摘 要：阐述了当前欧洲各国、美国、日本及中国等国家对废弃水泥混凝土的再生利用研究现状。分析了废弃水泥混凝土的再生利用的研究发展方向，并简要阐述了再生水泥混凝土的主要特性。
关键词：废弃水泥混凝土 再生利用 综述
中图分类号：TU528.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2007）02-0097-03
一、前言
废弃水泥混凝土来源很广泛，数量也非常惊人。目前，我国的废弃水泥混凝土绝大部分都未经任何处理，有的堆放在露天，有的填埋在地势低洼的地方，造成严重的环境污染和资源浪费。将其运送到郊外进行掩埋，不仅要花费大量的运费，还会给填埋场造成二次污染，而且堆放掩埋这些废弃物又要占用大量宝贵的土地资源。
另一方面，随着建筑业的蓬勃发展，建筑材料需求量也急剧增加。目前，全世界混凝土的需求量约28 亿立方米，而我国的混凝土年需求量为达到13~14 亿立方米，约占世界总量的45%。一般来说，混凝土原材料中其骨料占混凝土总量的75%，目前骨料的来源主要是开山取石并将其加工成砂石料，或捞取河流中的砂、卵石及砾石，这势必进一步破坏环境，影响建筑业的可持续发展。
鉴于这些原因，将水泥混凝土废弃物进行资源化利用，其意义相当深远，既可以解决环境污染问题，又可以合理利用这些资源并取得一定的经济效益。将废弃混凝土加工成再生骨料或直接作为填方料、道路基层填料等是目前解决废弃混凝土的最佳选择。
二、废弃水泥混凝土再生利用研究现状
1.发展综述
废弃混凝土的再利用最早开始于欧洲，二次世界大战之后，苏联、日本、德国等国家重建家园，就注意到了废弃混凝土的问题并开始了再生混凝土的研究开发与利用。1976年，以当时的西德、比利时和荷兰为主成立了“混凝土解体与再利用委员会”，开始研究废弃混凝土的消化与再生利用，并且将废弃混凝土再生骨料用于高速道路等实际工程。美国从1982 年开始将混凝土废弃物作为混凝土的粗、细骨料，日本随后也相继开展了废弃混凝土再生利用的研究。如今，
再生混凝土已经成为发达国家共同的研究课题，有些国家还以立法的形式来保证和促进其研究的进行。由于我国的经济发展比发达国家滞后大约半个世纪，土木建筑等基础设施的建设高峰也相应地推迟，混凝土结构物的废弃、解体的高峰目前还没有到来，所以目前国内对废弃混凝土的研究还不够深入。而且，废弃水泥混凝土再生利用需要经过一系列的加工和分离处理，成本相对较高，这进一步妨碍了废弃混凝土利用的研究和使用进程。但是，从保护环境、节省资源及可持续发展的角度来看，废弃混凝土的再生利用有很显著的社会效益，况且，经过深入的技术研究应该可以达到比较满意的技术经济指标。废弃水泥混凝土再生利用应该能够获得长足的发展。
2.国内外发展现状
（1）欧洲各国发展现状
丹麦、荷兰等一些石料紧缺、依赖进口天然骨料的国家，十分重视建筑废料的再生利用。荷兰是最早开展再生混凝土研究和应用的国家之一。在20 世纪80 年代荷兰就制定了有关利用再生混凝土骨料制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的规范。该规范规定了利用再生骨料生产上述混凝土的明确的技术要求，并指出如果再生骨料在骨料中的含量(重量)不超过20％，那么混凝土的生产就完全按照普通天然骨料混凝土的设计和制备方法进行。荷兰内阁环境政策计划书中，2000 年建筑废料计划回收率高达90%(约1400 万吨)。
丹麦在1990 年产生1220 万吨建筑拆除废料，其中就有820 万吨被回收利用，回收利用率达67.2%。另外，丹麦还于1990 年颁布法规修正案允许再生骨料在适宜环境下用于某些特定的结构。该修正案将回收的混凝土按强度分为2类：其中强度为20MPa 以下的为第l 类．而强度为20-40MPa 的为第2 类。在使用这些再生骨料过程中，要求各类骨料达到一定的技术要求。
德国目前将再生混凝土主要应用于公路路面。德国lower Saxong 的一条双层混凝土公路采用了再生混凝土，该混凝土路面总厚度26cm，底层混凝土19cm 采用再生混凝土，面层7cm 采用天然骨料配制的混凝土。德国钢筋委员会1998 年8 月提出了“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”，要求采用再生骨料的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准。法国还利用碎混凝土块和碎砖生产出了砖石混凝土砌块，所得混凝土块测定结果符合与砖石混凝土材料有关NBNB21-001（1988）标准。
（2）日本发展现状
日本是一个面积小的资源贫乏岛国，它在建筑垃圾再生利用研究方面起步早，发展也比较完善。日本政府早在1977年就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，随后相继在各地建立了处理建筑垃圾的再生利用工厂，生产再生水泥和再生骨料。日本建设省在1992 年提出了“控制建筑副产品排放和建筑副产品在利用技术开发”的5 年计划，并在1996年10 月制订了旨在推动建筑副产品再利用的“再生资源法”，规定建筑施工过程中的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材与金属等建筑垃圾必须送往“再生资源化设施”进行处理，为建筑垃圾的资源化利用提供法律和制度的保障。
日本已经对再生混凝土的吸水性、强度、配合比、干缩性、耐冻性等性质做了系统的研究。目前，日本对建筑垃圾的再生利用率已达到70%左右，废弃混凝土利用率更高。
（3）美国发展现状
自1982 年起，美国在ASTMC-33-82“混凝土骨料标准”中将破碎的水硬性水泥混凝土包含进了粗骨料中。大约在同一时间，美国军队工程师协会也在有关规范和指南中鼓励使用再生混凝土骨料。美国的沥青路面现场热再生技术已经相当成熟，在美国的道路建设中，50％采用沥青混凝土再生料，平均直接建设成本下降20％以上，对能源和环保等产生的间接社会效益巨大。
美国政府制定了《超级基金法》，其中明文规定 “任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒。”美国不但鼓励再生混凝土的利用，而且还对再生混凝土的性能做了系统性的研究和试验。比如美国密歇根州的两条公路就是使用的再生混凝土。通过对其的研究，表明再生混凝土的干缩率要比天然骨料的混凝土要大。美国的CYCLEAN 公司采用微波技术可以100%的回收利用路面沥青混凝土，其质量与新拌沥青混凝土路面料相同，而成本降低了1/3，同时节约了垃圾清运和处理费用，大大减轻了城市的环境污染。
（4）中国研究现状
我国国土面积较大，在短期内不会出现混凝土骨料原料的缺乏。但是建筑垃圾带来的环境污染问题越来越严重。虽然我国对再生混凝土的研究起步比较晚，还处在试验室阶段，但也取得了相应的成果。目前，国内数十家大学和研究机构开展了再生混凝土的研究，而且研究工作逐渐深入。为了解决再生骨料混凝土高吸水和高收缩的问题，研究人员系统研究了再生骨料的结构特性、水分迁移特性和再生混凝土界面过渡区微观结构，为采取合理有效的措施解决这些问题奠定了基础。其他一些高校、科研院所如东南大学、华中科技大学、北京建工学院、沈阳建工学院等已经开展利用城市垃圾制取烧结砖和再生混凝土技术的研发。而长安大学、武汉科技大学、同济大学则开展了将水泥混凝土废弃物用于道路工程基层、面层、土基及防护工程的研究，并在河南、湖北等地的就路改造中进行了现场实验研究，还在同济大学校内采用水泥混凝土废弃物加工料建设了一条道路。
近年来我国政府对建筑垃圾的循环再利用高度重视。政府制定的中长期发展战略鼓励废弃物的开发利用。建设部将“建筑废渣综合利用”列入1997 年科技成果重点推广项目。有关部门也对相关技术与示范工程项目给予了资金与政策支持，支持综合利用建筑垃圾及生产新型建材。同时，利用城市垃圾生产建材等资源优化处理技术与成套设备也被放到优先发展的项目之中。
三、国内外主要研究发展方向
目前美国、日本和欧洲等发达国家对废弃混凝土的再利用研究主要集中在对再生骨料和再生混凝土基本性能的研究。这些基本性能包括物理性能、化学性能、力学性能、结构性能、工作性能和耐久性能等。研究成果表明再生混凝土基本能满足普通混凝土的性能要求，其应用于工程结构是可行的。但由于拆除建筑物的建成年代一般较早，在当时的技术水平下，混凝土的强度等级并不高，导致新生产的再生混凝土的强度相应不高。所以目前生产的再生混凝土一般只适用于非承重结构混凝土。
日本的清水建设公司和东京电力公司研究开发了废旧混凝土砂浆和石子的分离技术，使这些废弃材料得到合理有效的利用。该技术首先将混凝土废料破碎成小于40mm 的颗粒，再在300℃温度下进行热处理。然后，在特殊机械作用下使这些废料相互碰撞、摩擦，达到水泥砂浆与石子的分离。石子分离后又恢复到天然骨料的状态，可生产新混凝土。分离出的砂浆则可用于路基的稳定化处理。
最近，韩国一家名为“利福姆系统”的装修公司成功开发出从废弃混凝土中分离水泥，并使这种水泥能再生利用的技术。该公司从2005 年下半年开始批量生产这种再生水泥。他们首先把废弃混凝土中的水泥与石子、钢筋等分离开来，然后在700℃的高温下对水泥进行加热处理．并添加特殊的物质，就能生产出再生水泥。据称每l00 吨废弃混凝土就能够获得30t 左右的再生水泥，这种再生水泥的强度与普通水泥几乎一样，有些甚至更好，符合韩国的施工标准。而且这种再生水泥的生产成本仅为普通水泥的一半，并且在生产过程中不产生二氧化碳，有利于环境保护。
四、再生混凝土的特性
再生混凝土的强度与再生骨料加工工艺、基体混凝土的强度、再生混凝土的配合比以及再生骨料替代率等关系密切。由于基体混凝土的配比、组成材料、强度等级、耐久性各不相同，考虑到加工工艺的差异，再生混凝土强度规律性很不明显，给研究工作带来很大的麻烦。
在用水量相同的情况下，与基体混凝土相比，再生混凝土的坍落度减小，流动变差。主要原因可能是再生骨料表面粗糙，孔隙多，吸水率大，从而使得再生混凝土流动性差，坍落度变小。同时，由于骨料表面粗糙，增大了再生混凝土拌合物的摩擦阻力，使再生混凝土的保水性和粘聚性增强。
由于孔隙率及渗透性较高，再生混凝土的抗硫酸盐和酸侵蚀性比普通混凝土稍差。掺加粉煤灰后，能减少硫酸盐的渗透，使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。
研究表明，随着再生骨料尺寸的减小，再生骨料的抗磨性明显降低。原因是再生骨料尺寸越小，其含有硬化砂浆颗粒的概率越大，而砂浆的抗磨性较差。再生骨料的抗磨损性较差导致了再生混凝土的抗磨性较差。再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。再生骨料与天然骨料共同使用时或通过减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。
再生混凝土的干缩量和徐变量比普通混凝土增加约40%～80 %。干缩率的增大数值取决于基体混凝土的性能、再生骨料的品质以及再生混凝土的配合比。粘附在再生骨料颗粒上的水泥浆含量越高则再生混凝土的干缩率越大。再生混凝土的弹性模量通常较低，一般约为基体混凝土的70 %～80 %。分析其原因可能是再生骨料中有大量的老旧砂浆附着在原骨料颗粒上，导致其弹性模量低，变形大。但掺入塑化剂后，再生混凝土的弹性模量有所提高。研究表明，当掺入最佳数量 (约10%) 的膨胀剂后弹性模量可提高8 %～10 %。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大。
五、结束语
将大量混凝土废弃物进行批量化处理，然后作为建筑材料重新使用，所需技术设备比较简单，处理费用低，扣除现阶段的垃圾处理费、运输费和购买建筑材料费，甚至有很大的赢利空间，从经济技术上讲是切实可行的。更重要的是，它可以保护环境，节约资源，可以真正的实现建筑废弃混凝土的资源化、无害化。我国目前的混凝土废弃物还没有得到有效利用，其关键原因是主观意识问题，建设者甚至全社会都还没有意识到混凝土废弃物及其所衍生的对环境的危害。政府相关部门以及环保、建材科技工作者应该对此进行积极引导，并在政策、舆论、技术等方面给予大力支持，争取尽快使这一技术得到大范围的推广应用。
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