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摘要:目前我国建筑垃圾己占到城市垃圾总量的30%~40%,其中很大一部分是旧房拆除产生的废旧混凝土,如何合理利用这部分资源己成为一个重要课题。根据国内外有关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骨料和在建筑工程中应用的可行性,讨论了利用再生混凝土骨料的生产技术要求和经济指标。
1.混凝土再生骨料开发的关键问题
1.1提高混凝土的强度
通过对原材料配比进行合理设计,以求达到提升混凝土的强度:(1)可采用高效减水剂,降低水灰比的比例;(2)为了达到水泥浆胶结作用的提升目的,采用水泥使用量,并且采用标号较高的水泥进行;(3)为了增加水泥浆的密度,提高混凝土的耐久性,可以融入高活性超细矿物掺合料;(4)为了有效提升再生骨料混凝土的强度,通过采用塑化剂改善其施工性能,减少用水量。
1.2工程应用
为了测试再生骨料混凝土是否可以满足建筑工程中的使用要求,采用力学试验进行测试,其结果显示,再生骨料混凝土在使用过程中的要求标准建筑工程可以满足。公路工程路基作业施工期间,以及路面建设中都可以使用再生骨料混凝土;在建筑工程中像基础工程中、填充墙工程,非结构构件中也可以使用再生骨料混凝土。在建筑工程中的房屋结构梁、柱等主要部件中再生骨料混凝土的持久性并未通过深层次的分析,所以在建筑工程中的一些重要的结构部件中,例如梁、柱等中并没有再生骨料的应用。当进行再生骨料加工过程时,利用加热技术或者是摩擦技术,这样再加工出来的再生混凝土骨料,基质量标准和天然骨料相比下,其功能一致,可替代天然骨料在建筑工程中主要结构部件,如梁、柱中施工中具体应用。
2.再生骨料混凝土的经济可行性分析
在实际工程施工过程中关于再生骨料混凝土的基础特征的分析已经足够说明再生骨料的可行性,但是其经济价值还存在一定的疑问。根据相关研究结果表明,在欧洲一些国家、还有日本等,建筑工程中每年可产生3.6亿吨还要多的混凝土废料,通过对这些混凝土进行再加工处理而产生的再生骨料与天然碎石相比,只占到1/8,成本相比下比天然碎石成本少25%;另外还有研究学者表明,如果将混凝土废料制作成再生骨料,其中石灰石资源也可节约62%,还可以节省60%的品质石灰石;节约40%的粘土;节省35%的铁粉资源;降低20%的CO2的排放量。再生骨料混凝土作为一种可持续发展的绿色混凝土,不仅降低了对自然资源的破坏度,还减少了对环境造成的影响,使人类可以实现可持续发展。
废弃混凝土如果想要得到再生骨料,需要进行清洗、破碎、分级和按一定比例相互配合之后才可以产生,如果从成本的角度来说,再生骨料成本高出天然骨料的成本,不过因为再生骨料可以在施工现场就地处理,因此成本上降低了不少。所以,需要结合建筑垃圾处理成本、运输成本、用地成本等方面来综合评价再生混凝土的成本,进而进行综合性的技术经济评估,而且再生骨料和再生骨料混凝土的经济性不能简单地用生产成本来衡量,而应当从生产成本和其所产生的社会效益、环保效益等综合考察其经济指标。
使用废弃混凝土可以取代工程中粗、细骨料的使用,既节省了资源,还使生态资源环境得到了保护,得到较大的环保效益和社会效益。结合当地砂石材料的单价成本,通过将废弃混凝土进行深加工后得到再生粗、细骨料和采用再生混凝土技术对出现病害的水泥混凝土路面进行修复处理,每m3再生混凝土拌和物比采用纯天然碎石骨料混凝土拌和物,可少用河砂360kg/m3,约0.25m3,按25元/m3(含运费)计算可节约砂的费用6.25元/m3;利用废弃混凝土加工所得的再生粗骨料单价为25元/m3(含加工费),而天然碎石骨料单价为45元/m3;再生粗骨料按80%取代天然骨料,每m3再生混凝土中再生粗骨料的用量为1000kg/m3(假定再生粗骨料的松散表观密度为1300kg/m3),则每m3再生混凝土可节约粗骨料的费用为15.4元/m3,在相同配合比条件下,两者相加则每m3再生混凝土可节约的材料费为21.65元/m3。综上所述,可以得到较为显著的经济效益,如果在石料较为缺乏的一些区域内,其经济价值产生的效益则更加显著。当在灾后重建期间使用再生骨料混凝土可以产生巨大的经济意义。当发生例如像地震一样的大型自然灾害时,重建过程中使用再生骨料及再生混凝土不仅可以降低搬运混凝土的运输时间和成本,还可以实现快速恢复社会生产生活,同时降低了对环境的污染。
3.再生骨料混凝土的社会、环保效益分析
我国使用混凝土数量较大,居全球之首,交通工程的快速发展,导致了较多的路面工程需要维修和返修,进而形成了较大数量的废弃混凝土,需要运到指定地方进行填埋,除此之外,天然骨料的运输成本也比较高,无形之中加大了混凝土的成本投入。此外,在混凝土体积中,含有砂石骨料成份,其中占到70%~80%,此外,还有一些石灰石和粘土成份,像这些天然的矿物资源也分布在混凝土中胶凝材料水泥中。根据相关数据统计,我国在生产水泥和混凝土的过程中,每年都会开采大量的粘土、石头、石灰石等天然矿物资源,其中粘土开采达到50亿吨以上,这样大量地开采天然矿物资源,引起了资源的枯竭,破坏了自然资源生态环境的持续发展。可以看出,将再生混凝土技术具体应用到建筑工程中,不仅市场开发前景十分广阔,而且所产生的经济效益也十分可观,与之产生的社会效益也相当显著。
除此之外,还有一些应用实例足可以证明建筑垃圾循环再生骨料的使用可以形成非常好的经济效益以及社会效益。如在合肥到南京的高速公路工程施工过程中,就使用了再生骨料当做新拌混凝土骨料进行混凝土路面的灌注。在此高速公路工程中使用的是水泥混凝土路面,在建成通行之后,每天交通流量较大,再加上长时间使用,造成公路的路面表层都呈现出各种病害表征,在维修公路过程中每年的维修费用大约是9~10万m3m,期间形成了大约有3~4万m3m的旧混凝土。由于高速公路工程需要在短时间内实现通车的目的,在维修期间需要加快维修进度,而再生骨料的使用再加上早强剂,可以满足这一特点,使公路得以快速通车。再生骨料的性能测试需要在施工作业之前进行测试完成,需要测试的内容包括:稳固性、冲击力、较大粒径、级配、表层密度等数值的测试,在这些当中需要特别注意骨料的较大粒径和级配。再生骨料在代替天然骨料过程中,其利用率可达80%,每年需要返修的工程数量可达9~10万mam,可节约集料的运输费用为117~130万元。同时,节省了废料占用的土地费用约67~75万元。由此可以节约不少的养护成本,还可以起到对环境的保护作用,进而取得不错的社会经济效益!
建筑工程施工中再生骨料的使用虽然行之有效,相对经济效益也十分可观,但是由于地区不同,应用再生骨料的基础条件不一样,这通常决定于如下几个方面:
(1)可当做骨料开采的石材资源的缺少
由于天然骨料的相关材料非常缺少,促进了再生骨料的生产,这同时也是再生骨料实现利用较大化的主要支持动力。在一些缺少天然骨料的国家,像荷兰和丹麦,天然骨料主要依靠进口,对于建筑废料的再生利用尤其注重。在2014年的时候丹麦产生了1220万吨建筑拆除垃圾,其中有一大部分的拆除垃圾被再次投入使用,使用率达到67%左右,大约有820万吨左右;荷兰针对建筑垃圾的再次利用进行明确规定,并写入内阁环境政策计划书中,并同时针对所在年中的建筑废料回收计划进行明确规定,其数据规定为1400万吨,回收率需达到90%。此外,有效利用再生混凝土和环境保护意识关系也十分密切,如果没有节制地开采一些山石当作天然骨料,势必会引起自然资源的枯竭,如果仅仅是为了减少混凝土的生产成本,而不注重环境的保护,这样仅影响社会可持续发展,还不利于子孙后代的发展。
(2)处理废弃混凝土的设备装置及工艺技术水平
技术工艺水平是影响再生骨料生产成本中一个主要因素。假如对一些废弃混凝土集合到另一个地方进行处置,自然而然会产生一些运输成本。通过大量经验证明,原地处理废弃混凝土进行再加工生产再生骨料是成本低、经济效益好的。在国际上一些发达国家中,如日本早就已经有采取集装箱型移动式的成套处理装置对废弃混凝土进行处理,在进行处置之后,其骨料粒径只有0-60mm,再通过除杂、分级及二次破碎后形成骨料。对废弃混凝土的再利用进行相关研究期间,比利时公路研究中的研究资料表明:当一些建筑物在拆除后对于废弃混凝土进行就地处理和利用,可以节省出较多的运输费用,占到70%左右,其中包括废料的运出费用以及新材料运进费用,其中降低了材料的投入资源费用和废料处理费用,分别降低了20%左右和10%左右。依据我国的实际发展情况,通过开发和处置就地废弃混凝土处理装置,在建筑工程中应用再生骨料的方案,在经济上更加可行。
(3)对建筑垃圾资源再生利用的政策法规及财政上的扶持程度
建筑工程在施工过程中产生的垃圾以及施工现场的零垃圾需要政府制定相关法律法规进行强制制约,加强对施工单位在施工过程中的环保意识的培养,推进施工单位对于施工垃圾和废弃混凝土的二次利用;依靠我国政府对于资源综合利用的相关政策扶持和财政支持,降低由于对旧建筑拆除而产生的费用开销,使再生骨料比天然骨料在成本上更胜一筹;作为国家政府部门,需要对再生混凝土的设计要求、施工流程进行明文规定,进一步促进我国建筑业在施工过程中更好地开发和利用废弃混凝土。
世界各国在近些年加大了对于再生骨料混凝土的研究与应用,它不仅可以有效节约地球资源,还可以有效保护地球资源,使资源减少浪费的同时尽可能实现可持续发展,一方面通过技术处理废弃混凝土后得到循环再生骨料来发挥天然骨料的作用,降低天然骨料在建筑业内的应用消耗,与此同时,还需要加入一定比例铁粉煤灰在再生骨料混凝土的设计配比中,也使工业废弃物得到了有效利用;此外将再生骨料混凝土应用于建筑工程中可以从基础上解决天然骨料缺乏问题,以及保护生态环境问题,使人们的社会生活生产可以得到可持续发展。伴随着可持续发展战略在我国的具体实施,并且同时规定了许多环境保护条例,颁布了许多法律法规,建筑工程中再生骨料混凝土的使用一定会得到重视。