汪振雙,蘇昊林

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重復(fù)再生混凝土性能和環(huán)境影響研究

汪振雙1*,蘇昊林2

(1.東北財(cái)經(jīng)大學(xué)投資工程管理學(xué)院,遼寧 大連 116023；2.上海交通大學(xué)土木工程系,上海 200240)

基于生命周期評價(jià)方法,考慮混凝土重復(fù)再生利用的環(huán)境影響分配,對重復(fù)再生混凝土的性能和環(huán)境影響進(jìn)行研究,并基于功效系數(shù)法優(yōu)化出混凝土最佳重復(fù)再生次數(shù).研究結(jié)果表明,再生混凝土的坍落度,強(qiáng)度和電通量隨著重復(fù)再生循環(huán)次數(shù)的增加而下降,經(jīng)3次重復(fù)再生后,混凝土28d立方體抗壓強(qiáng)度為33.3MPa,滿足設(shè)計(jì)要求,而坍落度和電通量與普通混凝土相比,分別減小和增大了38.9%和85.7%;混凝土材料的生態(tài)效率隨著混凝土重復(fù)再生次數(shù)的增加而提高,混凝土材料的GWP、CED和CMR的值均隨著混凝土重復(fù)再生次數(shù)的增加而降低,降低幅度從高到低依次為:CMR>GWP>CED;綜合考慮混凝土的坍落度,混凝土抗壓強(qiáng)度、電通量、GWP、CED和CMR等6個(gè)指標(biāo),4種混凝土配合比情景中,混凝土總功效系數(shù)從高到低依次為:一次再生混凝土>二次再生混凝土>三次再生混凝土>普通混凝土.

再生混凝土；生命周期評價(jià)；性能；環(huán)境影響；功效系數(shù)

水泥混凝土材料是當(dāng)今世界消耗量最大的建筑材料.據(jù)統(tǒng)計(jì)[1],全球每年消耗約28億m3混凝土,我國大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),每年的混凝土消耗量約為13~14億m3.混凝土的大量使用,消耗了大量的砂石資源.我國是世界上砂石集料產(chǎn)品最大的生產(chǎn)國和消費(fèi)國,集料消耗數(shù)量驚人,每年砂石集料消耗量約200億t.此外,混凝土生產(chǎn)過程中所需要的水泥,在生產(chǎn)過程中兩磨一燒消耗大量的石灰石,黏土和煤炭資源,給環(huán)境和社會(huì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān).另一方面,隨著土木工程建設(shè)的加快,巨量的建筑垃圾隨之產(chǎn)生,我國每年因建筑活動(dòng)而產(chǎn)生的建筑垃圾約有4000萬t[2].廢棄混凝土的清理、運(yùn)輸、堆放和填埋過程中將會(huì)產(chǎn)生遺撒和粉塵等一系列環(huán)境問題,威脅到人類的身體健康,制約著城市的可持續(xù)發(fā)展.再生混凝土由于其吃渣納廢量大,已成為混凝土材料研究的熱點(diǎn)[3-6].目前,對于再生混凝土在技術(shù)方面的研究已經(jīng)比較成熟,為再生混凝土的工程應(yīng)用積累了大量的經(jīng)驗(yàn)[7-9],然而再生混凝土在使用過程中又帶來新的挑戰(zhàn).再生混凝土面臨二次處理,形成二次廢棄混凝土.近年來,重復(fù)再生混凝土的研究開始得到混凝土學(xué)者的關(guān)注.研究發(fā)現(xiàn),混凝土經(jīng)過3次再生循環(huán)使用后,雖粗集料的性能有一定的劣化,但是配制混凝土的強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求[10].對一次再生和二次再生粗集料堆積密度、表觀密度、壓碎值指標(biāo)和吸水率進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),與普通粗碎石相比,其物理性能都在降低[11].混凝土工程消耗量巨大,混凝土技術(shù)細(xì)微的改進(jìn)都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì),環(huán)境和社會(huì)效益.以往學(xué)者的研究都是從技術(shù)的角度去分析重復(fù)再生混凝土工程應(yīng)用的可行性.廢棄混凝土重復(fù)再生不應(yīng)局限于力學(xué)性能和耐久性能,更應(yīng)該關(guān)注廢棄混凝土重復(fù)再生利用的環(huán)境影響,實(shí)現(xiàn)混凝土循環(huán)開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展.目前,關(guān)于重復(fù)再生混凝土性能評價(jià)尚未考慮混凝土循環(huán)使用的環(huán)境影響分配,本文基于混凝土材料全生命周期評價(jià)方法,研究混凝土重復(fù)再生后的性能和環(huán)境影響,為混凝土材料的循環(huán)使用和廢棄處理提供參考.

1 混凝土生命周期評價(jià)

1.1 研究方法

依據(jù)ISO 14040[12],采用全生命周期評價(jià)方法,對重復(fù)再生混凝土環(huán)境影響進(jìn)行評價(jià).由于生命周期評價(jià)方法涉及的范圍廣泛,時(shí)間和空間的跨度較大.因此,本研究中重復(fù)再生混凝土的環(huán)境影響評價(jià)采用從搖籃到大門全生命周期評價(jià)方法.

1.2 確定邊界條件

本文的研究對象為重復(fù)再生混凝土,研究的功能單位為1m3混凝土.研究中重復(fù)再生混凝土是由普通混凝土經(jīng)過破碎、加工等工藝過程制備一次再生混凝土,一次再生混凝土經(jīng)過破碎、加工等工藝過程制備二次再生混凝土,二次再生混凝土經(jīng)過破碎、加工等工藝過程制備三次再生混凝土.因此,研究的系統(tǒng)邊界應(yīng)該包括天然集料、再生粗集料、水泥等原料生產(chǎn)和運(yùn)輸過程及混凝土制造過程,具體如圖1所示.

圖1 重復(fù)再生混凝土系統(tǒng)邊界

1.3 清單的數(shù)據(jù)來源

表1 原材料環(huán)境影響清單

混凝土組成原材料的能耗只考慮混凝土材料的生產(chǎn),包括原材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸和混凝土材料的生產(chǎn).已有的研究表明,制備再生粗集料消耗的能耗和環(huán)境影響均要大于天然粗集料的生產(chǎn)過程,然而再生混凝土具有雙重屬性,它既是混凝土拆除后的廢棄物,又屬于混凝土生產(chǎn)過程中所需要的原材料.為了鼓勵(lì)和推廣再生混凝土的循環(huán)使用,在分析再生混凝土環(huán)境影響時(shí),應(yīng)對再生粗集料的環(huán)境影響進(jìn)行分配[13].研究中參照章玉容計(jì)算結(jié)果[14],混凝土重復(fù)循環(huán)使用環(huán)境影響的分配系數(shù)為16.98%.研究假定1t水泥在生產(chǎn)過程中需要消耗1.3t石灰石,0.3t黏土和0.05t石膏[15].廢棄混凝土至建筑垃圾處理中心的距離為10km,建筑垃圾處理中心至填埋場的距離為10km,廢棄混凝土運(yùn)輸至填埋場的平均距離為30km,重型柴油運(yùn)輸汽車進(jìn)行運(yùn)輸,根據(jù)混凝土環(huán)境影響清單可計(jì)算出混凝土的環(huán)境影響,混凝土從混凝土攪拌站至施工現(xiàn)場的距離為20km[16].

1.4 影響評價(jià)

根據(jù)IPCC2007計(jì)算方法,用全球變暖潛能值(GWP)表示,將各種溫室氣體折算成相同效應(yīng)的CO2的質(zhì)量(tCO2-eq).此外,分別用累計(jì)能量消耗(CED)和基礎(chǔ)礦物材料的消耗(CMR)來表示混凝土材料在制備過程中能量消耗和基礎(chǔ)礦物材料的消耗.

1.5 原材料

水泥為P.O32.5普通硅酸鹽水泥,密度為3.15g/cm3;河砂,細(xì)度模數(shù)為2.56,級配合格;聚羧酸類高效減水劑,減水率為19.4%;普通自來水;玄武巖碎石,級配符合5~26.5mm連續(xù)級配要求.目前,國內(nèi)外再生集料的制備工藝大同小異,利用破碎設(shè)備、傳送機(jī)械、篩分設(shè)備和清除雜質(zhì)的設(shè)備完成破碎、篩分和去除雜質(zhì)等工序.實(shí)驗(yàn)室制備C30強(qiáng)度等級混凝土,180d后破碎和篩分,制備一次循環(huán)再生粗集料,符合5~26.5mm連續(xù)級配要求.利用其再配制C30強(qiáng)度等級混凝土,自然養(yǎng)護(hù)2個(gè)月后,進(jìn)行破碎和篩分,制備二次循環(huán)再生粗集料,符合5~26.5mm連續(xù)級配要求.利用其再配制C30強(qiáng)度等級混凝土,自然養(yǎng)護(hù)2個(gè)月后,再進(jìn)行破碎和篩分,制備3次循環(huán)再生粗集料,符合5~26.5mm連續(xù)級配要求,配制C30強(qiáng)度等級混凝土,實(shí)現(xiàn)混凝土多次循環(huán)使用.普通砂石和再生粗集料的表觀密度、壓碎指標(biāo)和吸水率分別按照J(rèn)GJ52-2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[17]和 GB/T 25177-2010《混凝土用再生粗骨料》[18]的規(guī)定進(jìn)行.砂石和再生粗集料的相關(guān)性能如表2所示.由表2可以看出,隨著再生粗集料循環(huán)使用次數(shù)的增加,與普通碎石粗集料相比,再生粗集料的表觀密度、壓碎指標(biāo)和吸水率均隨著再生粗集料循環(huán)使用次數(shù)的增加而增大.

表2 集料的基本性質(zhì)

1.6 混凝土的配合比

減水劑的摻量為水泥用量的1.75%,混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30,混凝土的配合比如表3所示.研究中外加劑占水泥用量1.75%左右,考慮其用量對環(huán)境影響計(jì)算結(jié)果影響較小,研究中未將其納入混凝土環(huán)境影響的計(jì)算[19].

表3 混凝土的配合比

2 結(jié)果與分析

2.1 混凝土性能

本研究中混凝土的工作性,力學(xué)性能和耐久性分別按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》[20]、GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》[21]和ASTM C 1202[22]進(jìn)行測試,測試混凝土拌合物的坍落度、28d立方體抗壓強(qiáng)度和混凝土電通量的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示.

表4 混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

從表4的試驗(yàn)結(jié)果中可以看出,在單位體積水泥用量和水用量不變的情況下,重復(fù)再生混凝土的性能與混凝土重復(fù)再生的次數(shù)有關(guān),隨著混凝土重復(fù)再生循環(huán)使用次數(shù)的增加,混凝土的工作性,強(qiáng)度和耐久性都有一定幅度的劣化.可以看出,設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30的3次再生混凝土其28d立方體抗壓強(qiáng)度為33.3MPa,達(dá)到了其設(shè)計(jì)要求.然而,其電通量與普通混凝土相比電通量增加的幅度達(dá)到了85.7%,重復(fù)再生混凝土其耐久性是影響其工程應(yīng)用的瓶頸.與普通混凝土中粗集料碎石相比,再生粗集料的表觀密度、壓碎指標(biāo)和吸水率均逐漸增大,再生粗集料在破碎加工過程中存在著微裂紋等原始缺陷,循環(huán)加工次數(shù)越多,缺陷就越多[4-5].再生粗集料裂紋等原始缺陷越多,再生粗集料表面砂漿附著量就越復(fù)雜,有的再生粗集料接近于獨(dú)立的砂漿塊,在混凝土中形成的多層砂漿界面過渡區(qū)會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度和耐久性的下降.

2.2 混凝土生態(tài)效率

生態(tài)效率指的是企業(yè)、行業(yè)或經(jīng)濟(jì)體提供商品和服務(wù)的產(chǎn)出與其投入的資源、能源的比值,可以表示企業(yè)、行業(yè)或經(jīng)濟(jì)體的資源、能源利用及所造成的壓力[23].參照生態(tài)效率的定義,混凝土材料的生態(tài)效率可表示為:

EE=/total(1)

式中:EE為混凝土材料的生態(tài)效率;為單位數(shù)量混凝土材料產(chǎn)品,m3;total為單位數(shù)量混凝土材料生產(chǎn)過程中的總能耗,MJ.

表5 混凝土材料的生態(tài)效率

混凝土材料的生態(tài)效率計(jì)算結(jié)果如表5所示.混凝土生態(tài)效率從高到低依次為:三次再生混凝土煤>二次再生混凝土>一次再生混凝土>普通混凝土.再生混凝土的生態(tài)效率高于普通混凝土,說明混凝土重復(fù)利用能夠有效提高混凝土材料的生態(tài)效率和較低的生產(chǎn)能耗.為了實(shí)現(xiàn)混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展和提高混凝土材料的生態(tài)效率,應(yīng)逐步擴(kuò)大和推廣再生混凝土的使用,加大混凝土的重復(fù)利用次數(shù).在混凝土單位體積水泥和水用量不變的情況下,與普通混凝土相比,重復(fù)再生混凝土具有較高的生態(tài)效率歸咎于再生粗集料的循環(huán)使用.混凝土的重復(fù)再生利用還間接減少了建筑垃圾堆積和填埋產(chǎn)生的其他環(huán)境危害.因此,混凝土材料的工程應(yīng)用不僅要關(guān)注其生產(chǎn)過程中消耗的能耗,還更應(yīng)關(guān)注其在服役過程中的性能和環(huán)境影響.因此,混凝土材料在重復(fù)再生推廣使用的過程中應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的分析和規(guī)劃,在保障其在服役過程中安全性的前提下,提高混凝土生態(tài)效率.

2.3 混凝土環(huán)境影響評價(jià)

根據(jù)IPCC2007計(jì)算方法,1m3混凝土環(huán)境影響的GWP、CED和CMR計(jì)算結(jié)果如表6所示.可以看出,隨著再生混凝土重復(fù)再生循環(huán)使用次數(shù)的增加,混凝土的GWP、CED和CMR的值均有一定幅度的降低,降低幅度從高到低依次為:CMR>GWP> CED.需要指出的是,混凝土的重復(fù)再生在GWP和CED兩方面的環(huán)境收益有限.在混凝土的組成原材料當(dāng)中,水泥GWP的排放量和CED消耗量是最大的.因此,要降低混凝土的GWP和CED,應(yīng)降低水泥用量.與GWP和CED相比,CMR的消耗量節(jié)省的更明顯,這是由于再生粗集料替代了天然碎石,大大降低了天然碎石資源的消耗量.因此,為了降低混凝土材料在工程應(yīng)用過程中環(huán)境影響,應(yīng)通過技術(shù)創(chuàng)新,降低水泥生產(chǎn)過程中的環(huán)境負(fù)荷,加大混凝土重復(fù)再生利用.

表6 混凝土的環(huán)境影響

2.4 混凝土重復(fù)再生次數(shù)的優(yōu)化

混凝土材料的重復(fù)再生可以降低其環(huán)境影響,然而再生粗集料的性能會(huì)隨著重復(fù)再生使用次數(shù)的增加而有所下降,進(jìn)而影響再生混凝土的性能.從混凝土的性能和環(huán)境影響中無法直接找出混凝土最佳重復(fù)再生次數(shù).因此,利用混凝土的坍落度、混凝土抗壓強(qiáng)度、電通量、GWP、CED和CMR,構(gòu)建重復(fù)再生混凝土性能評價(jià)指標(biāo)體系,利用功效系數(shù)法優(yōu)化混凝土重復(fù)再生使用次數(shù).功效系數(shù)法是依據(jù)多目標(biāo)規(guī)劃原理而建立的一種評價(jià)方法[24].

2.4.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理 考慮到各評價(jià)指標(biāo)單位差異導(dǎo)致不可比,按照公式(2)對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[25]:

2.4.2 確定指標(biāo)權(quán)重 采用客觀賦權(quán)法中的變異系數(shù)法確定權(quán)重[24],計(jì)算結(jié)果如表7所示.

表7 指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

2.4.3 混凝土重復(fù)再生循環(huán)使用次數(shù)的優(yōu)化 混凝土材料的功效系數(shù)如圖2所示.以1、2、3、4、5和6分別表示混凝土的坍落度、混凝土抗壓強(qiáng)度、電通量、GWP、CED和CMR6個(gè)指標(biāo)的功效函數(shù),為混凝土材料的總功效系數(shù).

從圖2的計(jì)算結(jié)果中可以看出,4種混凝土配合比情景中,混凝土總功效系數(shù)從高到低依次為:一次再生混凝土>二次再生混凝土>三次再生混凝土>普通混凝土.混凝土重復(fù)再生使用一次其功效系數(shù)最大,混凝土的性能和環(huán)境影響達(dá)到最優(yōu).混凝土重復(fù)再生雖然提高了混凝土的生態(tài)效率,但卻影響了混凝土的性能.水泥在生產(chǎn)過程中消耗大量的資源和能源,并排放較多的污染物[26].因此,降低混凝土的環(huán)境影響應(yīng)降低單位體積中水泥的用量,加大摻合料和外加劑的使用[4].此外,混凝土重復(fù)再生循環(huán)使用過程中再生粗集料因其表面附著的砂漿和加工過程中存在的微裂紋,降低再生粗集料的性能.工程應(yīng)用中,可以采用顆粒整形方法,加大對再生粗集料性能的改進(jìn),滿足混凝土重復(fù)再生使用的性能要求[27-28].

從圖2的計(jì)算結(jié)果中可以看出,4種混凝土配合比情景中,混凝土總功效系數(shù)從高到低依次為:一次再生混凝土>二次再生混凝土>三次再生混凝土>普通混凝土.混凝土重復(fù)再生使用一次其功效系數(shù)最大,混凝土的性能和環(huán)境影響達(dá)到最優(yōu).混凝土重復(fù)再生雖然提高了混凝土的生態(tài)效率,但卻影響了混凝土的性能.水泥在生產(chǎn)過程中消耗大量的資源和能源,并排放較多的污染物[26].因此,降低混凝土的環(huán)境影響應(yīng)降低單位體積中水泥的用量,加大摻合料和外加劑的使用[4].此外,混凝土重復(fù)再生循環(huán)使用過程中再生粗集料因其表面附著的砂漿和加工過程中存在的微裂紋,降低再生粗集料的性能.工程應(yīng)用中,可以采用顆粒整形方法,加大對再生粗集料性能的改進(jìn),滿足混凝土重復(fù)再生使用的性能要求[27-28].

圖2 功效函數(shù)計(jì)算結(jié)果

2.4.4 敏感性分析 敏感性分析是找出因素發(fā)生增減變化時(shí),對評價(jià)結(jié)果的沖擊程度[29].本文僅研究4種混凝土配合比情境中功效系數(shù)最大的一次再生混凝土功效系數(shù)相關(guān)的影響因素.

在功效系數(shù)法計(jì)算過程中,指標(biāo)權(quán)重的確定對計(jì)算結(jié)果影響較大.因此,選定6個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重坍落度(1)、抗壓強(qiáng)度(2)、電通量(3)、GWP(4)、CED(5)和CMR(6),考察其變化對一次再生混凝土功效系數(shù)計(jì)算結(jié)果的影響,結(jié)果如圖3所示.

由圖3可知,影響一次再生混凝土功效系數(shù)的各敏感因素排序是2>1>5>4>3>6.其中,抗壓強(qiáng)度(2)的敏感程度最高,坍落度(1)次之, CMR(6)的取值對功效系數(shù)的影響最小.降低評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,可以提高一次再生混凝土的功效系數(shù).權(quán)重的確定是功效函數(shù)法評價(jià)的關(guān)鍵.本研究中,權(quán)重指標(biāo)的取值采用客觀賦權(quán)法中的變異系數(shù)方法,然而綠色高性能混凝土在工程應(yīng)用過程中對混凝土性能的要求因工程而異,專家學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)尤為重要[30].因此,后續(xù)研究中應(yīng)采用組合賦權(quán)法確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,更能科學(xué)合理的評價(jià)混凝土的性能和環(huán)境影響.

圖3 功效函數(shù)敏感性分析

3 結(jié)論

3.1 混凝土的坍落度,方體抗壓強(qiáng)度和電通量隨著混凝土重復(fù)再生循環(huán)次數(shù)的增加而有所下降,經(jīng)3次重復(fù)再生后,混凝土其28d立方體抗壓強(qiáng)度為33.3MPa,滿足設(shè)計(jì)要求,而新拌混凝土的坍落度和硬化混凝土的電通量與普通混凝土相比減小和增大的幅度分別達(dá)到了38.9%和85.7%.

3.2 混凝土材料生態(tài)效率從高到低依次為:三次再生混凝土煤>二次再生混凝土>一次再生混凝土>普通混凝土.與普通混凝土相比,混凝土重復(fù)再生能夠有效提高混凝土材料的生態(tài)效率,混凝土材料的生態(tài)效率隨著混凝土重復(fù)再生次數(shù)的增加而提高.

3.3 普通混凝土的GWP、CED和CMR分別為348.1kg、1547.21MJ和2694.35kg;一次再生混凝土的GWP、CED和CMR分別為338.2kg、1524.525MJ和1561.35kg;二次再生混凝土的GWP、CED和CMR分別為335.6kg、1519.134MJ和1551.35kg;三次再生混凝土的GWP、CED和CMR分別為334.8kg、1516.292MJ和1536.35kg.混凝土材料的GWP、CED和CMR的值均隨著混凝土重復(fù)再生次數(shù)的增加而降低,降低幅度從高到低依次為:CMR> GWP>CED.

3.4 綜合考慮混凝土的坍落度、混凝土抗壓強(qiáng)度、電通量、GWP、CED和CMR等6個(gè)指標(biāo),4種混凝土配合比情景中,混凝土總功效系數(shù)從高到低依次為:一次再生混凝土>二次再生混凝土>三次再生混凝土>普通混凝土.

[1] 楊桂權(quán),閻慧群,鄭祖成.再生混凝土應(yīng)用優(yōu)勢與經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 建筑經(jīng)濟(jì), 2013,36(7):86-88.

[2] 汪振雙,趙 寧,蘇昊林.能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度研究-以山東省水泥行業(yè)為例 [J]. 軟科學(xué), 2015,29(2):33-36.

[3] 王立久,汪振雙,崔正龍.基于凍融損傷拋物線模型的再生混凝土壽命預(yù)測 [J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào), 2011,19(1):29-35.

[4] 汪振雙,寧 欣,趙一健.基于價(jià)值工程原理的混凝土物化階段碳排放評價(jià) [J]. 硅酸鹽通報(bào), 2016,35(12):4308-4313.

[5] 汪振雙,王寶民,蘇昊林,等.橡膠顆粒對再生混凝土耐久性影響 [J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015,47(6):109-112.

[6] Zhenshuang W, Lijiu W, Zhenglong C, et al. Recycled coarse aggregate on concrete compressive strength [J]. Transactions of Tianjin University, 2011,17(3):229-234.

[7] Butler L, West J S, Tighe S L. The effect of recycled concrete aggregate properties on the bond strength between RCA concrete and steel reinforcement [J]. Cement and Concrete Research, 2011,41(10): 1037-1049.

[8] Eduardus A B, Koenders, M P. Compressive strength and hydration processes of concrete with recycled aggregates [J]. Cement and Concrete Research, 2014,56:203–212.

[9] Panda K C, Bal P K. Properties of Self Compacting Concrete Using Recycled Coarse Aggregate [J]. Procedia Engineering, 2013,51:159- 164.

[10] Sumaiya B H M, Shahria A. Mechanical behavior of three generations of 100% repeated recycled coarse aggregate concrete [J]. Construction and Building Materials, 2014,65:574-582.

[11] 孫 杰,胡思為,楊 靜.廢棄混凝土循環(huán)利用的研究[J]. 建材世界, 2016,37(2):32-35.

[12] ISO 14040-2000 Environmental Management-Life Cycle Assess- Principles and Framework [S].

[13] Chen C, Habert G, Bouzidi Y, et al. LCA allocation procedure used as an incitative method for waste recycling: An application to mineral additions in concrete [J]. Resources Conservation and Recycling, 2010,54(12):1231-1240.

[14] 章玉容.粉煤灰混凝土生命周期環(huán)境影響綜合評價(jià)[D]. 北京:北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文, 2016.

[15] 尹 健,鄒 偉,池 漪.高性能再生混凝土環(huán)境協(xié)調(diào)性評價(jià)[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2011,8(5):19-25.

[16] Carmine L, Antonio C, Ciro F, et al. Physical properties and mechanical behaviour of concrete made with recycled aggregates and fly ash [J]. Construction and Building Materials, 2013,47:547-559.

[17] JGJ52-2006 普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[18] GB/T 25177-2010 混凝土用再生粗骨料[S].

[19] 李小冬,王 帥,孔祥勤,等.預(yù)拌混凝土生命周期環(huán)境影響評價(jià)[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2011,44(1):132-138.

[20] GB/T50080-2002 普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法[S].

[21] GB/T50081-2002 普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法[S].

[22] ASTM C 1202-2010 Stand test method for electrical indication of concrete’s ability to resist chloride ion penetration [S].

[23] 張海濤,王如松,胡 聃,等.煤礦固廢資源化利用的生態(tài)效率與碳減排—以淮北市為例[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2011,31(19):5638-5645.

[24] 汪振雙,趙 寧.基于功效函數(shù)法的我國房地產(chǎn)企業(yè)競爭力評價(jià)[J]. 工程管理學(xué)報(bào), 2014,28(4):143-147.

[25] 汪振雙,周 梅.基于價(jià)值工程原理的煤矸石混凝土配合比設(shè)計(jì)方案選擇[J]. 數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識, 2015,45(7):126-131.

[26] 魏軍曉,耿元波,沈 鐳,等.基于國內(nèi)水泥生產(chǎn)現(xiàn)狀的碳排放因子測算[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2014,34(11):2970-2975.

[27] 李文貴.再生骨料混凝土破壞機(jī)理與改性研究綜述 [J]. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2016,33(6):60-72.

[28] 郭遠(yuǎn)新.再生細(xì)骨料強(qiáng)化技術(shù)對其性能的影響 [J]. 混凝土, 2015, (4):95-98.

[29] 殷仁述,楊沿平,楊 陽,等.車用鈦酸鋰電池生命周期評價(jià) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2018,38(6):2371-2381.

[30] 汪振雙,趙 寧.基于功效函數(shù)法的儲(chǔ)能砂漿相變材料用量優(yōu)化[J]. 數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識, 2015,45(8):128-135.

Properties and environmental impacts on repeated recycled aggregate concrete.

WANG Zhen-shuang1*, SU Hao-lin2

(1.School of Investment & Construction Management, Dongbei University of Finance and Economics, Dalian 116023, China；2.School of Naval Architecture, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)., 2018, 38(10)：3801~3807

According to the cradle-to-gate life cycle evaluation method and taking into account the environmental impact distribution of concrete recycling, this research studies on properties and environmental impacts of repeated recycled aggregate concrete, and the optimum number of repeated regeneration of concrete is optimized on efficiency function method. The results concluded that, the slump, strength and electric flux decreased with cycles of repeated regeneration of concrete increasing, the 28d compressive strength 33.3MPa after 3repeated cycles, which arrived the design strength requirements. Compared with ordinary concrete, the slump decreased by 38.9% and electric flux increased by 85.7%, respectively; The ecological efficiency of concrete material increases with the repeated cycles increasing, the values of GWP, CED, and CMR of concrete materials are reduced with the increase of the repeated cycles increasing, The reduction variation from high to low is: CMR > GWP > CED; Taking into account the slump, the compressive strength, the electrical flux, the GWP, the CED, and the CMR in four concrete mix scenarios, the total efficiency coefficient of concrete from high to low is: the first generation recycled concrete > the second generation recycled concrete > the third generation recycled concrete > ordinary concrete.

recycled aggregate concrete；life cycle assessment；property；environmental impacts；efficacy coefficient

X32

A

1000-6923(2018)10-3801-07

汪振雙(1982-),男,遼寧岫巖人,講師,博士,主要從事工程可持續(xù)發(fā)展研究.發(fā)表論文60余篇.

2018-06-20

遼寧省社科基金資助項(xiàng)目(L17BGL045)

* 責(zé)任作者, 講師, zswang@dufe.edu.cn