土木工程环境课程论文.docx

成绩评阅人日期中国矿业大学力学与建筑工程学院2014-2015 学年度第一学期土木工程环境》课程论文号 级 名 力学与建筑工程学院教学管理办公室建筑垃圾循环再生混凝土骨料浅析（中国矿业大学力学与建筑工程学院）摘 要： 随着城市化的不断进行，我国建筑行业每年产生数量巨大的建筑垃圾 而建筑垃圾的处理已经成为城市发展不容忽视的问题因此将占建筑垃圾绝大部 分的废渣土、废砖瓦、废混凝土资源化利用成为再生混凝土骨料就具有很强的现 实意义与环境效益关键词：建筑垃圾；资源化利用；再生混凝土骨料建筑垃圾主要是指工程新建、改扩建及危旧建筑物的拆除过程中产生的固 体废弃物主要包括建筑渣土、废砖、废瓦、废混凝土、散落的砂浆和混凝 土，此外还有少量的钢材、木材、玻璃、塑料、各种包装材料等目前，我国 处于经济建设大发展时期，建筑垃圾年排放量已超过4亿t其中北京、上海 等大城市年排放量均在3000万t以上我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总 量的30%〜40%有关统计显示，在每万平米建筑的施工过程中，仅建筑垃圾就 会产生500〜6001,而中国每年20亿平方米以上的工程建设将持续10〜15年， 同时每年会产生约6亿1的建筑垃圾。

而绝大部分建筑垃圾未经处理，就被运 往郊外或农村进行露天堆放或直接填埋建筑垃圾侵占土地，污染水体、大气 和土壤，影响市容和环境卫生，已经成为城市发展不容忽视的问题建筑垃圾 中的许多废弃物经过分拣、粉碎和筛分后，大多可作为再生资源重新利用，其 中所占比例很小的废塑料、废金属、废竹木等已有较成熟的再生利用方式， 砖、瓦、混凝土等废料可作为再生骨料重新利用，因此通常所指的建筑垃圾资 源化，即是指废渣土、废砖瓦、废混凝土等的资源化将建筑垃圾资源化利用 成再生混凝土骨料不仅有很强的经济意义，而且有很强的现实意义1再生骨料的定义和种类1.1 再生骨料定义从一般意义上讲, 再生混凝土骨料是将废弃混凝土块经破碎、分级并按一定 的比例混合后形成的骨料称为再生混凝土骨料而将利用再生骨料作为部分或全 部骨料配制的混凝土, 称为再生骨料混凝土, 简称再生混凝土随着人们环境保 护、再生资源利用和可持续发展观念的增强, 越来越多的固体废料被重复循环利 用, 其中绝大部分用作混凝土骨料从广义上讲, 再生混凝土骨料是指经过特定 处理、破碎、分级并按一定的比例混合后形成的, 满足配置不同性能和使用要求 混凝土的骨料称为再生骨料。

这些用于生产再生骨料的材料有碎砖、瓦、玻璃、 陶瓷、炉渣、矿物废料、石膏, 此外还有废弃塑料、废弃橡胶、轮胎、木材、废 纸等如用碎砖骨料配置的强度较低的混凝土已经用于承重和非承重结构中[3]德国用标准混凝土砌块的生产程序来生产木质骨料的轻质混凝土砌块, 并 对这种试块进行了抗压强度和干湿循环作用的试验试验结果表明, 再生木质骨 料混凝土砌块的重量、强度和耐久性满足ASTMC129中非承重混凝土砌体的要求 [4]人们已用废弃的塑料、玻璃、玻璃纤维等颗粒状材料, 在混凝土构件中部 分代替细骨料, 并通过抗压、抗弯、和劈裂试验来研究这种混凝土的抗压强度、 劈裂抗拉强度、混凝土的抗折模量和弹性模量用电子显微镜分析混凝土的机械 性能和微观结构和断裂界面的相互关系研究成果表明, 三种废料可以替代部分 砂用于混凝土构件 [5] 因此, 从某种意义上讲, 再生骨料不在仅仅指传统上 的用废弃混凝土块破碎、分级得到的再生混凝土骨料但目前研究和应用最多的 还是再生混凝土骨料1.2 再生骨料种类 再生混凝土目前还没有独立的分类方法,多数参考普通混凝土骨料的分类方 法进行分类我国多数根据《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52-92) 和《普通混凝土用碎石后卵石质量标准及检验方法》(JGJ53-92)规定，再生骨料 的粒径在0.16〜5 mm之间为再生细骨料，粒径大于5 mm的颗粒为再生粗骨料。

再生粗骨料颗粒一般为表面包裹着部分水泥砂浆的石子， 少部分与砂浆完全脱 离的石子， 还有极少一部分水泥石颗粒再生细骨料主要包括砂浆体破碎后形成 的表面附着水泥浆的砂粒、表面无水泥浆的砂粒、水泥石颗粒及少量破碎石块 由于再生细骨料中含有细小水泥浆颗粒， 再生细骨料的粒径尺寸范围为可以定 为0.08mm〜5mm [6]目前国内外对再生细骨料的研究较少此外可以把由木材、 塑料、橡胶等轻质再生骨料生产的混凝土骨料称之为轻质再生骨料， 用这种骨料 配制的混凝土称之为轻质再生骨料混凝土而邻国日本一直致力于拆除混凝土回收利用的研究和开发日本建设省为扩 大建筑副产品、拆除混凝土等材料的重新利用进行了大量工作于1994 年4 月 颁布了《再生混凝土材料的质量试行条例》试行条例给出了的再生骨料、再生 基层材料和填充材料的质量标准， 并根据其质量将再生骨料划分成几个等级， 如表1 所示 [7] 粗肯料细骨料等级吸水率坚固性指标等级吸水率坚固性指标I<3%< 12%I<5%< 10%II<3%和<40%或者< 5% 和U 12%n< 10%ITT<3%--表1. 再生骨料质量等级2 再生骨料来源再生骨料的来源非常丰富。

各种废弃混凝土块， 如：建筑物拆除过程中所产 生的废弃混凝土块；市政工程的动迁及重大基础设施的改造产生废弃混凝土块; 废弃的混凝土试块、试件；混凝土生产和施工过程中产生的废弃或散落混凝土、 砂浆及混凝土工厂、预制构件厂生产产生的废弃混凝土砌体结构拆除产生的碎 砖块, 砖场生产的过烧砖、变形砖等重大自然灾害如:地震、台风、洪水等造 成建筑物的损坏和倒塌而产生的废弃混凝土、砖以及其它矿物建筑材料1995 年1月17日本阪神大地震, 毁坏建筑物约10.8 万幢, 建筑物倒塌而产生的废弃 混凝土块达1700 万吨战争也是造成建筑物倒塌而产生废弃建筑废料的一个因 素其中各种建筑物拆除产生的废弃混凝土是再生骨料的主要来源目前世界上不少国家在研究和应用固体废料和工业副产品作为混凝土骨料 这使得混凝土骨料的来源更加丰富日本在固体废料和工业副产品的研究和应用 是走在世界前列的他们把废弃材料的应用分为三类 [7] 第一类从非建筑产 业材料到混凝土材料第二类从混凝土来的材料再用于混凝土即把混 凝土工厂的废料、水泥, 混凝土工厂的废水、混凝土搅拌废弃材料、不合格混凝 土（混凝土、水泥、骨料）等材料的再利用第三类从混凝土到其它材料。

把废弃 混凝土作为为土壤和水提供碱性的材料、地面稳定材料、人行道的底基材料、沥 青混凝土的填料, 用废弃的混凝土构件做防洪堤坝的堤脚保护等副产品材料 用途硫磺、粉煤灰、高炉炉渣、转炉炉渣、铜炉渣、铸铁用的模砂、水 泥 垃圾燃烧的灰烬（用于生态水泥人轮胎、木板、燃用废油粒状炉渣、粉煤灰、硅灰、粒状玻璃、垃圾燃烧的灰烬、石灰 矿物掺料 粉、石粉、碳泥燃烧的灰烬、米壳灰木质素等 化学掺料高炉炉渣、铜炉渣、铁银合金炉渣、电炉氧化炉渣、碎玻璃、骨 料 粉煤灰骨料、砖、瓦片、陶瓷、来自垃圾燃烧灰烬的熔渣、来门碳泥燃烧灰烬的熔渣、碎塑料、纸、泥表 2. 从非建筑产业到混凝土产业目前为止, 已有多种副产品用作混凝土骨料, 既有产自建筑工业的, 又有 产自其他工业的最常用的混凝土骨料副产品是产自金属冶炼和提纯的炉渣这 些材料既被用作混凝土骨料, 又被用作水泥的原材料高炉炉渣混凝土粗骨料和 细骨料分别在1977年和1981年被作为JIS（Japanese Indus trial St andard,日 本工业标准）规范标准化了1992年和1997年分别制定了铁镍矿渣细骨料JIS 规范和铜矿渣细骨料JIS规范。

与此同时，有些混凝土专家呼吁，作为混凝土的 骨料, 一定要满足不同性能要求的混凝土的物理和力学特性不能把混凝土当作 “垃圾箱” ， 收留任何工业废料有些材料， 如玻璃， 应该在它们自己的封闭 圈内循环使用如果玻璃广泛地用作混凝土骨料， 玻璃工业本身的封闭循环圈将 被打破， 将影响玻璃工业的可持续发展， 同时使用这种骨料配制的混凝土的耐 久性受到影响， 进而结构的寿命也将随之缩短因此， 当使用副产品材料作为混凝土骨料时, 我们必须考虑混凝土结构的特点,充分考虑建筑物的耐久性和使用 寿命3 循环再生骨料的加工工艺流程3.1 再生骨料的加工方法目前再生骨料的加工方法大同小异, 即将不同的切割破碎设备、传送机械、 筛分设备和清除杂质的设备有机地组合在一起, 共同完成破碎、筛分和除去杂质 等工序, 最后得到符合质量要求的再生细骨料和再生粗骨料日本两家公司 (Takenaka Corporation,Takenaka Civil Engineering &Construction Co., Ltd.)、大阪城市大学和粟本钢有限公司的Masaru Yamada教授共同研发的高性 能再生骨料, 命名为“ Cyclite”(the high-quality recycled aggregate) 。

这种高性能再生骨料生产过程包括三个阶段:(1)预处理阶段:除去废弃混凝土中 的其他杂质, 用颚式破碎机将混凝土块破碎成 40 毫米直径的颗粒;(2) 碾磨阶段: 混凝土块在偏心转筒内旋转, 使其相互碰撞、摩擦、碾磨, 除去附着于骨料表面 的水泥浆和砂浆3)筛分阶段:最终的材料经过过筛, 除去水泥和砂浆等细小颗 粒, 最后得到的即为高性能再生骨料这个项目是日本建筑技术创新中心批准的 项目,得到了“日本建筑技术创新中心”的认证生产的高性能再生骨满足日本 工业标准JIS和日本建筑标准规范JASS (Japanese Architectural Standard Specifica tion)规定的原生骨料和碎石的标准，同时满足建设中心提出的所有 技术认证标准用“ Cyclite” 生产的混凝土与用原生骨料生产的混凝土性能 基本相同这项技术在日本的大阪已得到实际的应用德国的再生骨料应用情况 较好， 其再生骨料的处理和分类过程见图1笛-Q预里吨讪宓尸-I 二级 郦站t冊时4JL厂|_[冲洗|—w if-i-rt 料 3 ■ -40 mm一绸假碎址理 <,腭戎破帀辛衬Lf技、莒y卜+ -帯说-| W知皿补L臥匚*7 牛：？半;I (J - tiO imiL[間化刃■:诃｝ - I^ri]4l圧己 0—5 snm| 非饑忤射將r仃选{ 一一圾赃箱t腭尢殆^宰印L ] I\ i溼蘇十;*7爼建爭I址就詁不；切旳訥诧凝十…石匸爾沖))■ - f I古曲皿分宾 篠放待处遵 i 戚仃 粉低图 1. 建筑垃圾循环再生骨料的工艺流程图 2. 德国再生骨料的处理和分类过程3.2 破碎加工方法对骨料的影响用废弃混凝土块制造再生骨料的过程中, 由于破碎机械使混凝土受到挤压、 冲撞、研磨等外力的影响, 造成损伤积累使再生骨料内部存在大量微裂纹, 使得 混凝土块中骨料和水泥浆形成的原始界面受到影响或破坏, 混凝土块中骨料和 水泥浆体的粘结力下降。

破碎的力度越大, 骨料周围包裹的水泥浆脱离的就越多, 产生的再生出骨料的性能越好, 越接近天然骨料的性质日本生产的高质量再生 骨料“ Cyclite”(the high-quality recycledaggregate), 就已经达到了天然 骨料的品质至于混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤积累对混凝土内部骨料 和水泥浆体原来界面的影响, 以及用再生混凝土骨料产生的再生混凝土中, 新 旧骨料之间、新旧水泥浆体之间的界面结合能力, 新拌水泥浆体对再生骨料中骨 料和水泥浆体的原始“ 创伤” 的治愈程度, 还。