十幾年來全國各地房地產、基礎設施的大規模建設，消耗了過多的天然砂石資源，天然砂石資源日益枯竭，混凝土行業的研究者們逐漸轉向舊建築物拆除後清出的大量廢舊混凝土的再生利用研究上。舊建築物拆除後清出的大量廢舊混凝土數量巨大，作為建築垃圾處理掉，對社會而言，是一種巨大的資源浪費。如何加以回收利用，是一個值得全社會重視的課題。
何為再生骨料混凝土
再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC），簡稱再生混凝土（Recycled Concrete），它是指將廢棄混凝土塊經過破碎、清洗、分級後，按一定比例與級配混合，部分或全部替代砂石等天然骨料（主要是粗骨料）配製而成的新的混凝土。再生混凝土按照骨料的組成形式可以分有以下幾種：骨料全部為再生骨料；粗骨料為再生骨料、細骨料為天然砂或機制砂；粗骨料為天然碎石或卵石、細骨料為再生骨料；再生骨料替代部分粗骨料或細骨料。
圖1 利用建築垃圾生產的再生骨料
再生骨料混凝土的發展現狀
國內研究及發展現狀
目前由於城市不斷地擴建，大量舊建築物被拆毀，因而建築垃圾不斷增加。以寧夏地區為例，舊建築物拆除生成的建築垃圾約佔城市固體垃圾總量的30%~40%，根據現有統計資料顯示，在建築施工過程中，平均會產生0.05~0.06t/ ㎡的建築垃圾，而拆除舊建築物將產生0.7~1.2t/㎡的建築垃圾。以我國現有的建築400億平方米來計算，按照年均拆除4億平方米建築物來計算，每年將產生2.8~4.8億噸的固體建築垃圾，加上建築施工、建築裝修過程中產生的建築垃圾，合計每年將產生5~6億噸的建築垃圾。
我國對再生混凝土的研究目前尚處於初始階段，廢棄混凝土的資源化回收再利用還未被人們足夠重視，但有一些研究機構和學者已經對再生骨料混凝土的物理化學性質做了初步理論研究。孫躍東、肖建莊等將再生混凝土的研究集中在再生混凝土骨料的定義、分類、加工方法、篩分工藝、再生骨料的來源及性能上，經過研究認為廢舊混凝土經過適宜的加工處理完全能夠得到符合要求的再生骨料，可用來配製再生混凝土。
圖2 移動式建築垃圾破碎機
清華大學的馮乃謙、邢鋒等學者在總結日本再生骨料研究成果的基礎上，總結提出了用30%以下再生骨料等量取代普通混凝土骨料時，再生混凝土的性能與普通混凝土性能基本相當的觀點。國內學者王健等人的研究表明：在相同混凝土配合比下，再生骨料混凝土的流動性略為降低，而保水性、黏聚性良好，立方體抗壓強度略高於同配合比的天然骨料混凝土。
國外研究及發展現狀
許多發達國家很早即開始對再生骨料、再生骨料混凝土進行研究，他們把城市建築垃圾的資源化再利用作為環境保護和社會發展的重要目標。美國每年將1億噸的混凝土廢棄物加工成骨料投入工程建設，並通過這種途徑實現了建築垃圾的再利用。據統計資料顯示，再生骨料約佔美國建築骨料總使用量的5%。在美國，68%的再生骨料被用於道路基礎建設，美國現在已有超過20個州在公路建設中採用再生骨料混凝土，6%被用於生產預拌混凝土，9%被用於生產瀝青混凝土，3%被用於邊坡防護，7%被用於回填基坑，還有7%被用在其他地方。
二次世界大戰後，德國面臨大規模重建問題，混凝土原材料的需求量很大。從1955年至今，德國的建築垃圾再生工廠僅柏林就有20多個，已加工了約1150萬m³的再生骨料，這些再生骨料被用來建造了約17.5萬套住房。與此同時，德國通過徵收建築垃圾處理費來減少建築垃圾的產生，對未處理的建築廢棄物按500歐元/t的標準徵收處理費。目前，世界上生產規模最大的建築垃圾處理廠就在德國，每小時可生產1200t建築垃圾再生材料。
日本國土面積小，資源匾乏，原材料價格遠高於歐洲。在日本，資源再利用企業和政府都將建築廢棄物視為“建築副產品”，各方責任明確，以“誰生產，誰負責”為原則實現了97%以上的高效再利用。日本對垃圾分類要求十分嚴格，日本設計出產的建築垃圾分揀機械效率很高，破碎、分離、篩選，甚至輻射監測都可一條龍完成，對於混凝土之類的建築垃圾，基本被處理成碎石料，再用於道路工程、回填土等。
圖3 移動式建築垃圾破碎機構造圖
再生骨料主要物理特性
再生骨料的堆積密度和表觀密度
同天然砂石骨料相比，再生骨料表面還包裹著相當數量的水泥砂漿，表面粗糙、稜角較多，由於水泥砂漿孔隙率大、吸水率高，再加上混凝土塊在解體、破碎過程中由於損傷積累使再生骨料內部存在大量微裂紋，從而導致再生骨料的密度和表觀密度比普通骨料低，吸水率高和吸水速率快。再生骨料密度、表觀密度、吸水率等物理特性，與母體混凝土( 即廢棄混凝土) 的強度等級、配合比、使用時間、使用環境及地域等因素有關。
再生骨料的壓碎指標
壓碎指標是表徵骨料強度的一個參數。由於再生粗骨料表面包裹著水泥砂漿，因此再生骨料的壓碎指標比天然骨料的壓碎指標要高，同時再生骨料的壓碎指標還與母體混凝土的強度和加工破碎方法有關。母體混凝土的強度越低，再生骨料的壓碎指標就越高。加工過程中水泥漿體和砂漿脫落越多，壓碎指標就越小。因此，要獲得壓碎指標小的再生骨料，在加工處理過程中，就必須使再生骨料表面包裹的水泥砂漿儘量脫落開來。我們在對再生骨料進行性能檢測時，壓碎指標是一個重要的參數，壓碎指標越低，再生骨料能拌制的混凝土強度就越高。
再生骨料的吸水率
再生骨料的吸水率高是個不爭的事實，主要原因是再生骨料中水泥砂漿含量較高，再加上機械破碎中造成損傷積累使再生骨料內部存在大量微裂紋，使再生骨料孔隙率高，吸水率大。再生骨料的吸水率還受到母體材料的強度、組成及氣候條件等因素的影響，吸水率離散性較大，而且通常情況下，再生細骨料的吸水率要大於再生粗骨料的吸水率。
再生骨料的雜質含量
再生骨料中的雜質主要是指骨料中的一些軟弱物質，如泥沙、 礦物碎屑、木屑、 塑料等。這些雜質的存在，對再生骨料和再生骨料混凝土的質量都有影響，雜質使再生骨料混凝土的強度、抗凍融能力和耐久性降低，幹縮率增大。再生骨料雜質的含量和它的加工處理工藝及方法有關，如水洗工藝生產的再生骨料要比僅採用篩分工藝生產的再生骨料的雜質含量低，因此在設計再生骨料的生產工藝時，要最大限度地減少各種雜質的含量。
再生骨料混凝土的未來發展趨勢
到目前為止，關於再生骨料混凝土的研究主要集中在材料的物理性能上，在實際應用上，尚存在較多的未解決的問題。未來再生骨料混凝土要能大規模應用，尚需解決以下幾個問題：
1再生骨料混凝土的基礎理論研究。需進一步深入和完善再生骨料混凝土的相關基礎理論研究，如：再生骨料混凝土強度低、收縮大、實際施工性能差等實際問題的研究和解決；再生骨料破壞損傷機理的研究；適合再生骨料特點的再生骨料混凝土配合比設計方法。這些基礎理論研究還不夠深入、系統，必將阻礙再生骨料混凝土進一步的推廣應用；
2再生骨料混凝土的高性能化。國外發達國家對廢棄混凝土的處理與再生循環利用研究較早，目前發達國家對廢棄混凝土的再利用率可達90%以上，而我國還不到5%。將廢棄混凝土大量應用於商品混凝土，使再生骨料混凝土成為一種有實際應用價值的材料，同時向綠色、環保、可持續、高性能化方向發展，是未來的發展方向和趨勢；
3再生骨料混凝土相關產品標準和應用技術規範尚需進一步修訂完善。《混凝土和砂漿用再生細骨料》GB/T 25176-2010、《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010、《再生骨料應用技術規程》JGJ/T 240-2011和《再生骨料混凝土耐久性控制技術規程》CECS385-2014等標準雖早已於2010年、2011年和2014年發佈實施，但我國這幾年再生骨料混凝土並沒有廣泛推廣開來，一方面與政府政策支持力度不足有關，另一方面是因為再生骨料混凝土的基礎理論研究尚不夠深入和完善，現行的產品標準和應用技術規範尚需進一步修訂完善，需要政府建設主管部門、行業協會機構等通過制定政策，鼓勵研究機構、企業積極研究，引導行業向既定方向發展；
4再生骨料生產加工成套技術的研究。再生骨料要大規模應用於工程，尚需解決廢棄混凝土回收、破碎、分離、篩分、水洗等多道工序存在的實際問題。要形成產業鏈，首先要解決的是回收的環節，需要政府強有力的政策支持，通過徵收垃圾處理費來促進廢棄混凝土的回收利用，同時政府還可通過財政支持鼓勵民間資本投資建立建築垃圾處理廠。我們可以通過參觀考察，學習發達國家先進技術和管理經驗，建立工業化示範工廠，相信在不久的將來，再生骨料將成為一個新興產業。政府應積極鼓勵支持這種資源再利用型的項目和產業。
作者簡介：苗東輝（1989年-），男，長安大學無機非金屬材料專業畢業，技術工程師，現任職於陝西科之傑新材料有限公司，長期從事混凝土外加劑的研發與應用。
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