建筑垃圾預(yù)處理及資源化利用研究

劉思明 孫蕾蕾

1 山東省公路設(shè)計(jì)咨詢有限公司 2 國(guó)智產(chǎn)業(yè)發(fā)展（山東）有限公司

目前，我國(guó)大量的舊建筑進(jìn)行工程建設(shè)和拆除后，被直接運(yùn)到郊區(qū)或農(nóng)村露天堆場(chǎng)，需要增加大量的土地填埋、垃圾清除等建設(shè)投資。建筑垃圾在未經(jīng)處理的運(yùn)輸、堆砌及撒塵揚(yáng)塵過程中，還會(huì)加劇環(huán)境污染。同時(shí)我國(guó)對(duì)建筑材料的需求以砂、石、磚等傳統(tǒng)材料為主，導(dǎo)致材料短缺。

將建筑垃圾進(jìn)行處理可以有效的減少環(huán)境污染，同時(shí)可對(duì)建筑垃圾處理后的產(chǎn)物進(jìn)行資源化利用。建筑垃圾中的巖石、碎磚和混凝土塊經(jīng)處理后，可用作混凝土或砂漿骨料；廢鋼、線材、鋼絲及各種附件金屬等，經(jīng)過分選、濃縮、再熔化，可加工成各種制造鋼材；廢木材和建筑材料除了可以重新用作模板外，還可以通過木材破碎機(jī)，粉碎成廢紙，用作原料或燃料；廢木材、鋸末等可用于制造人造板；減壓后可將廢塑料提煉成油作為燃料，或回收加工成引流管，也可替代部分水泥制品;破碎的玻璃可以加工成回收玻璃或一些裝飾材料。

1 建筑垃圾的來源及資源化方式

建筑垃圾主要來源兩個(gè)方面：一類是建筑拆除垃圾，此類建筑垃圾主要是舊房拆遷產(chǎn)生，成分主要為舊磚砌墻體和混凝土樓板；另一類是建筑施工垃圾，此類建筑垃圾主要來源于建筑工地，由于大部分建筑工地尚未實(shí)施分類管理，積存了大量的混凝土塊、渣土混合物等。

舊建筑拆除垃圾雖然由于房屋結(jié)構(gòu)類型不同、數(shù)量不同，但是成分基本是一樣的，這部分應(yīng)單獨(dú)集中收集、密閉運(yùn)輸至終端綜合利用設(shè)施，如圖1 所示。

圖1 舊建筑拆除垃圾成分及其資源化利用方式示意圖

建筑施工垃圾和房屋結(jié)構(gòu)均沒有太多的直接關(guān)聯(lián)，但是成分基本類似，建筑施工垃圾具有集中性特點(diǎn)，而裝修垃圾具有分散性，不定期的特點(diǎn)，收集方式及終端再利用方案如圖2 所示。

圖2 建筑施工垃圾成分及其資源化利用方式示意圖

2 建筑垃圾預(yù)處理流程及產(chǎn)物

2.1 建筑垃圾的預(yù)處理

建筑垃圾的預(yù)處理是指建筑垃圾在制成再生產(chǎn)品之前所進(jìn)行的一系列準(zhǔn)備措施，主要包括粗分、破碎和篩分等幾個(gè)階段。

目前，我國(guó)的建筑垃圾破碎和篩分工藝已經(jīng)成熟，也有多種成套設(shè)備可以投入使用，可以廣泛使用。將破碎混凝土作為材料進(jìn)行再生混凝土骨料使用的研究也已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室階段研制成功，得出了較為完善的配合比，可以對(duì)C20 ～C80 之間不同等級(jí)的混凝土進(jìn)行配置。已在實(shí)驗(yàn)室階段研發(fā)成功的，可以利用砂漿、磚瓦制造填充磚與墻體材料，同時(shí)也在持續(xù)研究如何通過磨細(xì)舊混凝土后進(jìn)行重新回爐生產(chǎn)水泥。

建筑垃圾經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)粗篩、破碎、分選等工藝過程，最終得到廢混凝土類再生骨料、廢磚瓦類再生骨料及廢金屬、渣土、木屑、塑料及其他雜物等。

經(jīng)過預(yù)處理步驟，可以生產(chǎn)出部分取代在用砂石的骨料并暫存于調(diào)配暫存系統(tǒng)中。而篩分得到的木頭、鋼筋、輕物質(zhì)等可直接運(yùn)出場(chǎng)外進(jìn)行再次利用。生產(chǎn)的部分骨料作為深加工原材料，用以生產(chǎn)無機(jī)混合料、再生預(yù)制磚等產(chǎn)品。剩余部分可以作為商品骨料出售給混凝土攪拌站、道路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、預(yù)拌砂漿站等。初級(jí)篩分出的渣土可直接運(yùn)出用于礦山復(fù)墾，二級(jí)篩分出的粗細(xì)砼骨料可用于生產(chǎn)混凝土制品，也可作為混凝土生產(chǎn)工序中的原材料。工藝流程如圖3 所示。

圖3 建筑垃圾預(yù)處理工藝流程圖

堆存場(chǎng)地內(nèi)的拆除垃圾，經(jīng)過鏟車上料進(jìn)入受料斗，大塊拆除垃圾用液壓鎬破碎后重新上料，其余物料經(jīng)過鏈板給料機(jī)均勻送至棒條振動(dòng)篩分機(jī)，棒條下物料進(jìn)行渣土預(yù)篩分，渣土選出后進(jìn)入堆存區(qū)堆存。棒條篩上部分通過一級(jí)破碎機(jī)進(jìn)行初級(jí)破碎，破碎后物料和渣土篩上物料通過除鐵、人工揀選、風(fēng)選、水力浮選等環(huán)節(jié)進(jìn)行分選除雜，雜物落入雜物間，分選除雜后的物料進(jìn)入二級(jí)破碎機(jī)和成品篩破碎篩分成粒徑為0 ～5mm、5 ～10mm、10 ～31.5mm 的再生骨料，其中31.5mm 以上物料除雜后經(jīng)過返料系統(tǒng)回到破碎系統(tǒng)中重新進(jìn)行破碎，后續(xù)再生商砼、道路用再生無機(jī)混合料和再生砌塊磚等綠色建材制品生產(chǎn)線要求的不同規(guī)格的再生骨料產(chǎn)品。

2.2 預(yù)處理產(chǎn)物

目前，我國(guó)通過建筑垃圾再生的骨料主要由破碎混凝土的石子、碎磚塊和砂漿碎塊組成，由于再生骨料的復(fù)雜成分，質(zhì)量不均，碎塊強(qiáng)度不一致，難以生產(chǎn)高強(qiáng)度混凝土，但仍然可以進(jìn)行C30 以下的混凝土生產(chǎn)。經(jīng)預(yù)處理后的產(chǎn)物用途可分為再生骨料及新型建材。再生骨料包括各類粗細(xì)骨料，根據(jù)需求可采取就近供應(yīng)，直接外銷。新型建材主要定位于無機(jī)混合料、預(yù)拌混凝土和再生磚制品三大類再生產(chǎn)品。

當(dāng)建筑垃圾以磚石料為主時(shí)，分選出的鐵、塑料、木質(zhì)類、電纜等，可送往資源回收站進(jìn)行回收，也可將塑料和木質(zhì)等運(yùn)往附近生活垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒處理。初篩分得到的細(xì)極料（渣土）可以運(yùn)往指定渣土場(chǎng)填埋處理或進(jìn)行直接利用，如替代耕地用土作回填材料和綠化用土，或進(jìn)行山體修復(fù)、綠化造景等。

3 建筑垃圾資源化的實(shí)際應(yīng)用

3.1 無機(jī)混合料生產(chǎn)

建筑垃圾經(jīng)篩分、破碎預(yù)處理尺寸變?yōu)橐欢胶螅梢杂米髀坊鶋|層原料，此外，進(jìn)一步的篩分、破碎后，可以根據(jù)不同粒徑做成不同的再生骨料，再生骨料與水泥拌合后形成無機(jī)混合料產(chǎn)品。

使用無機(jī)混合料進(jìn)行道路基層或者底基層建設(shè)的方式，已被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、公路、高速公路及城市道路、高等級(jí)公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭等。無機(jī)混合料被施工用作一種基層穩(wěn)定材料。不同地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源和特點(diǎn)，所使用的材料有所不同，其中應(yīng)用較廣泛的是水泥穩(wěn)定砂礫。天然砂礫屬于自然資源的一種，開采過程中會(huì)破壞水道、航道，導(dǎo)致多數(shù)地區(qū)供不應(yīng)求，價(jià)格上漲較高，通過研究及實(shí)踐證明，利用建筑垃圾再生骨料將天然砂石可全部或部分代替。無機(jī)料用于路基墊層條件詳見表1，無機(jī)混合類集料級(jí)配范圍要求詳見表2。

表1 不同類型熱水制冷機(jī)性能對(duì)比

表2無機(jī)混合料的級(jí)配

3.2 再生路面磚及砌塊生產(chǎn)

以建筑垃圾再生骨料為主要原料，生產(chǎn)不同品種的地面工程、墻體工程、水利工程和園林擋土市政工程用路面磚、普通混凝土空心砌塊、護(hù)坡磚、擋土墻砌塊等，用于城市開發(fā)中道路鋪裝及工程砌筑。

其生產(chǎn)工藝和設(shè)備比較成熟應(yīng)用簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，有很高的市場(chǎng)需求。據(jù)測(cè)算，每使用1 億塊再生磚可消納建筑垃圾24萬t。建筑垃圾的普通再生磚規(guī)格主要為240mm×115mm×55mm，強(qiáng)度等級(jí)可以到達(dá)MU7.5～MU15。同時(shí)不同的模具，也可進(jìn)行其他建筑材料的生產(chǎn)，另外也可依據(jù)古建施工要求進(jìn)行定制建筑垃圾再生古建磚。

建筑廢棄物骨料再生路面磚及砌塊可以根據(jù)實(shí)際的需要，更換不同的模板生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品如環(huán)保裝飾系列或透水磚等。地面磚主要產(chǎn)品包含小區(qū)磚、廣場(chǎng)磚、人行道磚、植草磚、馬路沿磚、樓梯磚等產(chǎn)品。

3.3 再生商砼生產(chǎn)

再生商砼是指通過將廢棄混凝土經(jīng)過破碎、清洗、分級(jí)等工序進(jìn)行處理，按一定的級(jí)配混合，用以對(duì)天然骨料進(jìn)行替代所配制而成的新混凝土。當(dāng)前的情況證明，再生混凝土的應(yīng)用可以有效解決建筑行業(yè)與環(huán)境行業(yè)之間的協(xié)調(diào)問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究再生混凝土基本特性發(fā)現(xiàn)：再生混凝土能夠基本滿足普通混凝土的性能要求，因此可以將其應(yīng)用于實(shí)際工程。日本、荷蘭、丹麥等國(guó)家由于國(guó)內(nèi)石料緊缺，需要從周邊國(guó)家大量進(jìn)口天然骨料，所以十分重視再生骨料的回收利用，以彌補(bǔ)天然骨料的不足。

建筑垃圾經(jīng)“分選-破碎-篩分”生產(chǎn)線生產(chǎn)的廢混凝土類再生粗、細(xì)骨料由帶式輸送機(jī)運(yùn)至砂石料庫(kù)中堆存，外購(gòu)尾礦石、天然砂石料等由汽車運(yùn)至砂石料庫(kù)中堆存待用。各種骨料由鏟車分別送入不同骨料倉(cāng)中，經(jīng)各自計(jì)量倉(cāng)稱量后由帶式輸送機(jī)連續(xù)輸送到攪拌機(jī)上部骨料中間倉(cāng)內(nèi)。水泥、粉煤灰、礦粉由罐車以氣力輸送到各自的筒倉(cāng)內(nèi)，筒倉(cāng)配有除塵器和破拱裝置，筒倉(cāng)底部的螺旋輸送機(jī)將各種粉料輸送到稱料斗內(nèi)。液體外加劑采用重量計(jì)量方式進(jìn)行配比。儲(chǔ)水箱的水由水泵經(jīng)水路系統(tǒng)泵送到稱量系統(tǒng)。每個(gè)攪拌樓設(shè)一臺(tái)復(fù)合螺帶式攪拌機(jī)，完成配料后的再生粗骨料、再生細(xì)骨料、尾礦石、天然砂、水泥、粉煤灰、礦粉、外加劑、水進(jìn)入攪拌機(jī)，攪拌量為3m3，攪拌時(shí)間30s 左右即可卸料，平均一個(gè)攪拌周期約60s。生產(chǎn)時(shí)原料的計(jì)量、輸送及混合攪拌均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制。

預(yù)拌混凝土的運(yùn)輸采用混凝土罐車運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.4 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

裝配式建筑中所主要采用的預(yù)制構(gòu)件包含預(yù)制樓板、預(yù)制空調(diào)板及陽(yáng)臺(tái)板、預(yù)制外掛墻板墻、預(yù)制外（內(nèi)）剪力墻板、預(yù)制樓梯和預(yù)制女兒墻等。

不同預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程基本一致，主要生產(chǎn)流程如下：脫模后的空模具首先通過滾輪架線和碼垛機(jī)運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢茫筮M(jìn)行模具清理，在經(jīng)過清理機(jī)將混凝土殘?jiān)入s物去除后，將空模具運(yùn)輸?shù)侥＞邉澗€機(jī)的工作位置，模具劃線機(jī)會(huì)自動(dòng)根據(jù)構(gòu)件特征信息進(jìn)行數(shù)控劃線，并對(duì)側(cè)模、窗模以及預(yù)埋件等的安裝位置進(jìn)行確定。

此后，通過滾輪架線過后的空模具被依次運(yùn)送至指定位置，并通過側(cè)模的安裝和脫模劑的噴涂，以備進(jìn)行后續(xù)澆筑工作。混凝土在開始澆筑前，需要先依照構(gòu)件型號(hào)在空模具上進(jìn)行滿足要求的鋼筋以及吊環(huán)等埋件布置。空模具在混凝土的澆筑和振搗設(shè)備后，進(jìn)行混凝土澆注和振搗，并被轉(zhuǎn)運(yùn)到下一位置，以進(jìn)行構(gòu)件表面壓平修飾。

壓平修飾后，模具需要運(yùn)送到碼垛機(jī)進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)工作。碼垛機(jī)將運(yùn)送來的待蒸汽養(yǎng)護(hù)構(gòu)件依據(jù)次序送入立體蒸養(yǎng)室進(jìn)行蒸養(yǎng)。溫度和濕度達(dá)標(biāo)的條件下，進(jìn)行制定時(shí)間蒸養(yǎng)的構(gòu)件連同模具一同被碼垛機(jī)運(yùn)送到模具脫模設(shè)備上進(jìn)行脫模，構(gòu)件的生產(chǎn)就此完成。

4 結(jié)語(yǔ)

充分了解建筑垃圾的來源及如何處理，明確處理后的產(chǎn)物資源化實(shí)際應(yīng)用，可以很好地解決建筑垃圾破壞環(huán)境及占用土地的問題，同時(shí)垃圾資源化也可以使建筑垃圾成為可用資源,從而創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。