国内外废弃混凝土分离回收及应用技术.pdf

中国科技核 心期刊 新 建巍 国内外废弃混凝土分离回收及应用技术 何勤 ， 谢曦 ， 刘凤源 ， 应晓猛 ， ( 1 中国新型建材设计研 究院， 浙江 杭州3 1 0 0 0 3 ； 2 浙江省技术创新服务中心 ， 浙江 杭州3 1 0 0 0 0 ； 3 浙江省建筑材料科学研究所有限公司 ， 浙江 杭州3 1 0 0 1 4 ) 摘要： 我国目前每年产生的废弃混凝土达到 1 亿t 左右， 而长期积累的量将高达数亿吨， 已 成为影响社会发展和环境的一大问 题 。在分析国内外建筑垃圾的基础上 ， 介绍了废弃混凝土分离回收及应用技术 ， 为再生混凝土利用提供可靠 的技术保证。 关键词： 建筑垃圾； 废弃混凝土； 再生骨料； 分离与应用 中图分类号 ： T U 5 2 8 1 ； X 7 0 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 3 8 0 3 W a s t e c o nc r e t e s e par at i on r e c o v e r y an d a ppl i c at i on t e c hno l o gy a t ho m e a nd a br o a d H E Q i n ， X I E Xi ， L I U F e n g y u a n ， Y I NG Xi a o m e ( 1 C h i n a N e w B u i l d i n g Ma t e r i a l s D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 0 3 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ； 2 Z h e j i a n g P r o v i n c e T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n S e r v i c e C e n t e r ， H a n g z h o u 3 1 0 0 0 0 ， Z h i a n g ， C h i n a ； 3 Z h i a n g P r o v i n c i a l B u il d i n g Ma t e ri a l s S c i e n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e C o L t d ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 4， Z h e j i a n g ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Cu r r e n t l y ， Ch i n a S a n nu a l wa s t e c o n c r e t e r e a c h e s 1 0 0 mi l l i o n t o n s ， whil e t h e l o ng t e r m a c c u mu l a t e d a mo u n t i s u p t o h u n d r e ds o f mi l l i o n t o n s ， wh i c h h a s b e c o me a b i g pr o b l e m a f f e c t i n g t h e s o c i a l d e v e l o p me n t a n d t h e e n v i r o n me n t On t h e b a s i s o f a n a l y z i ng t h e b u i l d i n g g arb a g e a t h o me a n d a b r o a d ， t h i s p a p e r i n t rod u c e s t h e s e p a r a t i o n， r e c o v e r y a n d a p p l i c ati o n t e c hn o l o gy o f t h e wa s t e c o n c r e t e ， p r o v i d i n g a r e l i a b l e t e c h n i c a l g u a r a n t e e f o r u t i l i z a t i o n of t h e r e c y c l e d c o n c r e t e Ke y wo r d s： b u i l d i n g g a r b a g e； wa s t e c o n c r e t e； r e c y c l e d a g g r e g a t e ； s e p a r a t i o n a n d a p p l i c a t i o n O 引言 随着我国城市化的加速推进， 全国年新建建筑达到2 0 亿 i n ， 大量老旧建筑拆除后的废弃物处理迫在眉睫。 为推进我国 建筑废弃物的再生利用， 推进新型墙材产业转变发展方式， 笔 者调查了日本、 韩国的建筑废弃物再生利用方面的管理经验、 先进的再制造技术和市场运行模式。本文在此基础上介绍废 弃混凝土破碎、 “ 剥壳” 和筛分等过程的处理， 为废弃混凝土再 利用提供新的有效途径。 1 国外建筑废弃物概况 笔者先后调查了日 本虎牌机械有限公司、 植田产业株式 会社、 株式会社烟中产业、 东洋工业株式会社三重工厂， 韩 国 S A M Y O N G P L A N T C O ， L T O ( 三荣株式会社) , I N S U N 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 8 1 4 作者简介： 何勤， 男， 1 9 6 2年生 ， 浙江金华人 ， 工程师 。地址 ： 杭州市中 山北路 4 5 0号。 3 8 新型建筑材料 2 0 1 3 1 0 E N T C O ， L T U 以及建设循环资源学会等7 家再生建筑骨料生 产、 设备制造企业、 学术研究社团。 日 本虎牌机械有限公司是研制开发和生产各类混凝土制 品设备的专业厂家， 在日本拥有5 家制造分厂， 混凝土制造设 备占据日 本7 5 以上的市场份额。1 9 9 8 年， 进入砌块设备王 国 美国， 占 据美国近3 0 的市场份额。 1 9 9 9 年进入我国， 迄今已有3 0 多条生产线投产， 2 0 0 2 年8月， 在天津设立全资 子公司虎牌机械( 天津) 有限公司。 日 本植田产业株式会社是一家小型机械加工企业，主要 生产机械式破碎机头。我们在株式会社烟中产业作业现场实 地考察了该厂生产的移动式颚式破碎机。通过在挖掘机挖斗 上安装破碎斗， 实现移动式现场作业， 解决了小块料废弃混凝 土现场处置问题。 日本东洋工业株式会社在日 本拥有5 家生产工厂，笔者 考察了1 9 9 5 年建成的三 重县工厂。 该厂采用虎 牌机械公司设 备生产建筑砌块( 砖) ， 并利用钢厂高炉废渣、 玻璃厂废弃物等 固体废弃物作产品辅料， 产品质量不仅达到标准要求， 还降低 了生产成本。 在日本爱知县世博会上， 大量使用了该企业的产 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 何勤， 等： 国内外废弃混凝土分 离回收及应用技术 品。 I N S U N E N T C O ， L T U 是韩国再生混凝土骨料专业生产 企业， 年产百万吨建筑石子和建筑砂石。 其原料为拆除建筑物 产生的混凝土块和道路沥青块料， 经机械破碎和分选， 形成再 生建筑石料和建筑砂石料。该厂建于 1 9 9 4 年， 在韩国市场占 有率较高。 S A M Y O N G P L A N T C O ， L T O ( 三荣株式会社) 是韩国建 筑石料设备生产企业， I N S U N E N T C O ， L T U 就是该企业产品 的使用厂家。 建设循环资源学会是一家非营利性的社会团体，主要由 建筑商、 建材生产商、 建材设备生产商、 大学研究学者组成， 会 长和副会长均为大学教授和博士，在韩国建筑废弃物再生利 用方面发挥了积极作用。 日、 韩两国政府高度重视建筑废弃物的再利用， 推进了建 筑废弃物的 再生利用。 我国 现有建筑废弃物数量巨大， 随着时 间的推移， 老旧建筑的拆除数量还会大量增加， 再生利用潜力 巨大。因此， 建筑废弃物处理要依靠广泛而深入的技术， 实现 资源的变废为宝。 2 废弃混凝土分离及应用 混凝土是当今世界上用量最大的人工建筑材料， 在我国， 每年浇注混凝土 1 5 亿 2 0亿m ； 与此同时， 城市改造建设也 会拆除部分老化的建筑与结构， 导致混凝土解体量越来越多。 保守估计， 我国每年产生 1 亿t 左右的废弃混凝土； 而全世界 废弃混凝土年产生量高达 1 0 亿t 以上。 废弃混凝土的弃置本身就是一种资源浪费，已 经成为影 响社会发展和环境的一大问题。目 前国内对这些废弃物一般 采取简单填埋的方法，也有人开展废弃混凝土的再生利用研 究工作。 但总体而言， 对水泥基固体废弃物的处理仍处于不利 用或低层次利用的阶段， 不仅造成对资源和能源的巨大浪费， 而且破坏了生态环境，对国民经济的发展及和谐社会的构建 有显著的不利影响， 甚至构成严重威胁。 因此对建筑垃圾进行 资源化再生利用， 变的越来越重要和迫切。 来自折迁工地的废弃混凝土， 由硬化水泥浆体将粗、 细骨 料紧密结合在一起， 并具有一定的抗压强度， 如果采用普通破 碎的方法只能将废弃混凝土在粒度上进行从大到小破碎， 达 不到将粗、 细料分离的目的。要将其分离， 必须解决废弃混凝 土原有的并牢固粘结在一起的粗骨料与集料分离，即类似于 将粗骨料表面的“ 壳” 剥了， 得到表面干净的粗骨料与细料( 砂 和硬化水泥浆及其混合物 ) 。 该工 艺采用一种专门 用来分离废 弃混凝土的“ 剥壳” 机， 其原理是通过机械方法对破碎至一定 粒度的废弃混凝土进行有效磨削，将硬化水泥砂浆从骨料表 面进行剥离。 将废弃混凝土破碎至粒径不超过4 0 m m后进行 “ 剥壳” 处理， 采用孔径5 0 m m( 粒径4 7 5 m m ) 筛进行筛分处 理， 粒径大于4 7 5 m m的粗骨料用于配制新混凝土， 粒径小于 4 7 5 m m的细料进行磨细处理。具体分离工艺见图1 。 图 1 废弃混凝 土“ 剥壳” 分离工艺流程 废弃混凝土通过“ 剥壳” 处理， 得到粗骨料和“ 壳( 细料) ” ， “ 壳( 细料) ” 的主要成分是水泥砂浆和部分粒径小的石子及石 末等混合物。 分离效果主要看得到粗骨料的量及其性能。 实验 证明， 利用废弃混凝土组分的性能差异， 采用机械方法对其进 行有效磨削， 可将硬化砂浆从骨料表面进行有效剥离， 得到理 想的粗骨料， 可改善其配制的混凝土性能； 对得到的细料再进 行磨细加工后， 是混凝土较好的掺合料【 l J。 3 对建筑垃圾再利用的建议 建筑废弃混凝土是一种“ 放错了位置的资源” ， 对这些混 凝土处理不当， 容易造成环境污染； 如果将这些废弃混凝土开 发利用， 则能从根本上解决废弃混凝土的处置f -j 题， 对社会的 可持续发展具有战略意义。 因此， 加强对废弃混凝土的开发利 用与研究成为解决问题的关键。 由于资源再生利用型产业自身具有的特殊性， 其市场的 导入、 产业化的形成单单依靠市场机制的作用是远远不够的， 政府干预的扶持将起到关键的推动作用嘲 。以下从法律、 市场 运行机制、 分类回收体系等方面提出几点建议。 3 1 颁布国家层面的法律法规， 保障建筑废弃物 再利用健康发展 日、 韩两国政府高度重视建筑废弃物的再利用， 从法律法 规层面确立了国家意志， 有效统一了全社会的共识， 从而推进 了建筑废弃物的再生利用。 日本政府从2 0世纪6 0 年代末开展了建筑废弃物的管 理， 制定了相应的法律法规及政策措施。 1 9 7 0 年的( 有关废弃 物处理和清扫法律 、 1 9 7 7 年的 再生骨料和再生混凝土使用 规范 、 2 0 0 0 年的 建筑工程用材再资源化法 、 2 0 0 1 年的 废 弃物处理法 及2 0 0 2 年的 建筑再利用法 等， 尤其是 资源重 、新利用混凝土法 中规定： 建筑施工过程中产生的渣土、 混凝 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 39 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 何勤， 等： 国内外废弃混凝土分离回收及应用技术 土块、 木材、 金属等建筑废弃物， 必须送往“ 再资源化设施” 进 行处理。 建设省规定： “ 在公共工程中， 当工程现场距再资源化 设施在一定范围内时， 不考虑是否经济， 原则上一定要把建筑 废弃物运至再资源化设施处， 进行建筑废弃物的重新利用” 。 韩国是较早研究废弃混凝土处理与再生利用的亚洲国 家。 2 0 0 3 年制定了 建筑废弃物再生促进法 ， 明确了政府、 排 放者、 建筑废弃物再生产品生产商的义务， 以 及对建筑废弃物 再生产品生产企业的资本、 规模、 设施、 设备、 技术能力的要 求。更重要的是规定了建筑工程有义务使用建筑废弃物再生 产品的范围和数量，明确了未按规定使用建筑废弃物再生产 品将受到必要的处罚。 我国现有建筑废弃物数量巨大， 随着时间的推移， 老旧建 筑的拆除 数量还会大 量增长， 再生利用 潜力巨 大。 借鉴日 、 韩 两国的经验， 建筑废弃物处理不能光靠技术与市场， 必须有政 府扶持， 加速经济立法， 十分迫切。 3 2 完善 的市场运行机制， 促进再生建材产品 市场流通 日、韩两国都确立了废弃混凝土再资源化市场经济运营 方式和企业在市场的主体地位， 以适度的法律手段调节市场， 取得了相当好的效果。 一 方面， 政府确定建筑废弃混凝土、 沥青混凝土的市场回 收价格， 由回收处置企业申请利用数量， 加工的再生产品由生 产企业按照市场价格出售。我们考察的韩国I N S U N E N T C O ， L IT U 的废弃混凝土回收价格为2 5 万韩元 t ， 由倾倒企业 向再生产品生产商支付。再生产品生产商将再生产品按市场 售价7 0 0 0 8 0 0 0 韩元 t 出售。 企业生产经营正常， 设备运转率 达到8 0 左右， 经营情况良 好。此项规定体现了市场运行机 制， 政府财政资金退出了对再生企业补助的传统做法， 市场资 金有效支持建筑废弃物的再生利用，实现市场调节推进资源 再生利用。 另一方面， 发布国家标准规范。2 0 0 5 年， 曰本发布了 J I S A 5 0 2 1 混凝土用再生骨料 ( 高品质) 的国家标准， 2 0 0 6 年发布了J I S A 5 0 2 3 使用再生骨料L 的混凝土 ( 低品质) 的 国家标准， 2 0 0 7 年发布了J I S A 5 0 2 2 使用再生骨料 M的混 凝土 ( 中品质) 的国家标准， 为再生骨料的推广应用提供了 必要的技术支持和技术保障。 韩国标准( K S ) 针对废混凝土再 生骨料、道路铺装用再生骨料以及废沥青混凝土再生骨料技 术标准作出规定。韩国交通部制定了 建筑废弃物再利用要 令 ， 根据不同利用途径对质量和施工标准作了规定。环境部 制定了 再生骨料最大值数以及杂质含量限定 ， 对废混凝土 4 0 新型建筑材料 2 0 1 3 1 0 用在回填土等场合时的粒径、 杂质含量均作了限定。 2 0 0 5 年， 日 本全国建筑废弃混凝土再资源化率高达9 8 。 韩国建筑废弃物再生利用率由1 9 9 6 年的5 8 4 上升至2 0 0 6 年的9 7 。目 前两国已有5 0 0 家建筑废弃物再生产品制造企 业， 基本实现了再生利用目 标。 3 3 健全的分类回收体系， 夯实再生利用基础 建筑废弃物再利用涉及社会生活的许多方面，除了法律 法规外， 需要规范建筑废弃物的产生、 收集、 再生、 应用的全过 程活动。 建筑废弃物通常被称为建筑垃圾。 2 0 0 5 年， 我国建设 部 城市建筑垃圾管理规定 将“ 建筑垃圾” 定义为： “ 建设单 位、 施工单位新建、 改建、 扩建和拆除各类建筑物、 构筑物、 管 网等以及居民装饰装修房屋过程中所产生的弃土、弃料及其 它废弃物。 涉及混凝土、 沥青混凝土、 石料、 砖瓦、 木材、 金属、 塑料、 生活垃圾、 有害垃圾等类别。 因此， 在建筑废弃物现场做 好分类， 对降低建筑废弃物再生利用成本， 提高再生利用效率 是至关重要的。 对此， 日、 韩两国作出了规定， 要求建筑物拆除 现场必须对废弃物进行分类，按类别送至相应的再生产品生 产企业。 我们考察的韩国I N S U N E N T C O ， L T U 生产现场， 原 料堆场就是混凝土块和沥青块分别堆放， 看不到其它杂物， 只 有在堆场的边缘有-4 , 堆木材、 塑料等杂物。 企业生产设备运 转中不会受到影响， 产品质量得到保证。 我国在这方面有较大 差距， 现有的建筑废弃物是未经分类混杂的， 由 再生企业单独 处置难度较大， 成本很高， 也难以保证再生产品的质量。尤其 是老旧建筑的拆除， 废弃木材和砖瓦的比例较大， 这类废弃物 的回收与混凝土块、 沥青块不同。建立分类回收体系， 加强现 场作业管理， 对提高再生资源利用效率十分关键， 也是一条物 尽其用的有效途径。 4 结论 我国每年仅施工建设所产生和排出的建筑垃圾就有超过 亿吨， 全国建筑垃圾总排放量达数亿吨。 而以 废弃混凝土为代 表的建筑垃圾占最大比例， 因此， 我们要做好以废弃混凝土为 代表的建筑垃圾的开发利用， 充分利用再生资源， 减少环境污 染， 从而实现经济社会的可持续发展。 参考文献： 1 】 戴代红， 黄方伟 废弃混凝土再生利用的产业化研勉 J 】 再生资源 研究， 2 0 o 5( 5 ) ： 2 6 2 9 2 】 李美蓉， 谢瑞强， 江燕航， 等 建筑垃圾的资源 化利用 是保护 生态 的有效途径【 J 】 新疆环境保护， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 4 0 4 3 A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m