Page 106 - 现代建筑的结构设计分析与理论研究

Structural Design Analysis and Theoretical Research of Modern Architecture
现代建筑的结构设计分析与理论研究

（三）服役后阶段
结构拆除阶段所产生的碳排放量在全寿命周期中占比较低，主要来源于拆除过程
中的机械设备和运输的能源消耗以及建筑垃圾处理过程中产生的碳排放。从循环经济
的理念出发，结构退出服役后应进行循环利用。混凝土结构服役后阶段减少碳排放的

具体措施包括：通过再生骨料代替天然骨料，从而降低开挖天然原材料和填埋建筑废
弃物造成的碳排放；通过二氧化碳强化再生骨料，既提高再生骨料的物理力学性能，
又可实现碳汇效益；采用再生粉料制备高活性的水泥掺合料，可以部分代替水泥从而
减少二氧化碳排放；4）将建筑废弃物就地循环利用，还可大幅降低运输过程中的碳

排放。
1. 替代天然骨料
建筑废弃物经过破碎、分选、筛分以及清洗处理后得到的再生骨料（包括再生混

凝土骨料和砖混骨料）代替天然骨料，可以实现建筑废弃物的资源化利用，减少天然
骨料开采、建筑废弃物填埋过程中的碳排放。据有关研究表明，每填埋 1t 废弃混凝土
产生的填埋气体中约含有 43.99kg 二氧化碳。然而，再生材料与天然材料相比其性能
有很大的差距。研究发现，再生骨料混凝土的力学性能和耐久性能都劣于天然骨料混
凝土；此外，再生骨料中砖含量的增加不仅会导致抗压强度下降，更会引起抗渗性能

显著降低。因此，需要通过对再生骨料进行改性才能应用于工程建设中。目前，再生
骨料的改性技术主要包括物理强化、化学强化和生物强化。经过改性后的再生骨料可
应用于各种工程建设，甚至包括一些海洋工程，如制作人工鱼礁等，其中再生砖混骨

料可用于制备道路垫层、基层、高性能砌块、路面砖等。再生骨料改性技术极大地促
进了资源循环利用和减少碳排放的目的。
2. 强化再生骨料
除通过再生骨料代替天然原材料减少碳排放之外，再生骨料还可以对二氧化碳进

行封存。现有的再生骨料固碳技术不仅能够改善再生混凝土骨料性能又有利于降低碳
排量，实现汇碳效益。在碳化反应过程中，CO 2 与 Ca(OH) 2 和硅酸钙水合物（C-S-H）
反应生成 CaCO 3 和硅胶，填充在水泥浆的孔隙中。故碳化强化不仅提高了再生骨料
的密度，也降低了其吸水率和压碎指标。通过一定碳化技术处理的再生骨料取代率不
2+
超过 60% 时，混凝土的力学性能几乎没有降低。此外，通过富含 Ca 的溶液预处理
RCA，可以吸收更多 CO 2 气体，进一步提高再生骨料的碳汇能力。该技术主要是利用
再生骨料中的活性钙质矿物与二氧化碳发生反应生成碳酸钙并填充结构空隙，提高再
生骨料的物理力学性能。有研究发现，碳化再生骨料与普通再生骨料相比，其吸水率

可降低 26.7%，表观密度提升 4.5%，同时，每吨再生混凝土骨料可以吸收 7.9kg 二氧
化碳，具有良好的技术性能和碳汇潜力。

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