李明金 李雨波 朱向陽

(開封第一黃河河務(wù)局 475000)

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展速度加快，舊城改造、住宅小區(qū)規(guī)?；ㄔO(shè)，大量城市建筑垃圾逐年遞增。有關(guān)專家測(cè)算每年產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量達(dá)數(shù)億噸。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)建筑垃圾基本上仍停留在落后簡(jiǎn)單的填埋式處理，且不說此舉耗用大量的可耕地和運(yùn)輸費(fèi)用，僅堿性廢渣就會(huì)令大片土壤“失活”，給環(huán)境造成長(zhǎng)久的破壞。此外，混凝土原材料:黏土、石料、砂、煤炭等也耗用了大量的礦產(chǎn)資源，從而影響了環(huán)境。因此，廢舊混凝土的再利用，是節(jié)約能源與資源、保護(hù)人類生存環(huán)境、走可持續(xù)發(fā)展道路的重要課題，已成為各級(jí)政府部門、其他相關(guān)部門亟待解決的問題。

1 國(guó)內(nèi)外混凝土再利用的現(xiàn)狀

世界發(fā)達(dá)國(guó)家無一例外地都很重視混凝土建筑垃圾的再生利用。比如丹麥、荷蘭等一些地勢(shì)低洼的國(guó)家，砂石資源特別稀缺，因而也最重視包括廢棄混凝土在內(nèi)的建筑廢料的再生利用。1976年，荷蘭、比利時(shí)就與聯(lián)邦德國(guó)政府聯(lián)合成立了“混凝土解體與再利用委員會(huì)”，開始以廢棄混凝土作為混凝土的粗、細(xì)骨料。

我國(guó)已經(jīng)開始了建筑垃圾資源化利用的研究。雖然我國(guó)對(duì)再生混凝土的研究起步比較晚，還處在試驗(yàn)室階段，但也取得了相應(yīng)的成果。目前，國(guó)內(nèi)數(shù)十家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開展了再生混凝土的研究且工作已逐漸深入。長(zhǎng)安大學(xué)、武漢科技大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)則開展了將水泥混凝土廢棄物用于道路工程基層、面層、土基及防護(hù)工程的研究，并在河南、湖北等地的舊路改造中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究，同濟(jì)大學(xué)則在校內(nèi)用水泥混凝土廢棄物加工料建設(shè)了一條道路。

2 混凝土再利用的前景

2.1 混凝土回收利用

廢棄混凝土的回收一般經(jīng)過拆除、運(yùn)輸、破碎、篩分、沖洗、送至混凝土拌和廠等程序，因此再生骨料價(jià)格一般比普通骨料要偏高，且各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到新料物的指標(biāo)，不易被建筑商所接受。

2.2 混凝土直接利用

我們暫且把混凝土廢料分為粒料和塊狀兩種。

前不久中央電視臺(tái)“新聞聯(lián)播”報(bào)道了一則新聞:北京昌平一家建筑施工單位把建筑混凝土垃圾用于基礎(chǔ)打樁。在處理基礎(chǔ)打樁時(shí)，把經(jīng)簡(jiǎn)單處理的建筑垃圾不斷填入樁內(nèi)然后打?qū)?，其基礎(chǔ)樁的密實(shí)度比傳統(tǒng)做法提高了3～5 倍。該項(xiàng)技術(shù)在數(shù)省100 多個(gè)城市推廣實(shí)施后，節(jié)約建設(shè)投資1億多元，并且減少了大量的建筑垃圾，提高了工程質(zhì)量。報(bào)道中談到的指的是粒料的混凝土廢料。

塊狀混凝土廢料目前國(guó)內(nèi)外均沒有利用的報(bào)道和研究結(jié)果，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情及水域情況，以及水利工程施工的特點(diǎn)綜合分析:塊狀混凝土廢料完全有可能直接利用到水利工程施工中去，特別是在河道整治工程基礎(chǔ)中的應(yīng)用要更為廣泛和實(shí)用。

3 水利工程基礎(chǔ)材料的分類及適用范圍

水利工程基礎(chǔ)材料大致有兩種:混凝土和石料。

混凝土材料主要在大江和大河的截留、封堵口門時(shí)使用，再者就是作為混凝土防滲時(shí)使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)江三峽截流時(shí)短短的70個(gè)h，拋投大體積混凝土塊和石料就達(dá)1022萬m3。混凝土在大型水利工程中的用量相當(dāng)驚人。

石料一般用于中小型河道及水庫的截流、護(hù)坡、護(hù)根和河道整治工程基礎(chǔ)、搶險(xiǎn)、防滲等，特別是工程基礎(chǔ)非巖基的水利工程均采用塊石進(jìn)行施工。

4 水利工程石料的用量

小型工程基礎(chǔ)施工材料一般采取的原則是:就地取材、方便運(yùn)輸、節(jié)約成本、滿足設(shè)計(jì)要求。因此石料是水工建筑物的一種首選材料。其用途主要有:散拋石護(hù)根、坡、岸，漿砌石護(hù)根、坡、岸、墻、堤、壩等。石料在水利工程中的用量占材料總量的30%～50%，水下基礎(chǔ)及護(hù)根全部都由石料進(jìn)行施工。以黃河下游河道工程為例，一處河道工程據(jù)估算用石量達(dá)5萬多m3，其費(fèi)用占工程總投資的50%。加上施工工藝、開采運(yùn)輸以及黃河下游河床固有的特性等因素，石料已成為黃河河道工程不可替代的主要建筑材料。

5 塊石與城市建筑混凝土廢棄物特性的對(duì)比

根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)及多年應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)果，下面就塊石與城市建筑混凝土廢棄物的物理及其他特性進(jìn)行對(duì)比，見表1。

表1 塊石與城市建筑混凝土廢棄物特性對(duì)比

由上表反映出的塊石與城市建筑混凝土廢棄物固體的比較結(jié)果，我們不難得出這樣的結(jié)論:在河道整治或中小型水利水電工程施工中，利用城市建設(shè)混凝土廢棄物代替塊石，其性能完全達(dá)到要求。某些特性還優(yōu)越于塊石。

下面對(duì)表1 中城市建筑混凝土廢棄物的特性在水利工程中使用的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的論述。

a.密度。混凝土廢棄物的密度略大于塊石，即可證明混凝土廢棄物可以滿足塊石的基本性能，完全可以應(yīng)用在水利水電工程施工中去。

b.抗壓、抗拉強(qiáng)度。混凝土廢棄物的抗壓、抗拉強(qiáng)度大于塊石，在水利工程施工時(shí)，特別是基礎(chǔ)施工時(shí)，抗壓和抗拉強(qiáng)度是尤其重要的參數(shù)?？箟骸⒖估瓘?qiáng)度較小往往會(huì)造成較大的工程沉降，還會(huì)出現(xiàn)不同程度裂縫等質(zhì)量問題。

c.工作性?；炷翉U棄物固體表面會(huì)存在一些空隙，在水工建筑物中使用時(shí)，這些空隙會(huì)起到衰減水流勢(shì)能的作用，并可很好地減緩水流的沖擊力。

d.滑動(dòng)性。水利工程基礎(chǔ)要求整體沉降，不能部分或小塊地出現(xiàn)滑動(dòng)，這樣將會(huì)使工程內(nèi)部產(chǎn)生空洞，留下嚴(yán)重的安全隱患?；炷翉U棄物固體表面粗糙增加了物體之間的摩擦力，不易出現(xiàn)單塊或局部滑動(dòng)的現(xiàn)象。

e.危險(xiǎn)系數(shù)。這里的危險(xiǎn)系數(shù)是指在獲取材料過程中，容易發(fā)生的安全事故。石料從開采到使用要經(jīng)歷鑿眼、裝藥、放炮、破碎、裝、運(yùn)、卸、拋投等工序，每一道工序都具有較大的危險(xiǎn)性。城市建筑混凝土廢棄物只經(jīng)歷裝、運(yùn)、卸、拋投四個(gè)工序，安全系數(shù)大大高于塊石。

6 塊石與城市建筑混凝土廢棄物施工的成本對(duì)比

材料的施工成本與材料價(jià)格、運(yùn)輸距離有關(guān)，下面以開封段河道工程施工的條件和環(huán)境為例對(duì)兩種材料的成本進(jìn)行分析對(duì)比，見表2。

表2 塊石與城市建筑混凝土廢棄物施工成本對(duì)比

7 利用城市建筑混凝土廢棄物的要求

水利水電工程拋投材料的選擇與工程基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、水力條件、河道條件、施工環(huán)境、施工技術(shù)要求等因素有關(guān)。不同的因素會(huì)有不同的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此城市建筑混凝土廢棄物的利用要求，首先必須滿足設(shè)計(jì)要求，其次要節(jié)約投資、保護(hù)環(huán)境等。

a.體積。根據(jù)材料使用的工程部位不同對(duì)城市建筑混凝土廢棄物體積有不同的規(guī)格要求。河道流速的大小、拋投料物深度及靠溜情況都有其特殊的要求，因此對(duì)城市建筑混凝土廢棄物體積的要求相當(dāng)高。

中小水利工程根據(jù)其河道、水流及建筑物的高度對(duì)拋投材料有具體的要求，一般要求最小表面積為30cm2，厚度不小于30cm。大型水利工程則要求最小表面積為50cm2，厚度不小于50cm。用于河道工程拋?zhàn)o(hù)根石時(shí)要求體積較大，它要起到抗沖、不易被水流沖失的作用。工程截流等水利工程則需要大體積的材料進(jìn)行施工(三峽截流時(shí)單塊混凝土體積達(dá)到幾十噸)。

b.重量。由于水利工程施工首先考慮水力的因素，如固體料物拋投時(shí)重量不足，料物就會(huì)被沖失，起不到應(yīng)有的作用。這樣不但造成施工成本的增加，還會(huì)嚴(yán)重地影響工程施工工期。

中小水利工程一般要求固體料物的重量為25～75kg，主要是受施工場(chǎng)地、機(jī)械性能等因素的限制。大型水利工程或截流等則需要的重量較大。

c.質(zhì)量。利用城市建筑混凝土廢棄物的關(guān)鍵是質(zhì)量，因?yàn)樘厥獾囊?，能夠達(dá)到直接利用到水利工程施工中的城市建筑混凝土廢棄物所占比重不大。經(jīng)過調(diào)研分析，下列建筑混凝土大部分是可以利用的:?廢棄的建筑物混凝土樁基礎(chǔ);?混凝土道路拆除的廢棄物，厚度達(dá)到25cm;?建筑物廢舊的梁、柱等。

在上述要求的同時(shí)，為了能夠很好地利用城市建筑混凝土廢棄物，使其變廢為寶，在利用時(shí)一定要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，一些建筑廢棄物如:生活垃圾、磚頭瓦塊等要堅(jiān)決杜絕混入其中，因?yàn)檫@些材料的混入會(huì)嚴(yán)重影響到工程的質(zhì)量。

8 不適于利用的水利工程

由于建筑混凝土廢棄物會(huì)釋放出對(duì)人體有害的物質(zhì)，不能用于有飲水功用的水庫、渠道。城市建筑混凝土廢棄物的形狀和外觀也不適用于景觀河道的施工。

9 結(jié) 語

城市建筑混凝土廢棄物直接利用目前是一個(gè)新的課題，需要經(jīng)過科學(xué)的研究和實(shí)踐驗(yàn)證。能夠保護(hù)環(huán)境、改善人類的生存環(huán)境是水利工作者應(yīng)盡的義務(wù)和目標(biāo)。希望能通過筆者的一點(diǎn)努力，引起有關(guān)方面對(duì)混凝土再利用的注意或重視，使直接利用盡早得到實(shí)現(xiàn)，為造福人類作出貢獻(xiàn)。