为2. 2 的河砂
粗骨料：原强度在C20～C25 的废弃混凝土
骨料的性质如表1 所示。
由于使用再生骨料，混凝土的吸水率比天然骨料混凝土要大的多(见表1) ，这主要是再生骨料中水泥砂浆含量较高所致。因此在实际制备再生混凝土时，必须注意再生骨料的高吸水率问题，否则会影响再生骨料混凝土的生产、使用和物理力学性质。一方面可通过增加用水量或掺加减水剂解决这一问题；另一方面可对粉碎后的废混凝土进一步进行加热和摩擦处理，使骨料相互混合摩擦，骨料及骨料外围粘连的水泥组分变成粉末完全分离，降低再生骨料的吸水率。
1. 2 配合比设计
试验为8 个配合比，如表2 所示，其中配合比W0 (基准配合比) 、W50 、W100是研究C20 普通碎石混凝土在掺入不同量WCA 情况下，混凝土和易性与物理力学性能变化情况，水灰比0. 6 ，砂率取0. 35 ；H08 、H06 、H04 、H035配合比是探讨水灰比变化对再生混凝土强度的影响，以及开发高强再生混凝土的可行性。在拌制H035混凝土时还掺入1 %的高效减水剂NB ；YQ 配合比是研究用引气剂引气后，再生混凝土绝热性能提高情况。
从表2 试验结果不难看出，再生骨料混凝土的坍落度明显减小，甚至为零，这是不满足施工要求的。但是适当的调节外加剂的用量就可以解决这一问题。在实验中，再生骨料混凝土显示出优良的保水性和粘聚性，且再生骨料混凝土的坍落度还随水灰比的变动而变化，这一点和普通混凝土是一致的。随着WCA 掺量的增加，再生混凝土表观密度有规律地降低，原因是WCA 的表观密度小，这对降低建筑物自重，提高构件跨度是有利的。
表3 为混凝土的力学性能试验结果，从试验结果可以看出，再生混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗压弹性模量、抗拉弹性模量都随WCA 用量的增加而降低。水灰比对再生混凝土的强度与弹性模量影响较大，当水灰比由0. 8 降到0. 4 时，再生混凝土的抗压强度增加53. 7 % ，抗压弹性模量增加33. 7% ，强度的增长率大于弹性模量。这将是开发生产高强度、低脆性混凝土的新途径。
2 再生混凝土开发利用的关键问题
2. 1 提高混凝土强度的途径
要提高混凝土强度，就要从原材料配合比上考虑，一是采用高效减水剂，降低水灰比；二是采用高标号水泥，并适当增大水泥用量，提高水泥浆的胶结作用；三是掺用高活性超细矿物质掺合料，缩小水泥浆中空隙，改善混凝土的工作性和耐久性；四是利用塑化剂来提高再生骨料混凝土的强度。
2. 2 工程应用问题
从再生混凝土的抗压强度上看，是完全可以满足工程建设要求的，目前广泛应用于道路建设中的路基、路面、路面砖和马牙砖等工程；在建筑工程中主要用于基础垫层、底板、台子、填充墙和非结构构件等抗压强度要求不是很高的部位。由于对再生混凝土的耐久性还没有作深入的研究，因此，再生骨料混凝土还没有被用于房屋结构中柱、梁、板等重要部位或构件。若采用加热、摩擦技术生产的再生混凝土骨料，其质量与天然骨料具有同样功能，以此骨料所形成的再生混凝土完全可以用于建筑工程中梁、板、柱等重要受力构件。
3 工程实例
再生混凝土在国外已成功应用于实际工程中。在德国Lower Saxong 的一条双层混凝土的公路工程中采用了再生骨料混凝土，该混凝土路面总厚度260mm ，底层190mm 厚混凝土采用再生混凝土；面层70mm厚混凝土采用天然集料配制的混凝土。底层再生集料的组成粒径如下：0～2mm占30% ，2～8mm 占14% ，10～20mm 占30 % ，20～36mm 占6 % ，水泥用量350kg/m3 ，混凝土容重2310kg/m3 ，抗压强度48. 9～63.9N/mm2。此后又应用于一单层混凝土公路路面，其再生集料组成粒径如下：0～2mm 占27 % ，2～8mm 占10% ，8～16mm占28% ，16～22mm 占35% ，水泥用量350kg/m3 ，混凝土容重2373kg/ m3 ，抗压强度50. 5～54. 9N/mm2 。
4 再生骨料混凝土的现实性分析
以河南省郑州市为例，近几年的统计数据表明，市区年拆迁面积在100 万平方米左右。随着城市化进程的加快，废弃混凝土的产量也会逐年增加，同时商品混凝土的需求也会进一步加大。目前该市C10 、C15 混凝土年需求量为3～4 万立方米，C20 、C25 混凝土年需求量为7～9 万立方米，C30 、C35 混凝土年需求量为70 万立方米左右。因此，根据上述再生混凝土的良好性能，如果用再生混凝土取代C35 以下的商品混凝土，将会取得较好的经济和社会效益。
4. 1 经济效益分析
以年产40 万立方米再生混凝土的生产规模为例，其投资构成如表4 所示。根据上述研究，再生混凝土采用表5 所示配合比计算。
根据建材市场调查资料，原材料的价格如下：
水：1 元/ 吨；水泥：230 元/ 吨；砂：50 元/ 吨；碎石：30 元/ 吨；外加剂：2200 元/ 吨(平均值)
成本及利润估算：
原材料费：143元/m3 ；动力：20元/ m3 ；工资：4 元/ m3 ；管理费①：12.5元/m3 ；维修费②：5 元/m3 ；不可预见费③：5 元/m3 ；折旧费④：15 元/ m3 ；总成本：204.5元/m3 ；预期售价⑤：250 (240) 元/m3注： ①按销售额的5 %计， ②、③按销售额的2 %计， ④折旧率10 % ，折旧期10 年， ⑤考虑各种市场因素，预期售价可设为240元/m3 。
经分析估算，再生混凝土年产值为9600万元，年利税可达1420万元，其中税金480万元，利润940万元，投资利税率为17. 67 % ，利润率为12. 82 % ，投资回收期约为6. 7 年(不包括建设期，按税后利润加折旧计算) ，经济效益显著。这里企业的工商统一税按销售收入的5 %提取，由于企业为利废企业，对企业所得税享受免税待遇。
4. 2 社会效益分析
再生骨料混凝土的开发应用将基本解决城市废弃混凝土的处理问题，同时也极好的解决了城市固体废弃物的污染问题。仍以河南省郑州市为例，仅此每年将节约几十亩耕地，并可安排数百个就业机会，社会效益十分可观。
4. 3 市场分析
再生混凝土与现阶段使用的商品混凝土相比较，前者有着绝对的优势。首先从价格上看，C25 商品混凝土大致为266 ，而再生混凝土仅设在240 的价位上，相差十分悬殊。其次从骨料来源看，城市商品混凝土厂家所需的粗骨料主要来自附近郊县或较远的山区等地，每吨价格在30 元左右，此外，厂家还需大笔运费，且骨料来源受季节限制。而再生粗骨料为废弃混凝土，费用近乎不计，且来源不受季节限制，唯一支付的就是废弃混凝土的破碎费用。又据了解，郊区农民为得到混凝土中的钢筋，大部分大块混凝土已被粉碎，其实已省去部分破碎费用。
显然，再生混凝土有着现阶段商品混凝土无法比拟的优越性，十分富有竞争力，市场前景广阔。
5 结论及建议
由于再生混凝土优良的物理力学性能和技术经济指标，目前在日本、欧美等国家已得到广泛的应用，我国的技术人员也进行了一定的研究工作。可以预见，随着再生混凝土材料的实践和研究的不断深入，再生混凝土将成为一种常用的建筑材料，应用于越来越多的结构中去，具有巨大的经济、环境和社会效益。为了推广应用再生混凝土，还应采取下列措施：
1) 结合城市规划，厂址选在废弃混凝土存放处附近，这样不但节约土地，而且材料来源丰富，更便于就地取材。也可采用粉碎—搅拌一体机在房屋拆除现场当场回收利用废弃混凝土，变成再生混凝土，并随即把它用于新建工程上，这样可进一步降低成本。
2) 在销售淡季，为避免生产不全额进行，可以利用部分再生混凝土生产水泥制品，例如路面砖、马牙砖等再生混凝土产品。
