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广东省建筑垃圾再生粗骨料生产与技术指标调查
2019年03月14日    阅读量:4835    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

引言


建筑垃圾通常指新建、改建、扩建和拆除各类建筑物或房屋装饰装修所产生的弃土、弃料以及其他废弃物。随着中国城镇化的高速发展,每年新建和拆迁改造等工程产生的建筑垃圾约15.5亿t,预计到2020年将达50亿t左右。绝大部分建筑垃圾在未经过任何处理的情况下采取露天堆放和填埋处置,不仅造成土地资源浪费,而且污染环境中国沥青网sinoasphalt.com。《中国建筑垃圾资源化产业发展报告(2014年度)》指出,全国建筑垃圾再生利用率仅为5%左右,远低于德国和日本的90%、英国的80%和美国的70%。能源和资源相对不足、生态环境承载力不强是中国的基本国情,走欧美“先污染后治理”的老路肯定行不通。北京、上海、广州、深圳、西安等地纷纷加强建筑垃圾的处理能力,提高循环利用率,但目前还处于起步阶段,建筑垃圾的分类与预处理工艺比较粗糙,再造集料的质量较低。本文以广东省为例,实地调研4个再生骨料厂建筑垃圾的来源、处理工艺、生产能力、再生骨料的质量等,了解中国建筑垃圾再生的大体水平与应用,促进建筑垃圾循环利用的发展。


建筑垃圾材料来源


建筑垃圾材料来源、生产设备、预处理工艺都会影响再生骨料的技术指标及其变异特性。本研究实地调研广东省多家再生骨料生产厂家,选取4个具有代表性的生产厂家进行对比研究。


广东省冠南环境工程科技有限公司广钢新城移动式再生骨料生产线(以下简称广钢)的建筑垃圾,主要来自广州市荔湾区广钢旧城改造项目及周边建()筑物拆除所产生的废弃混凝土;深圳市绿悦环保科技有限公司再生骨料生产线(以下简称绿悦)的建筑垃圾,来源为深圳市南山区南湾工业区拆迁工程,主要为市政工程、厂房拆迁所产生的固体废弃物;深圳市绿发鹏程环保科技有限公司再生骨料生产线(以下简称绿发)的建筑垃圾,来源为深圳龙岗区工厂、房屋建筑拆迁、改造所产生的固体废弃物;广州市城投环境能源投资管理有限公司再生骨料生产线(以下简称广投)的建筑垃圾,来源为周边厂房、房屋建筑拆迁、道路翻修产生的废弃物。调查显示:总体上,各再生骨料生产厂的建筑垃圾来源均在距离厂区30m以内的废弃物,建筑垃圾普遍未进行初步分拣,由水泥混凝土块、钢筋、红砖、砌块、木块、塑料等构成。初级分选应去除钢筋等金属以及木块、塑料等轻物质,再进一步加工成再生骨料。经初级分选后取10~30mm再生粗骨料进行组成成分调查。


数据可知,再生骨料中旧水泥混凝土块占70%~90%,是再生骨料的主要成分,且含有一定比例的碎砖瓦片以及少量的水泥砂浆等成分。旧建筑构筑物主要是框架结构厂房,故广钢的建筑垃圾来源相对单一;广投在破碎前对建筑垃圾进行初步分类,将杂质含量高的建筑垃圾填埋。因此,这2个厂再生粗骨料的组成成分单一。


破碎生产工艺


生产线机械设备


广钢现有一条移动式再生骨料生产线,目前年处理建筑垃圾量为60t。生产线从郑州某机械设备有限公司采购破碎机,理想状态下处理能力为180~280t·h-1。 


绿悦现有2条移动式再生骨料生产线,从郑州某工程技术有限公司采购,型号为AF250W250。破碎机理想状态下处理能力为220~270t·h-1,现场实际处理能力为150200t·h-1,采用独特的栅条设计防止物料堵塞,栅条间隙可调节。


绿发采用的是固定式生产线,初级破碎采用可调节式颚式破碎机,最大进料粒径可达1800mm,二破采用反击式破碎机,再通过圆锥式破碎机进行“整形”处理,去除颗粒表面附着的砂浆,最大处理能力为300t·h-1


广投现有2条移动式生产线和1台独立履带式破碎机,每条生产线均配有1台反击式破碎机和振动式给料机,平均处理能力为600t·h-1


生产预处理工艺


建筑垃圾生产预处理工艺对再生骨料性能有很大的影响,有效地分类、预处理会使建筑垃圾成分单一,杂物含量减少,处理难度降低,有利于提高再生骨料品质及利用率。目前中国建筑垃圾以粗放式拆除为主,成分复杂、杂物含量高。调查显示,4家生产线均在人工分选建筑垃圾的基础上进行破碎;经皮带运输至振动筛分机进行筛分;采用永久式磁铁进行磁选,去除钢筋铁质;在皮带末端安装风机进行风选,去除轻物质等杂质。


与广钢不同,绿悦、绿发、广投在进料口设置喷淋设施以减少现场扬尘,保护周边环境。绿发在破碎出口设置轻物质分离器,利用旋风气流分级技术,在强气流作用下使灰尘和轻物质被分离,直接导入沉降室,在运输带的尾端设置风机,通过风选进一步清除轻物质,提高再生骨料洁净度。


再生骨料技术指标


建筑垃圾来源广泛,生产工艺不尽相同,生产的再生骨料品质不一。通过对不同厂家再生骨料含泥量、颗粒组成级配、吸水率、密度、吸水速率、压碎值、磨耗值等指标按规范进行试验研究,分析技术指标的差异性,为后续的工程应用与加工工艺改进提供参考。


含泥量


含泥量表征的是再生骨料的洁净程度。可知,绿发厂未处理再生骨料的含泥量为2.3%,经圆锥去除砂浆后的再生骨料的含泥量为1.5%,表明轻微整形去除表层砂浆可以改善骨料的洁净程度。各厂家再生骨料含泥量均在5.0%以下。


颗粒级配


集料筛分试验可直观地表明集料颗粒的组成。选取各厂家10~30mm再生粗骨料进行筛分。绿发厂未整形再生骨料中19~26.5mm粒径的滑料占56.7%,整形后19~26.5mm粒径的滑料占11.8%13.2~19mm粒径的滑料占50.8%,表明整形工艺使骨料颗粒变细。各厂家10~30mm再生骨料筛分曲线差异大,这和生产破碎工艺以及参数设置有关系,可以根据实际应用需要进行调整。


密度与吸水率


再生骨料的密度和吸水率是表征骨料颗粒内部开放性空隙相对含量的间接指标,选取不同厂家再生骨料和清远贵田石场10~30mm花岗岩天然骨料进行对比。“绿悦1”指砖混凝土块混合再生骨料;“绿悦2”指纯混凝土块再生骨料;“绿发1”代表未作处理的再生骨料;“绿发2”代表经过整形的再生骨料。天然代表清远贵田石场花岗岩骨料。下文出现时,同时指代。


可知,与天然骨料相比,再生骨料具有密度小、吸水率大的特点,再生骨料毛体积密度普遍在2.3g·cm-3以下,吸水率普遍在5%以上。另外,再生骨料组成成分、加工工艺都会影响密度与吸水率指标,绿悦纯混凝土块再生骨料的吸水率为5.74%,砖混成分再生骨料的吸水率达到7.40%。绿发未处理的再生骨料吸水率为5.72%,整形去除表面部分砂浆后的吸水率为4.39%,密度也相对较大。这说明砖瓦等多孔轻质杂质成分以及骨料表面附着的多孔砂浆是影响材料密度与吸水率的主要因素,通过分类、工艺改进可以改善骨料性能,降低吸水率,提高密度。


再生骨料粒径大小也影响材料的毛体积密度、表观密度、吸水率。表明,再生骨料粒径大小对吸水率影响较大,对表观密度的影响相对较小。总体上,随着粒径减小,吸水率逐渐增大,表观密度逐渐减小,这主要是因为细集料表面积大,附着的砂浆比较多,开放的孔隙也比较多。可以看出,各生产厂之间差异很明显,广钢、广投再生骨料的吸水率与密度指标较好,说明建筑垃圾的来源与成分很重要。


吸水速率


再生骨料吸水速率影响混凝土的工作性。再生骨料5min的吸水率达到24h吸水率的80%以上,因此实验室测定混凝土工作性不宜立即进行,建议在拌和完成5min后进行,尽量使水分进入开放孔隙,又不至于因水泥水化、表面水分流失等因素导致工作性明显下降。这部分水分被快速吸收,可以在配合比设计时考虑增加用水量。


压碎值与磨耗值


压碎值和洛杉矶磨耗值是用来表征粗骨料力学性能的两大指标。


可知,天然骨料压碎值为12.5%,再生骨料压碎值达到22.2%以上,说明再生骨料相对于天然骨料强度较低。绿发整形后压碎值由27.7%降至23.3%,说明表面附着的砂浆是影响压碎值的主要因素之一。绿悦砖混再生骨料的压碎值比纯混凝土块再生骨料高10%,说明红砖等低强度材料显著影响再生骨料的整体强度。


再生骨料磨耗值远高于天然骨料磨耗值,且混有砖瓦等杂质也是影响磨耗值的主要因素,表面附着的砂浆是影响磨耗值的另一主要因素。水泥混凝土一般采用强度很高的花岗岩骨料,再生后虽然力学指标下降,但是只要再生骨料成分纯净,控制加工工艺就可以将压碎值控制在28%以下,磨耗值控制在30%以下,满足高速公路除面层外的各结构层以及其他等级公路对这2个指标的技术要求。


用途与发展


可知,各厂生产的再生骨料一般用作对骨料性能指标要求不高的道路垫层、基坑回填、再生砖、砌块等。再生粗骨料主要性能指标(《混凝土用再生粗骨料技术标准》),如果不采取更严格的建筑垃圾分类与工艺改进,再生粗骨料仅能满足III类再生骨料技术要求。经调查研究表明,通过细化建筑垃圾分类、提高杂质分离技术以及增加去除附着砂浆的工艺等措施,再生粗骨料质量等级从III类提高到II类是可行的,这不仅能提高再生骨料的使用层次,也能带来更好的经济效益与环保效益。


道路用集料的质量要求因道路等级与使用层位而异,道路等级与层位越高,集料的质量要求越高,价格也越高。如果作为回填材料,每立方米价格仅需55元,如果作为中下面层碎石使用,价格接近回填材料的3倍。除了集料的质量因素以外,运距也是另一因素。据调查,2013年广东某路用石料运距为50km左右,运费就高达58元·m-3,如果对旧路材料进行现场加工再利用,运输费用可大大降低。


作为再生骨料,绿悦用作回填的再生骨料价格为25元·m-3,广投厂用于道路垫层再生骨料价格为70~90元·m-3。相对于天然骨料,再生骨料仍然具有价格优势,如果能进一步提高再生骨料质量,将之用作中下面层集料,会进一步提高其自身价值,赢得利润空间。


建筑垃圾排放的高收费政策和再生骨料的价格优势,保障了建筑垃圾循环利用的有序进行。德国一些城市未经分类的建筑垃圾排放价格高于分类的建筑垃圾50%以上,促进了垃圾分类的推行,提高了再生骨料的质量,发达国家的做法与成功经验值得中国借鉴。


结语


通过对广东省4家代表性再生骨料生产厂家的调查以及对比研究,可得出以下几个主要结论。


(1)各生产厂之间再生骨料技术指标差异明显,建筑垃圾的来源与成分是影响再生骨料质量的关键因素,来源与成分越单一的建筑垃圾,再生骨料的质量越稳定、越好。


(2)与天然骨料相比,再生骨料具有密度小、吸水率大的特点,砖瓦、木材等杂质成分以及骨料表面附着的多孔砂浆是影响骨料品质的主要因素,通过建筑垃圾分类、处理工艺的改进可以改善骨料性能,降低吸水率,提高密度。


(3)再生骨料吸水率大,吸水速率快,影响新拌混凝土的工作性,建议在水泥混凝土配合比设计时考虑附加用水量。


(4)红砖等低强度材料以及再生骨料表面附着的砂浆是影响压碎值、磨耗值的主要因素,通过采取控制再生骨料成分、增加整形工艺等措施,可将再生骨料的压碎值控制在28%以内,磨耗值控制在30%以内,满足高速公路除表面层外的各结构层以及其他等级公路对这2个指标的技术要求。


(5)根据价格调查发现,再生骨料具有价格优势,如果能进一步提高质量,将之用作中下面层集料,或使其质量等级从III类提高到II类,就能提高再生骨料的使用层次,实现更好的经济效益与环保效益。


标签:技术中心温拌沥青
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