1、再生骨料混凝土的應用與發展 姜 虹 1周靜海 2呂東男 3(1、 沈陽建筑大學土木工程學院, 遼寧 沈陽 1101682、 沈陽建筑大學科技產業處, 遼寧 沈陽 110168 3、 喜利得中國有限公司沈陽分公司 , 遼寧 沈陽 110168前言20世紀 90年代初 , 世界建筑業進入高速 發展階段,混凝土對自然資源的占用及對環境 造成的負面影響也引發了可持續發展問題的討 論 。 大量廢棄混凝土的處理和開采天然砂石的 運輸能耗與費用驚人,對生態環境的破壞十分 嚴重 。 為解決這些問題, 混凝土的生產及施工技 術必須走可持續發展的道路,而再生混凝土正 是符合當今時代要求的綠色建材 。 再生骨料混

2、凝 土 (RecycledAggregate Con-crete , RAC 簡 稱 再生混凝土 (RecycledConcrete , 它是指將廢棄 混凝土塊經過破碎 、 清洗與分級后, 按一定的比 例與級配混合形成再生混凝土骨料 (Recycled Concrete Aggregate , RCA 簡稱再生骨料 (Recy-cled Aggregate ; 部分或全部代替砂石等天然骨 料配制而成新的混凝土 。1再生骨料的生產及利用價值1.1再生骨料的生產工藝日本 Aichi 技術協會的 S.Nagataki 等通過 理論分析和試驗論證了二次破碎 、 進一步處理 再生骨料可以改變材料的微觀外

3、形,并提高骨 料的品質 1。 清水建設公司和東京電力公司研究 開發了廢舊混凝土砂漿和石子的分離技術 。 3家公司和大阪城市大學共同研發了高性能再生 骨料, 其生產過程分預處理 、 碾磨和篩分 3個階 段 。 最近日本科學家又開發出一種將粉碎機和 攪拌機連為一體的專用制造裝置 , 能夠將舊建 筑物中拆除下來的混凝土廢料當場變成再生混 凝土 。 俄羅斯還在建筑企業建立專門的破碎鋼 筋混凝土塊體工藝線 。 而在德國, 每個地區都有 大型的再生綜合加工廠 。 德國使用架空磁性分 離機對鐵片進行分離,獲得的再生骨料完全符 合 DIN4226規范對骨料的質量要求 。 不僅如 此,德國西門子公司開發的干餾燃

4、燒垃圾處理 工藝可使垃圾中各種再生材料干凈地分離出 來 。 美國的 CYCLEAN 公司則另辟新徑采用微 波技術, 100%地回收利用再生舊瀝青混凝土路 面料 2。國內在這方面的研究較少,只限于破碎 、 篩分和除去雜質等基本工序 。1.2再生骨料的經濟分析廢棄混凝土再生骨料的應用既可以減少 廢棄混凝土排放量和對環境造成的二次污染, 節省大量的處理費用,又可以減少建筑業對天 然砂石的消耗,保護自然資源和人類的生存環 境, 產生良好的經濟效益 、 社會效益 、 環保效益, 因此,廢棄混凝土最有價值的處理方法就是把 它當作可再生資源重新利用生產建筑材料 。 但 由于各種原因,目前再生骨料的生產成本高

5、于 天然骨料, 再生骨料未得到廣泛的應用 。 而事實 上,再生骨料的技術經濟分析不能簡單地用其 生產成本等經濟指標來衡量,而應從定性和定量角度以及宏觀和微觀方面綜合考慮,即再生骨料的經濟分析必須綜合考慮其生產成本和它所產生的社會效益 、 環保效益 。廢棄混凝土再生骨料的應用可以解決大量混凝土廢棄物處理困難和由其引發的對環境的負面影響等問題,同時可以節省大量的垃圾清運費用和處理費用,并減少其處理對環境的二次污染 。 以上海為例, 若將廢棄混凝土全部循環再生利用,則每年可節約建筑垃圾處理費 1億元以上, 綜合節能潛力每年可達 74.78萬 t 標準煤,相當于減少排放 CO 2199萬 t 、 SO

6、 20.46萬t 、 煙塵 0.19萬 t 等 。在公路建設中, 研究已表明將舊混凝土再生骨料用于新建水泥路面面層或水泥處理基層是完全可行的 。 美國 、 德國 、 荷蘭 、 澳大利亞等國都已對此進行了研究,并成功地將再生骨料應用于道路面層和基層 。 將再生骨料應用于公路建設既解決了廢棄混凝土處理帶來的環境問題, 又可以取得良好的經濟效益, 一方面廢棄混凝土再生骨料的應用, 可以有效地減小運距, 同時還可以節省大量廢棄混凝土的處理費用和減少其對環境產生的二次污染; 另一方面, 就地處理和就近使用再生骨料,可以大大降低再生骨料的成本,因而使得再生骨料的價格低于天然骨料, 從而獲得很好的經濟效益,

7、 我國合寧 (合肥 -南京 高速公路就是一個成功的工程實例3。2再生骨料混凝土的應用2.1國外應用情況再生混凝土的研究始于 “ 二戰 ” 后期, 由于戰爭的巨大破壞作用,產生了大量的廢棄混凝土塊,如何處理這些廢棄物成為各參戰國政府和科學家共同關心的問題 。 據可查資料顯示, 前蘇聯早在 1948年就對再生骨料和再生混凝土進行研究, 緊接著, 原西德等其他國家也相繼開展了研究工作 。日本較早地將 RAC 成功應用于剛性路面和建筑結構物; 最近又開發了 RAC 的新用途路面下的透水材料 。 目前日本全國建筑廢棄物實現資源再利用率已超過 5成,其中廢棄混凝土利用率更高,處理廢棄物工廠的規模有的達到1

8、00t/h。 現在日本已有 34家 RCA 生產企業與34家 RAC 商品混凝土攪拌站 4。美國政府制定的 超基金法 給再生混凝土的發展提供了法律保障 。 美國除鼓勵應用再生混凝土外, 還對其性能進行了研究 。 如根據密歇根州的兩條用再生混凝土鋪筑的公路進行了再生骨料混凝土干縮性能的試驗研究,試驗表明再生骨料混凝土的干縮率大于天然骨料混凝土 。 美國的公司采用微波技術, 可 100%地回收利用再生舊瀝青混凝土路面料,其質量與新拌 瀝青混凝土路面料相同,而成本降低了 1/3, 同 時節約了垃圾清運和處理等費用,大大減輕了 城市的環境污染 5。在德國 Lower Saxong 的一條雙層混凝土 的

9、公路工程中采用了再生骨料混凝土,該混凝 土路面總厚度 260mm , 底層 190mm 厚采用再生 混凝土 。法國還利用碎混凝土和碎磚塊生產出了 磚石混凝土砌塊,所獲得的混凝土砌塊已被鑒 定 , 符 合 與 磚 石 混 凝 土 材 料 有 關 的 NBNB21-001(1988標準 。從 20世紀 80年代末開始, 澳大利亞的墨 爾本和悉尼等城市開始利用 RCA 。 目前, 據估 計悉尼每年有大概 40萬 t 舊混凝土被再生利 用 , 墨爾本則每年有 35萬 t 。2.2國內應用情況國內也有不少再生骨料混凝土的應用實 例 。 1992年 6月, 北京城建集團一公司先后在 9萬平方米不同結構類型

10、的多層和高層建筑的施 工過程中, 回收利用各種建筑廢渣 840多噸, 節 約資金 3.5萬余元 。 合寧高速公路采用再生水 泥混凝土骨料作為新拌混凝土的骨料來澆注混 凝土路面 。 RCA 的利用率為 80%, 每年的維修 工程量為 910萬平方米,節約骨料的運輸費 用為 117130萬元; 同時, 節省了廢料占用的 土地費用約 6775萬元 。 國道 310線開蘭公路 水泥混凝土路面的大修工程將破損混凝土板軋 成碎石重新利用 。 開蘭公路修復改建工程竣工 后, 通過了有關部門組織的竣工驗收, 并被評為 優良工程 。 通過近幾年的通車使用, 路面狀況一 直保持較好 。 湖南長沙機場工程的道面 、

11、 道肩及 平行公路上也使用了再生混凝土技術,施工總 面積達 5000多平方米, 使用時間 7年后經回訪 考察, 使用狀況較好 。 上海市建筑構件制品公司 1997年開始利用建筑工地爆破拆除的基坑支 護等廢棄混凝土制作混凝土空心砌塊,其產品 各項技術指標完全符合上海市標準 混凝土小 型 空 心 砌 塊 工 程 及 驗 收 規 程 (DBJ 08-2031993 。 1999年 11月 26日開始施工, 至 2000年春節前完成的 205國道沙縣青涌路段 利用再生混凝土修復的水泥混凝土路面,修復 效果良好 。3再生骨料混凝土的研究與發展措施 再生骨料顆粒棱角多, 表面粗糙, 組分中 還含有硬化水泥

12、沙漿, 因此他的吸水率高 、 壓碎 指標高 、 堆積密度小, 導致再生混凝土的性能有 所下降 。 可以通過物理和化學方法進行處理, 其 中物理方法較為有效,再生骨料的性能已經基 本接近天然骨料 。建議今后再生骨料混摘 要 :介紹了再生骨料的生產技術和發展, 分析了再生混凝土的利用價值和目前國內外的利用情況, 并結合可持續發展戰略, 分析了再生骨 料混凝土的經濟價值和發展前景 。關鍵詞 :再生骨料混凝土; 利用分析; 研究發展(下轉 18頁 -262-18-凝土研究應著重如下幾個方面 :a.進行再生混凝土回收利用的配套機具設 備 、 施工工藝流程 、 攪拌工藝 、 泵送工藝 、 初凝及 終凝時間

13、控制等方面的研究; b. 圍繞計算機輔 助技術, 建立有關數學模型, 實現再生混凝土的 配合比設計及施工控制智能化; c. 進行再生混 凝土應用方面的研究, 如將其作為面層應用標 準研究及其作為基層的應用方法研究, 包括破碎粒徑 、最佳集配 、 配合比理論 、 現場試驗等, 進 一步研究公路水泥混凝土的混合料配合比 、 再 生混凝土長期性能的進一步驗證以及接縫和裂 縫的荷載傳遞能力 。參考文獻1孫躍東, 肖建莊 . 再生混凝土骨料 J.混凝土 , 2004,(6:33-36.2杜婷, 李惠強 . 再生混凝土一種新型的綠色建 材 J.福建建材 ,2002,1:23-25.5趙俊等 . 建筑垃圾的

14、減量化與資源化 J.粉煤灰 .2001,2:3-6.責任編輯 :張雨 1拉桿制造和安裝的技術現狀固定球形儲罐支柱的每組可調式拉桿由 上拉桿 、 下拉桿和松緊節組成 。 下拉桿長度很 短, 由鍛制的桿件和與其焊接的翼板組成 。 上拉 桿由幾米長的圓桿和與其焊接的翼板組成, 寒 冷地區建造球形儲罐通常采用耐低溫鋼鍛制圓 桿, 鍛制成圓形截面在技術上比較困難, 又不能 一次鍛制出整根的長桿,只能分段鍛制后再焊接起來, 加工難度大 、成本高 。 圓形截面的拉桿在任何方向的抗彎曲變 形能力是相同的, 一般將其視為剛性桿, 相鄰兩 個支柱之間布置兩組交叉的拉桿,兩組拉桿不 能居中布置在同一個平面上, 由圖

15、 1中 A-A 剖 視圖 (耳板偏心安裝的原技術 看出, 耳板安裝 偏心距 e 的最小值等于拉桿半徑,緊固松緊節 時, 在拉桿水平偏心分力的作用下, 支柱要承受扭矩, 受力情況不好 (見圖 1。 2撓性拉桿和耳板居中連接本技術將上拉桿的主體段采用鋼板切制, 用于低溫環境可以采用低溫鋼板切制,令鋼板 的寬度尺寸幾倍于鋼板的厚度尺寸,形成厚度方向易于彎曲變形的撓性桿 (見圖 2, 與鍛制 圓桿比較, 鋼板切制的拉桿具有以下特點:a. 鋼板的理化性能具有良好的穩定性; b. 低溫鋼板具有良好的低溫沖擊韌性; c. 不需要分段焊接;d. 鋼板切割下料之前易于進行無損檢測并 易于保證檢測質量;e. 加工

16、制造簡單; f. 造價低 。相鄰兩組支柱之間的兩個上拉桿交叉處是鋼板表面相接觸 (見圖 1中的節點 , 由于 撓性桿的厚度方向易于變形,兩組拉桿兩端連 接的四個耳板可以居中布置在同一個平面上,見圖 1中 B-B 剖視圖 (耳板居 中安裝的本技術 ,緊固松緊節 時,在拉桿張緊力的作用下, 拉 桿交叉處相互擠壓, 使兩套拉桿 的拉力趨于相等, 而且在使用過 程中, 當任何一組拉桿出現松弛 現象時, 會立即受到相鄰拉桿的 推力使其張緊, 在相鄰拉桿推力 的相互作用下, 兩套拉桿將始終 保持相等的拉力, 所以, 本結構 具有拉力自動平衡的自緊功能,增加了支柱的整體穩定性 。由于 耳板布置在同一個平面上

17、, 支柱 不再承受扭矩, 改善了支柱的受 力情況 。3應用本技術應用于大慶石化分 公司化工一廠乙烯原料設施改 造 的 三 臺 1500m 3乙 烯 原 料 罐 (ATK-102F 、 G 、 H 詳細設計, 已 經建成投用 。本技術應用于大慶煉化分 公司公用工程及輔助設施, 已經建成投用:兩臺 4000m 3液化氣 罐 (Q35、 Q36 ; 兩臺 1500m 3丙烷 儲罐 (Q37、 Q38 ; 兩臺 1500m 3丙烯原料罐 (Q39、Q40 ;一臺 400m 3乙烯緩沖罐 (V-01 。應用實踐證實, 本技術可以取代現有技術,適用于所有球罐的可調式拉桿的設計 。本技術已經取得國家實用新型專利 1。 本技術可以納入 GB 123372。參考文獻1大慶石油化工設計院 . 一種居中連接的可調 式撓性拉桿結構 . 中國:ZL 200320111646.4. 2004-11-10.2GB12337-1998, 鋼制球形儲罐 S.作者簡介 :李秀榮, 女,工程師, 主要從事 壓力容器設計工作,具有壓力容器設計審批員 (A1、 A2、 A3 資格證書 。 現任大慶華凱石油化工 設計工程有限公司副總工程師 。 單位壓力容器 設計技術負責人 。責任編輯 :張雨居中安裝的自緊式球形儲