景觀工程中再生混凝土應用研究概述★

許鳳博 胡士娟 趙 瀅 段 晶 王 磊*

(1.河南科技大學，河南 洛陽 471003; 2.河南金卉園林綠化工程有限公司，河南 信陽 465150)

1 概述

混凝土早在19世紀初就開始生產和使用，目前混凝土是世界上使用量最多、使用范圍最廣的建筑材料之一，并且相對于鋼材、木材等材料具有性價比高的優勢。隨著經濟發展與城鎮化進程的不斷加快，混凝土材料的消耗量與日俱增，對骨料砂石的需求也不斷增加。與此同時，長時間對自然資源的開采和消耗將造成資源枯竭、天然骨料短缺等問題;另一方面，大量建筑物的拆除會導致大量廢棄混凝土的產生。根據1996年在英國召開的混凝土會議資料，全世界從1991年到2000年的十年間，廢棄的混凝土(包括鋼筋混凝土工廠不合格的產品)總量將超過10億t。我國的建筑廢棄混凝土以每年8%增長率上升，預計到2020年，其總量可接近6.4億t［1］。再生混凝土的研制并且成為一種現實的生產力，將會產生良好的經濟效益、環境效益和社會效益，不僅能夠解決廢棄混凝土的處理問題，又可以降低因資源過度開采而引起的生態環境的破壞，因而再生混凝土的應用具有廣闊的發展前景。本文就國內外再生混凝土的性能和應用形式做了一些研究，為再生混凝土進一步的應用與發展提供依據。

2 再生混凝土性能研究

2.1 配合比相關研究

混凝土配比作為混凝土研究的一項重要指標，其科學性直接影響到相應混凝土的強度和結構的穩定性。因此也是混凝土研究領域的熱門方向。作為混凝土的一種新形式的再生混凝土的配比研究同樣具有重要意義。

區豪達［2］試驗研究發現，使用再生骨料代替天然骨料拌制再生混凝土，當水膠比為0.45，再生骨料取代量為30%，聚羧酸鹽高效減水劑摻量為2.5%，粉煤灰摻量為20%時，組成再生混凝土的最優配合比。在最優配合比下，再生骨料的原始混凝土強度影響著再生混凝土強度，原始混凝土強度越高，配制的再生混凝土強度越高;蔣業浩、周霞、葉曉飛等［3］的研究發現砂率在0.35～0.40之間，對新拌混凝土和易性最為有利;白國良、張峰劍、安昱峰等［4］通過用正交試驗進行再生混凝土砌塊抗壓強度試驗得出骨料替代率是影響再生混凝土強度的主要因素，且得到了再生混凝土砌塊的最優配合比，即用水量150 kg/m3，水灰比0.4，粗、細骨料取代率取40%，砂率50%。

2.2 力學性能相關研究

2.2.1 抗壓強度

在混凝土抗壓強度方面的研究主要集中在不同強度區間下混凝土抗壓強度變化規律和不同外加劑作用下的混凝土抗壓強度對比。石磊［5］通過制作5組不同配合比的全再生骨料混凝土試塊，研究其在不同齡期下立方體的抗壓強度、碳化深度、棱柱體收縮以及28 d軸心抗壓強度和彈性模量。王軍強［6］在試驗中發現再生骨料透水混凝土的強度受凝膠材料以及礦物摻和料比例的影響，試驗中礦物摻合料比例為20%的強度最高。Kou SC等［7］采用強度為80 MPa與30 MPa的原生混凝土骨料分別配制相同強度的再生混凝土時，發現前者的抗壓強度要比后者高40%。

2.2.2 抗折強度

很多學者發現再生混凝土的抗折強度相對于普通混凝土有所降低，直接影響混凝土作為一些稱重結構的穩定，不利于再生混凝土的推廣應用。雷斌等［8］得出建筑垃圾再生混凝土抗折強度隨水灰比的增大而降低，隨附加水用量的增大而降低，建議附加水用量按照廢磚粗骨料吸水率的75%進行計算;并且得出顆粒的級配對再生混凝土抗折強度影響不大，由于廢磚骨料較輕，震動時容易上浮，最好使用粒徑較大的廢磚骨料;陳宗平等［9］發現服役期(使用50年后)C30廢棄混凝土粗骨料的再生混凝土抗折強度值在5.1 MPa～6.0 MPa之間波動，立方體抗壓強度能達到45 MPa，隨著再生粗骨料替代率的增加，再生混凝土的抗折強度呈現先增加后減少的趨勢，而立方體抗壓強度變化不大，不同粗骨料替代率再生混凝土抗折強度與立方體抗壓強度的比值為0.12。

2.3 透水性能相關研究

隨著透水性鋪裝材料在海綿城市建設中的廣泛應用，使用再生骨料制作的再生透水混凝土的研究也成為園林景觀工程研究的一個主要方向。李秋實等［10］在天然與再生透水混凝土的對比試驗中發現:再生集料透水混凝土比天然集料透水混凝土具有較高的孔隙率;無論集料的種類如何，當添加聚合物改性劑后會導致總孔隙率降低，但得到再生集料透水混凝土孔隙率可以控制在接受范圍之內;朱金春等［11，12］控制碎石級配、設計孔隙率和水灰比這三個因素，以及考察抗壓強度、有效孔隙率和透水系數這三個評價指標，比較不同再生骨料摻量下各評價指標的變化規律，試驗結果得到再生集料透水混凝土中再生骨料的合理摻量為30%。

2.4 耐久性相關研究

作為室外景觀應用的主要材料之一，再生混凝土的耐久性研究主要集中在:氯離子侵蝕、再生骨料的替代率、水灰比以及外加劑礦物摻合料等影響因子對再生混凝土持久性的影響。夏陽［14］發現在實際應用建筑垃圾再生混凝土過程中，將粗、細骨料分開，可以控制優化混凝土質量，避免全級配骨料的砂率離散影響再生混凝土的品質，從而能夠提升再生混凝土在實際運用中的耐久性;張浩博等［15］發現粉煤灰在一定程度上對再生混凝土力學性能和耐久性能有明顯的提高，對廢棄混凝土再利用有著重要的意義。普遍來說，再生骨料混凝土的耐久性能會比普通混凝土的耐久性能低，但是只要采取合理的措施，便可以獲得耐久性能良好的再生混凝土。

3 再生混凝土應用形式研究

再生混凝土在園林景觀中的應用形式主要集中于基層和面層兩種。

3.1 基層

作為園路基層的應用，其力學特性至關重要，能否達到相關規范要求的力學性能要求，是決定其能否很好應用到園林工程中的關鍵因素。黃文奎［16］發現水泥混凝土路面再生粗、細集料均可以用于級配碎石墊層，再生集料級配碎石的最佳含水量高于天然級配碎石，而最大干密度則低于天然級配碎石，再生集料級配碎石的回彈性模量小于天然級配碎石，參照JTG D50—2006公路瀝青路面設計規范和JTG D40—2002公路水泥混凝土路面設計規范的相關規范，再生集料級配碎石的回彈性模量設計推薦值為150 MPa～200 MPa。

3.2 面層

再生混凝土作為面層的應用形式較為多樣，主要形式有:植草磚、透氣性護坡混凝土、透水磚面層、彩色再生混凝土面層等。

傳統的護坡大多采用石料和預制混凝土塊等硬質護坡體，這種護坡僅僅起到了加固的作用，忽視了河道生態環境效應。趙佳等［17］學者用再生磚骨料制作多孔再生混凝土，這種再生混凝土作為一種新型生態混凝土，既可以加固護坡，又能保持綠色自然景觀，其中多孔的結構又為微生物和小動物提供了棲息的空間，既可以保持生物多樣性，又可以對湖泊、河流的水質間接進行凈化，起到了保護環境的效果;羅旭等［18］的試驗結果表明基層的目標孔隙率為15%，水灰比為0.28，再生骨料選取粒徑為4.75 mm～9.50 mm，面層目標孔隙率為10%，水灰比為0.28，再生骨料選取的粒徑為2.36 mm～4.75 mm，將新拌好的基層與面層的材料裝入模具進行震動成型，在這種配合比條件下得到的透水磚既可以滿足強度標準，又可以保證透水性能。

4 再生混凝土研究意義及展望

再生混凝土材料因其節能、環保、低碳、改善環境和提高建筑功能等突出特點正在被各相關行業認可。但其相關研究還有很大空間，目前的相關研究主要集中于再生混凝土的配比、力學性能、透水性能、耐久性能等方面的研究。就其應用發展方面，應當大力推廣其在園林景觀工程中的非承載或承載較小的工程結構中的應用，同時可以結合不同的應用形式，既能滿足相關結構規范要求，又能滿足景觀的形式需要。