廣東省建筑垃圾再生粗骨料生產(chǎn)與技術(shù)指標(biāo)調(diào)查

鄒桂蓮+周浩浩+彭超杰

摘要：選取廣東省四家有代表性的再生骨料廠，比較不同廠家、不同工藝的再生粗骨料以及天然骨料的技術(shù)指標(biāo)，了解再生粗骨料質(zhì)量的整體水平，分析影響再生骨料密度、吸水率、顆粒級配、含泥量、壓碎值、磨耗值等關(guān)鍵指標(biāo)的主要因素。結(jié)果表明：通過建筑垃圾分類、改進(jìn)處理工藝，減少紅磚等低強(qiáng)度材料以及再生骨料表面附著的砂漿，可以提高再生骨料質(zhì)量等級，只有物盡其用，才能更好地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：再生粗骨料；建筑垃圾；路用技術(shù)指標(biāo)；破碎生產(chǎn)工藝

中圖分類號：U414.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： Four typical recycled aggregate plants in Guangdong Province were chosen to investigate the construction and demolition waste （CDW）. The technical indicators of various recycled coarse aggregates （RCA） and natural aggregate were studied comparatively in order to understand the overall level of RCA quality. Main factors that affect key indicators such as recycled aggregate density， water absorption， particle size distribution， mud content， crushing value and wear value were analyzed. It shows that reasonable CDW classification， improved treatment process， reduction of red brick and other lowstrength materials and mortar adhering to the recycled aggregate surface， could improve the quality of recycled aggregate. These improvement measures may make the best application of CDW and create more economic and environmental benefits.

Key words： recycled coarse aggregate； construction and demolition waste； technical indicator for pavement； crushing process

0引言

建筑垃圾通常指新建、改建、擴(kuò)建和拆除各類建筑物或房屋裝飾裝修所產(chǎn)生的棄土、棄料以及其他廢棄物。隨著中國城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，每年新建和拆遷改造等工程產(chǎn)生的建筑垃圾約15.5億t，預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)50億t左右。絕大部分建筑垃圾在未經(jīng)過任何處理的情況下采取露天堆放和填埋處置，不僅造成土地資源浪費(fèi)，而且污染環(huán)境?！吨袊ㄖY源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2014年度）》指出，全國建筑垃圾再生利用率僅為5%左右，遠(yuǎn)低于德國和日本的90%、英國的80%和美國的70%。能源和資源相對不足、生態(tài)環(huán)境承載力不強(qiáng)是中國的基本國情，走歐美“先污染后治理”的老路肯定行不通[12]。北京、上海、廣州、深圳、西安等地紛紛加強(qiáng)建筑垃圾的處理能力，提高循環(huán)利用率，但目前還處于起步階段，建筑垃圾的分類與預(yù)處理工藝比較粗糙，再造集料的質(zhì)量較低[36]。本文以廣東省為例，實(shí)地調(diào)研4個(gè)再生骨料廠建筑垃圾的來源、處理工藝、生產(chǎn)能力、再生骨料的質(zhì)量等，了解中國建筑垃圾再生的大體水平與應(yīng)用，促進(jìn)建筑垃圾循環(huán)利用的發(fā)展。

1建筑垃圾材料來源

建筑垃圾材料來源、生產(chǎn)設(shè)備、預(yù)處理工藝都會影響再生骨料的技術(shù)指標(biāo)及其變異特性。本研究實(shí)地調(diào)研廣東省多家再生骨料生產(chǎn)廠家，選取4個(gè)具有代表性的生產(chǎn)廠家進(jìn)行對比研究。

廣東省冠南環(huán)境工程科技有限公司廣鋼新城移動式再生骨料生產(chǎn)線（以下簡稱廣鋼）的建筑垃圾，主要來自廣州市荔灣區(qū)廣鋼舊城改造項(xiàng)目及周邊建（構(gòu)）筑物拆除所產(chǎn)生的廢棄混凝土；深圳市綠悅環(huán)?？萍加邢薰驹偕橇仙a(chǎn)線（以下簡稱綠悅）的建筑垃圾，來源為深圳市南山區(qū)南灣工業(yè)區(qū)拆遷工程，主要為市政工程、廠房拆遷所產(chǎn)生的固體廢棄物；深圳市綠發(fā)鵬程環(huán)保科技有限公司再生骨料生產(chǎn)線（以下簡稱綠發(fā)）的建筑垃圾，來源為深圳龍崗區(qū)工廠、房屋建筑拆遷、改造所產(chǎn)生的固體廢棄物；廣州市城投環(huán)境能源投資管理有限公司再生骨料生產(chǎn)線（以下簡稱廣投）的建筑垃圾，來源為周邊廠房、房屋建筑拆遷、道路翻修產(chǎn)生的廢棄物。調(diào)查顯示：總體上，各再生骨料生產(chǎn)廠的建筑垃圾來源均在距離廠區(qū)30 km以內(nèi)的廢棄物，建筑垃圾普遍未進(jìn)行初步分揀，由水泥混凝土塊、鋼筋、紅磚、砌塊、木塊、塑料等構(gòu)成。初級分選應(yīng)去除鋼筋等金屬以及木塊、塑料等輕物質(zhì)，再進(jìn)一步加工成再生骨料。經(jīng)初級分選后取10～30 mm再生粗骨料進(jìn)行組成成分調(diào)查，結(jié)果如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可知，再生骨料中舊水泥混凝土塊占70%～90%，是再生骨料的主要成分，且含有一定比例的碎磚瓦片以及少量的水泥砂漿等成分。舊建筑構(gòu)筑物主要是框架結(jié)構(gòu)廠房，故廣鋼的建筑垃圾來源相對單一；廣投在破碎前對建筑垃圾進(jìn)行初步分類，將雜質(zhì)含量高的建筑垃圾填埋。因此，這2個(gè)廠再生粗骨料的組成成分單一。

2破碎生產(chǎn)工藝

2.1生產(chǎn)線機(jī)械設(shè)備

廣鋼現(xiàn)有一條移動式再生骨料生產(chǎn)線，目前年處理建筑垃圾量為60萬t。

2.2生產(chǎn)預(yù)處理工藝

建筑垃圾生產(chǎn)預(yù)處理工藝對再生骨料性能有很大的影響，有效地分類、預(yù)處理會使建筑垃圾成分單一，雜物含量減少，處理難度降低，有利于提高再生骨料品質(zhì)及利用率。目前中國建筑垃圾以粗放式拆除為主，成分復(fù)雜、雜物含量高。調(diào)查顯示，4家生產(chǎn)線均在人工分選建筑垃圾的基礎(chǔ)上進(jìn)行破碎；經(jīng)皮帶運(yùn)輸至振動篩分機(jī)進(jìn)行篩分；采用永久式磁鐵進(jìn)行磁選，去除鋼筋鐵質(zhì)；在皮帶末端安裝風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)選，去除輕物質(zhì)等雜質(zhì)。廣鋼生產(chǎn)線的工藝流程如圖1所示。

與廣鋼不同，綠悅、綠發(fā)、廣投在進(jìn)料口設(shè)置噴淋設(shè)施以減少現(xiàn)場揚(yáng)塵，保護(hù)周邊環(huán)境。綠發(fā)在破碎出口設(shè)置輕物質(zhì)分離器，利用旋風(fēng)氣流分級技術(shù)，在強(qiáng)氣流作用下使灰塵和輕物質(zhì)被分離，直接導(dǎo)入沉降室，在運(yùn)輸帶的尾端設(shè)置風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)選進(jìn)一步清除輕物質(zhì)，提高再生骨料潔凈度。

3再生骨料技術(shù)指標(biāo)

建筑垃圾來源廣泛，生產(chǎn)工藝不盡相同，生產(chǎn)的再生骨料品質(zhì)不一[711]。通過對不同廠家再生骨料含泥量、顆粒組成級配、吸水率、密度、吸水速率、壓碎值、磨耗值等指標(biāo)按規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析技術(shù)指標(biāo)的差異性，為后續(xù)的工程應(yīng)用與加工工藝改進(jìn)提供參考。

3.1含泥量

含泥量表征的是再生骨料的潔凈程度。由圖2可知，綠發(fā)廠未處理再生骨料的含泥量為23%，經(jīng)圓錐去除砂漿后的再生骨料的含泥量為15%，表明輕微整形去除表層砂漿可以改善骨料的潔凈程度。各廠家再生骨料含泥量均在5.0%以下。

3.2顆粒級配

集料篩分試驗(yàn)可直觀地表明集料顆粒的組成。選取各廠家10～30 mm再生粗骨料進(jìn)行篩分，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。綠發(fā)廠未整形再生骨料中19～265 mm粒徑的滑料占567%，整形后19～26.5 mm粒徑的滑料占118%，13.2～19 mm粒徑的滑料占508%，表明整形工藝使骨料顆粒變細(xì)。各廠家10～30 mm再生骨料篩分曲線差異大，這和生產(chǎn)破碎工藝以及參數(shù)設(shè)置有關(guān)系，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要進(jìn)行調(diào)整。

3.3密度與吸水率

再生骨料的密度和吸水率是表征骨料顆粒內(nèi)部開放性空隙相對含量的間接指標(biāo)，選取不同廠家再生骨料和清遠(yuǎn)貴田石場10～30 mm花崗巖天然骨料進(jìn)行對比，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。表3中“綠悅1”指磚混凝土塊混合再生骨料；“綠悅2”指純混凝土塊再生骨料；“綠發(fā)1”代表未作處理的再生骨料；“綠發(fā)2”代表經(jīng)過整形的再生骨料。天然代表清遠(yuǎn)貴田石場花崗巖骨料。下文出現(xiàn)時(shí)，同時(shí)指代。

由表3可知，與天然骨料相比，再生骨料具有密度小、吸水率大的特點(diǎn)，再生骨料毛體積密度普遍在23 g·cm-3以下，吸水率普遍在5%以上。另外，再生骨料組成成分、加工工藝都會影響密度與吸水率指標(biāo)，綠悅純混凝土塊再生骨料的吸水率為574%，磚混成分再生骨料的吸水率達(dá)到740%。

3.5壓碎值與磨耗值

壓碎值和洛杉磯磨耗值是用來表征粗骨料力學(xué)性能的兩大指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如圖6、7所示。

由圖6、7可知，天然骨料壓碎值為125%，再生骨料壓碎值達(dá)到222%以上，說明再生骨料相對于天然骨料強(qiáng)度較低。綠發(fā)整形后壓碎值由277%降至23.3%，說明表面附著的砂漿是影響壓碎值的主要因素之一。綠悅磚混再生骨料的壓碎值比純混凝土塊再生骨料高10%，說明紅磚等低強(qiáng)度材料顯著影響再生骨料的整體強(qiáng)度。

再生骨料磨耗值遠(yuǎn)高于天然骨料磨耗值，且混有磚瓦等雜質(zhì)也是影響磨耗值的主要因素，表面附著的砂漿是影響磨耗值的另一主要因素。水泥混凝土一般采用強(qiáng)度很高的花崗巖骨料，再生后雖然力學(xué)指標(biāo)下降，但是只要再生骨料成分純凈，控制加工工藝就可以將壓碎值控制在28%以下，磨耗值控制在30%以下，滿足高速公路除面層外的各結(jié)構(gòu)層以及其他等級公路對這2個(gè)指標(biāo)的技術(shù)要求。

4用途與發(fā)展

各生產(chǎn)廠再生骨料的用途主要如表5所示。從表5可知，各廠生產(chǎn)的再生骨料一般用作對骨料性能指標(biāo)要求不高的道路墊層、基坑回填、再生磚、砌塊等。參照表6所示的再生粗骨料主要性能指標(biāo)（《混凝土用再生粗骨料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 25177—2010）），如果不采取更嚴(yán)格的建筑垃圾分類與工藝改進(jìn)，再生粗骨料僅能滿足Ⅲ類再生骨料技術(shù)要求。經(jīng)調(diào)查研究表明，通過細(xì)化建筑垃圾分類、提高雜質(zhì)分離技術(shù)以及增加去除附著砂漿的工藝等措施，再生粗骨料質(zhì)量等級從Ⅲ類提高到Ⅱ類是可行的，這不僅能提高再生骨料的使用層次，也能帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益[1214]。

作為再生骨料，綠悅用作回填的再生骨料價(jià)格為25 元·m-3，廣投廠用于道路墊層再生骨料價(jià)格為70～90 元·m-3。相對于天然骨料，再生骨料仍然具有價(jià)格優(yōu)勢，如果能進(jìn)一步提高再生骨料質(zhì)量，將之用作中下面層集料，會進(jìn)一步提高其自身價(jià)值，贏得利潤空間。

發(fā)達(dá)國家建筑垃圾排放的高收費(fèi)政策和再生骨料的價(jià)格優(yōu)勢，保障了建筑垃圾循環(huán)利用的有序進(jìn)行。德國一些城市未經(jīng)分類的建筑垃圾排放價(jià)格高于分類的建筑垃圾50% 以上，促進(jìn)了垃圾分類的推行，提高了再生骨料的質(zhì)量，發(fā)達(dá)國家的做法與成功經(jīng)驗(yàn)值得中國借鑒。

5結(jié)語

通過對廣東省4家代表性再生骨料生產(chǎn)廠家的調(diào)查以及對比研究，可得出以下幾個(gè)主要結(jié)論。

（1）各生產(chǎn)廠之間再生骨料技術(shù)指標(biāo)差異明顯，建筑垃圾的來源與成分是影響再生骨料質(zhì)量的關(guān)鍵因素，來源與成分越單一的建筑垃圾，再生骨料的質(zhì)量越穩(wěn)定、越好。

（2）與天然骨料相比，再生骨料具有密度小、吸水率大的特點(diǎn)，磚瓦、木材等雜質(zhì)成分以及骨料表面附著的多孔砂漿是影響骨料品質(zhì)的主要因素，通過建筑垃圾分類、處理工藝的改進(jìn)可以改善骨料性能，降低吸水率，提高密度。

（3）再生骨料吸水率大，吸水速率快，影響新拌混凝土的工作性，建議在水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)考慮附加用水量。

（4）紅磚等低強(qiáng)度材料以及再生骨料表面附著的砂漿是影響壓碎值、磨耗值的主要因素，通過采取控制再生骨料成分、增加整形工藝等措施，可將再生骨料的壓碎值控制在28%以內(nèi)，磨耗值控制在30%以內(nèi)，滿足高速公路除表面層外的各結(jié)構(gòu)層以及其他等級公路對這2個(gè)指標(biāo)的技術(shù)要求。

（5）根據(jù)價(jià)格調(diào)查發(fā)現(xiàn)，再生骨料具有價(jià)格優(yōu)勢，如果能進(jìn)一步提高質(zhì)量，將之用作中下面層集料，或使其質(zhì)量等級從Ⅲ類提高到Ⅱ類，就能提高再生骨料的使用層次，實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒲云輝，唐嘉陵.日本建筑垃圾資源化對我國的啟示[J].施工技術(shù)，2012，41（11）：4345.

[2]李清海，孫蓓.國內(nèi)外建筑垃圾再生利用的研究動態(tài)及發(fā)展趨勢[J].中國建材科技，2001（4）：119122.

[3]文華，李曉靜.建筑垃圾在道路工程領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].施工技術(shù)，2015，44（16）：8184.

[4]薛雪.建筑垃圾作為道路材料的再生加工技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2014.

[5]易超.建筑垃圾資源化制備再生骨料混凝土的研究[D].廣州：暨南大學(xué)，2014.

[6]王武祥.建筑垃圾再生技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2009（1）：2429.

[7]王正紅，李伯平，鄒斌，等.磚混類再生水穩(wěn)材料應(yīng)用性能研究[J].公路與汽運(yùn)，2013（3）：151153.

[8]朱霞.水泥穩(wěn)定再生骨料基層混合料路用性能及其環(huán)境評價(jià)體系研究[D].長沙：中南大學(xué)， 2012.

[9]趙煥起.建筑垃圾再生骨料干粉砂漿的制備和性能研究[D].濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2014.

[10]王復(fù)星.建筑垃圾再生骨料表面改性及其對砂漿性能影響的研究[D].濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2015.

[11]杜朝華.建筑垃圾再生骨料混凝土及構(gòu)件受力性能研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2012.

[12]鄒桂蓮，劉細(xì)，虞將苗.石場廢棄物用于路床加固應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程， 2011，11（20）：4 8084 813.

[13]牛永宏，郭滕滕，王鑫.建筑垃圾回填路基施工技術(shù)研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2014， 31（9）：4952.

[14]鄒桂蓮，盧輝，劉細(xì)軍，等.石場廢棄物路床加固與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].公路與汽運(yùn)， 2011（1）：105108.

[責(zé)任編輯：黨卓鈺]