再生骨料标准.docx

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再生骨料标准

再生骨料标准

各国建筑垃圾再生骨料标准浅析

摘要：

利用建筑垃圾制备再生骨料，并用于制备混凝土等相关建筑材料已成为世界各国实现建筑垃圾资源化的普遍做法，发达国家已建立了建筑垃圾再生骨料的先进技术标准，我国也于近期制定发布了相关新标准。

本文针对各标准中的相关技术内容作简要的对比分析，以促进我国建筑垃圾资源化事业的发展与进步。

关键词：

建筑垃圾；再生骨料；资源化；标准

1前言

第二次世界大战之后，日本、前苏联、美国、德国、英国、丹麦、荷兰等国家为了实现有限资源的循环利用，纷纷开始对建筑垃圾的主体——废混凝土和废砖石的资源化进行大量研究工作。

经过近三十年的研究积累与实践检验，形成了以建筑垃圾再生骨料为核心产品的建筑垃圾资源化产业链，实现了高达80％以上，甚至是接近百分之百的建筑垃圾处理利用率。

深入调研发现，适合国情且技术水平先进的建筑垃圾再生骨料标准是各国实现高水平建筑垃圾资源化的基本前提之一。

2国外主要再生骨料标准概述[1]

2.1国际材料与结构研究实验联合会（RILEM）再生骨料标准

欧洲国家由于自身国土面积相对狭小，自然资源有限，十分注重资源的再生循环利用。

在现行的欧盟标准EN12620:

2002《混凝土骨料》中将回收再生作为骨料的来源之一，并明确规定了“再生骨料”的定义为“通过加工处理已在建设施工中使用过的无机材料获得的骨料”。

该标准对再生骨料与其它骨料的相关技术指标统一规定。

据悉，欧盟标准化委员会（CEN）已经计划制定针对再生骨料的欧盟（EN）标准。

特别值得一提的是，总部位于法国的国际结构与材料实验室联合会（RILEM）从20世纪80年代起先后提出了三项专项工作：

TC37－DRC“混凝土的拆除与回收利用”、TC121—DRG“混凝土和灰浆的拆除和再利用指南”和TC198－URM“再生材料的使用”。

在国际同仁的共同努力下，最终都完成了在欧洲，乃至国际范围内都极具影响力的专题研究报告。

其中TC121—DRG在1993年10月召开的RILEM第三届混凝土与灰浆拆除与再利用研讨会上提出了《使用再生骨料的混凝土标准》的草案，并进行讨论。

会后依据征集的意见，对本标准进行了相关修订，本标准于1994年发布为RILEM的推荐性标准。

本标准至今仍为欧洲乃至世界在该领域最有影响力的标准之一，也是欧洲各国制定相关标准的主要参考依据。

2.2英国再生骨料技术标准

早在1985年，英国就制定颁布了英国标准BS6543:

1985《工业副产品及建筑与民用工程废弃物的利用》。

该标准涵盖了在道路和建筑施工中产生的拆除废弃物和其它废弃物的使用，并建议将破碎后的混凝土大量用于道路基层的建设，甚至在原则上允许素混凝土和碎砖，在满足最小强度要求的前提下，作为混凝土骨料使用。

这堪称英国建筑垃圾再生利用史上的一个里程碑。

之后，英国建筑科学研究院（BRE）通过数年研究，研制出一系列建筑垃圾分级评估、再利用质量控制等技术规范标准，并已成功地付诸实践。

其中最具代表性的是Digest433《再生骨料》，该标准将通过在混凝土生产过程中未凝结的残余新拌混凝土净化处理后获得的骨料视为天然骨料，不纳入标准涉及的对象。

再生骨料按照来源以及砖块质量含量，分为I级、II级和III级，并进行相应的规定。

对再生骨料的使用条件、性能指标、应用范围、质量要求、试验方法等进行了全面而详尽的规定。

2.3德国再生骨料技术标准

第二次世界大战之后，德国已经有了将废砖经破碎后作为混凝土材料使用的经验，是较早开始对废混凝土进行再生利用研究的国家之一。

但在20世纪80年代中期以前，在德国是不允许使用再生骨料制备普通混凝土的。

但随着相关研究的不断深入，技术的进步，更重要的是相关标准规范的出台，这一屏障已被突破。

直接针对建筑垃圾资源化的关键标准包括：

德国钢筋委员会1998年8月提出的《在混凝土中采用再生骨料的应用指南》和德国国家标准DIN4226-100：

2002-02《砂浆和混凝土用骨料第100部分：

再生骨料》。

特别值得一提的是，后者作为专门针对再生骨料的技术标准，其科学性和先进性在世界范围内获得一致认可，并成为欧盟标准化委员会（CEN）拟制定再生骨料相关欧盟标准的主要参考。

2.4日本再生骨料技术标准

日本很早就开始着手关于建筑垃圾再生骨料标准的制定工作。

早在1977年就由日本建筑业协会（BCSJ）提出建议标准《再生骨料和再生骨料混凝土的使用标准》，并在第4章中定义了部分重要术语，包括：

原混凝土、再生骨料和再生骨料混凝土。

尽管本标准中的大部分内容与其它国家的混凝土标准规范差异不大，但其中有一定数量专门针对再生骨料的详细规定。

例如规定了再生骨料的物理性能要求与分类，并对采用再生骨料制备的混凝土的水灰比和水泥用量有所限制。

之后随着技术的不断革新和实际需求的变化，针对混凝土用再生骨料专门制定了一系列的标准。

现行的针对再生骨料的技术标准有JISA5021:

2021《混凝土用再生骨料（高品质）》、JISA5022:

2021《使用再生骨料的再生混凝土（中等品质）》、JISA5023:

2021《使用再生骨料的再生混凝土（低品质）》。

这三部全面涵盖了再生骨料的具体技术要求，成为支持日本实现接近百分之百的建筑垃圾处理利用率的最强有力保证。

3国外标准关于再生骨料的等级与品质的规定要求[2]-[7]

（1）RILEM标准：

《使用再生骨料的混凝土标准》

在RILEM标准中，明确规定标准规范的对象为粒径不小于4mm的混凝土用再生粗骨料，并将其分为I类、II类和III类。

其中，I类主要来源于碎砖石；II类主要来源于废混凝土块；III类为再生骨料与天然骨料的混合物，且天然骨料须占骨料总质量的80％以上，同时，I类再生骨料占骨料总质量百分比不得超过10％。

并在标准中进一步提出混凝土用再生粗骨料等级分类具体要求（见表3.1）。

表3.1RILEM标准中关于混凝土用再生粗骨料等级分类具体要求

规定要求

I类

II类

III类

试验方法

最小干燥颗粒密度（kg/m3）

1500

2000

2400

ISO6783与7033

最大吸水量（％，质量比）

20

10

3

ISO6783与7033

饱和面干密度小于2200kg/m3物质最大含量

（％，质量比）

-

10

10

ASTMC123

饱和面干密度小于1800kg/m3物质最大含量

（％，质量比）

10

1

1

ASTMC123

饱和面干密度小于1000kg/m3物质最大含量

（％，质量比与％。

体积比）

1

0.5

0.5

ASTMC123

杂质（金属、玻璃、软物质、沥青）最大含量

（％，质量比）

5

1

1

目测

金属最大含量（％，质量比）

1

1

1

目测

有机物最大含量（％，质量比）

1

0.5

0.5

NEN5933

填料（<0.063mm）最大含量（％，质量比）

3

2

2

prEN933-1

砂（<4mm）最大含量（％，质量比）

5

5

5

prEN933-1

硫酸盐最大含量（％，质量比）

1

1

1

BS812，118部分

在满足表1要求的基础上，再生粗骨料满足级配、静强度、耐磨系数、氯离子含量等相关性能要求与环境条件要求的前提下，3类再生粗骨料可用于制备相应强度等级的素混凝土和钢筋混凝土，具体应用要求见表3.2。

表3.2再生骨料配制混凝土强度等级规定

再生粗骨料类型

I类

II类

III类

配制混凝土允许最大强度等级

C20

C60

无限制

（2）英国BRE标准：

Digest433《再生骨料》

在英国BRE标准Digest433《再生骨料》中，依据再生骨料的来源将其分为3类，并对各类进行了明确的规定，见表3.3。

表3.3Digest433标准中关于混凝土用再生骨料等级分类的要求

等级

来源（通常情况）

砖质量含量

说明

RCA（I）

砖

0～100％

品质最低

RCA（II）

混凝土

0～10％

杂物含量相对较低，品质相对较高

RCA（III）

混凝土和砖

0～50％

以4:

1的质量比混合的RCA（III）可作为粗骨料用于所有等级的混凝土

标准中关于再生骨料用于制备混凝土规定，这3类再生骨料的质量与级配符合BS882《混凝土用天然骨料规范》，同时制备的混凝土应符合BS5328《混凝土》时，可以采用。

同样的，在该标准中也不推荐在混凝土中使用再生细骨料。

作为制备混凝土的再生粗骨料，标准中对骨料中所含杂质也作了相应的规定。

在此基础上，针对使用再生骨料所制备混凝土的强度等级作出相应规定，见表3.4。

表3.4推荐再生骨料混凝土的最大强度等级

RCA（I）：

干密度<2000kg/m3

C20

RCA（I）：

干密度>2000kg/m3

C35

RCA（II）

C50

20%RCA（II）＋80%天然骨料

无限制

（3）德国标准：

DIN4226-100：

2002-02《砂浆和混凝土用骨料第100部分：

再生骨料》

在德国标准DIN4226-100：

2002-02《砂浆和混凝土用骨料第100部分：

再生骨料》中，针对颗粒密度不低于1500kg/m3的用于混凝土和砂浆的再生骨料提出了一系列专门规定。

首先，按照来源形式将再生骨料分为4类：

1类来源于废混凝土块；2类来源于拆除物块体；3类来源于废砖石；4类来源于废瓦砾。

分别对这4类骨料的组成、密度、酸溶氯盐含量、抗干缩性能等相关性能进行了全面详尽的规定，其中关于组成的部分性能见表3.5。

表3.5再生骨料组成、密度与吸水率的具体要求

规定要求项目

1类

再生骨料

2类

再生骨料

3类

再生骨料

4类

再生骨料

混凝土和骨料含量

（%，质量比）

≥90以上

≥70

≤20

≥80

砖，非多孔砌块含量（%，质量比）

≤10

≤30

≥80

石灰石含量（%，质量比）

≤5

矿物成分（%，质量比）

≤2

≤3

≤5

≤20

沥青含量（%，质量比）

≤1

≤1

≤1

杂质含量（%，质量比）

≤0.2

≤0.5

≤0.5

≤1

颗粒密度最小值（kg/m3）

2000

1800

1500

饱和面干表观密度的变动范围（kg/m3）

±150

无规定

（10分钟后）最大吸水率（%，质量比）

10

15

20

无规定

（4）日本系列标准：

JISA5021:

2021《混凝土用再生骨料（高品质）》、JISA5022:

2021《使用再生骨料的再生混凝土（中等品质）》、JISA5023:

2021《使用再生骨料的再生混凝土（低品质）》

在日本JISA5021～A5023系列标准中，针对高品质再生骨料（再生骨料H）、中等品质再生骨料（再生骨料M）与低品质再生骨料（再生骨料L）分别制定独立标准，提出具体要求。

这3种品质的再生骨料同样来源于建（构）筑物拆除、施工、改造等过程，根据最终再生骨料的具体用途，配合不同技术水平的处理生产工艺设备制成。

在标准中，明确说明高品质再生骨料可用于制备普通混凝土；中等品质再生骨料用于生产桩、耐压板、基础梁、钢管混凝土等；低品质再生骨料用于生产垫层混凝土和对强度、耐久性不作要求的制品。

与此同时，在日本标准JISA5308-2021《商品混凝土》中规定仅有高品质再生骨料可用于制备商品混凝土，作为普通混凝土和道路铺装混凝土使用，而高强混凝土等则不能采用高品质再生骨料。

另外，特别值得一提的是日本标准中明确将再生粗骨料与再生细骨料区分开来，并针对性提出具体的品质、性能等相关要求。

表3.6中归纳了这3种不同品质再生骨料的绝干密度、吸水率与杂质含量的具体规定。

表3.6各种品质再生骨料绝干密度、吸水率与杂质含量的具体规定

高品质再生骨料

（再生骨料H）

中等品质再生骨料

（再生骨料M）

低品质再生骨料

（再生骨料L）

再生粗骨料

再生细骨料

再生粗骨料

再生细骨料

再生粗骨料

再生细骨料

绝干密度（kg/m3）

2500以上

2500以上

2300以上

2200以上

—

—

吸水率（%）

3.0以下

3.5以下

5.0以下

7.0以下

7.0以下

13.0以下

杂质含量1（%）

合计

3.0以下

—

合计

3.0以下

—

—

—

注：

1表中的杂质含量是废砖、废玻璃、废木片、废塑料片等各类杂质总和。

4我国新制定再生骨料国家标准相关介绍[8]-[11]

我国在20世纪90年代初期就已开展进行建筑垃圾处理和利用的相关研究，在建筑垃圾资源化领域，特别是在再生骨料的生产与应用方面取得了一定的成果，但由于诸多客观原因的限制，我国的建筑垃圾处理利用水平长年维持在较低的水平。

纵观其中原因，建筑垃圾处理利用相关技术标准匮乏就是一个亟待解决的重要影响因素。

令人可喜的是，经过中国建筑科学研究院等国内相关科研技术力量的不懈努力，从2021年起，国家产品标准《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2021）和《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T25176-2021），以及行业工程标准《再生骨料应用技术规程》（JGJ/T240-2021）陆续发布，这三部标准均为首次制定，填补了我国长期以来的技术标准空白，从根本上为再生粗骨料和再生细骨料的生产、应用提供了合法可行的技术支撑，从而保证了再生粗骨料和再生细骨料的产品质量与实际应用，为我国建筑垃圾资源化事业的开展进行奠定了技术基础。

《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2021）是参考《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）相关内容而制定的。

本标准中将再生粗骨料按性能要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。

与GB/T14685-2001相比，本标准除了对粗骨料的颗粒级配、泥块含量、针片状颗粒含量、有害物质、坚固性、压碎指标、表观密度、堆积密度、空隙率、碱骨料反应性能等提出技术指标要求外，还根据再生粗骨料的特点增加了再生粗骨料的吸水率、氯离子含量和杂物含量等指标要求。

在该标准中以微粉含量来代替GB/T14685-2001中的含泥量。

相关主要性能指标见表4.1的规定。

表4.1再生粗骨料主要性能指标

项目

Ⅰ类

Ⅱ类

Ⅲ类

表观密度,kg/m3

＞2450

＞2350

＞2250

空隙率,%

＜47

＜50

＜53

微粉含量（按质量计），%

＜1.0

＜2.0

＜3.0

泥块含量（按质量计），%

＜0.5

＜0.7

＜1.0

针片状颗粒（按质量计），%

＜10

吸水率（按质量计），%

＜3.0

＜5.0

＜7.0

压碎指标，%

＜12

＜20

＜30

有机物

合格

硫化物及硫酸盐

（折算成SO3，按质量计），%

＜2.0

氯化物（以氯离子质量计），%

＜0.06

杂物（按质量计），%

＜1.0

硫酸盐试验，5次循环，质量损失，%

＜5.0

＜9.0

＜15.0

《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T25176-2021）是参考《建筑用砂》（GB/T14684-2001）相关内容而制定的。

本标准中将再生细骨料按性能要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类，按细度模数分为粗、中、细三种规格。

再生细骨料的级配一般较差，容易形成单一粒级，所以，如经检验，再生细骨料的颗粒级配不合格，可以采用人工掺配的方法进行处理，处理后的再生细骨料经检验合格后，可以使用。

与GB/T14684-2001相比，本标准除了对细骨料的颗粒级配、泥块含量、有害物质、坚固性、表观密度、堆积密度、空隙率、碱骨料反应性能等提出技术指标要求外，还根据再生细骨料的特点增加了再生细骨料的再生胶砂需水量比、再生胶砂强度比两项新技术指标要求。

本标准中以微粉含量来代替GB/T14684-2001中的含泥量和石粉含量。

相关主要性能指标见表4.2的规定。

表4.2再生细骨料主要性能指标

项目

Ⅰ类

Ⅱ类

Ⅲ类

表观密度,kg/m3

＞2450

＞2350

＞2250

堆积密度,kg/m3

＞1350

＞1300

＞1200

空隙率,%

＜46

＜48

＜52

微粉含量

（按质量计），%

MB值＜1.40或合格

＜5.0

＜6.0

＜9.0

MB值≥1.40或不合格

＜1.0

＜3.0

＜5.0

泥块含量（按质量计），%

＜1.0

＜2.0

＜3.0

云母含量（按质量计），%

＜2.0

轻物质含量（按质量计），%

＜1.0

有机物含量（比色法）

合格

硫化物及硫酸盐含量

（按SO3质量计），%

＜2.0

氯化物含量

（以氯离子质量计），%

＜0.06

饱和硫酸钠溶液中质量损失，%

＜7.0

＜9.0

＜12.0

单级最大压碎指标值，%

＜20

＜25

＜30

通过上述两部国标将再生粗骨料与再生细骨料进行等级分类，随后依据《再生骨料应用技术规程》（JGJ/T240-2021）分别针对不同的应用领域提出了具体的技术要求，以利用再生骨料制备再生骨料混凝土为例，与国外先进标准相似，在满足相关性能指标具体要求的前提下，不同等级的再生骨料适用于制备不同强度等级的混凝土，具体标准要求见表4.3。

表4.3JGJ/T240-2021中关于再生骨料配制混凝土强度等级规定

再生粗骨料类型

I类

II类

III类

配制混凝土允许最大强度等级

无限制

C40

C25

（混凝土无抗冻性要求）

再生细骨料类型

I类

II类

III类

配制混凝土允许最大强度等级

C40

C25

不宜用

通过上述这三部标准的发布实施，形成从建筑垃圾制备再生骨料，到利用再生骨料制备混凝土等相关建筑材料的整个建筑垃圾资源化过程的技术标准支撑。

5结语

国外建筑垃圾资源化水平发达国家通过制定并执行适合国情的且技术水平先进的再生骨料标准，实质性推动了建筑垃圾资源化事业的快速发展，实现了高水平的建筑垃圾处理利用，达到了较高的建筑垃圾处理利用率。

相比之下，我国在该领域起步较晚，但可喜的是伴随建筑垃圾再生骨料相关系列技术标准的出台，将切实有利于尽早有效解决我国因建筑垃圾引发的一系列关系环境、资源与社会的矛盾难题。