废弃混凝土再生利用技术及其研究现状.pdf

第 4 O卷第 5期 2 0 1 3年 5月 建筑技术开发 Bui l di ng Te c hn i qu e De v e l o p m e nt Vo 1 40。 No 5 M a v 2 01 3 废弃混凝土再 生利 用技术及其研究现状 范小平 ( 湖北 工业 大 学 ， 武汉4 3 0 0 6 8 ) 摘要 我国是一个资源 匮乏 的国家， 经济 的增长越 来越受 到资源 和环境 的约束 ， 废弃 混凝 土的资 源再利 用十分 必 要。对 国内外对废弃混凝土再生利用技术 的研究 应用现状 作了介绍 ， 对再 生骨料 混凝土 进行环境 评价 。提 出了高品质再生骨料混凝土的制 备技术 ， 最后具体指出了我国废弃混凝 土再 生利 用技术 的发展 前景 。 关键词 废弃混凝土 ； 再生骨料 ； 再生混凝 土 ； 环境评价 中图分类号 T U 5 2 8 。 X 7 0 5 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 8 8 0 3 RECYCLI NG UTI LI S ATI oN TECHNoLoGY AND CURRENT RES EARCH S I TUATI oN oF W AS TED CoNCRETE Fa n Xi a o p i n g Ke y w o r d s Ch i n a i s a c o u n t r y o f l a c k o f r e s o ur c e， a nd t he e c o n o mi c g r o wt h i。 s mo r e a n d mo r e c o n s t r a i n e d by r e s o u r c e s a n d e nv i r o n me nt s I t i s n e c e s s a ry t o f o c u s o n t h e r e s e a r c h a n d u t i l i z a t i o n o f wa s t e d c o n c r e t e The c u r r e nt s i t ua t i o n o f d e v e l o p me nt a nd a p pl i c a t i o n o f wa s t e d c o n c r e t e i s pr e s e n t e d， a n d t h e e n v i r o n me n t a l a s s e s s me n t t o wa r ds r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e i s p r e s e n t e d Th e p a p e r p ut s f o r wa r d r e c y c l i ng t e c h n o l o g y f o r h i g h q u a l i t y r e c y c l e d a g g r e g a t e， p o i n t s o u t t h e p r o s p e c t o f r e c y c l i ng u t i l i z a t i o n o f wa s t e d c o n c r e t e fin a l l y wa s t e c o nc r e t e； r e c y c l e d a g g r e g a t e； r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e；e n v i r o n me nt a l a s s e s s me nt 随着我 国社会 经济 的发 展 ， 城 市化进 程 的加快 ， 大量 旧建筑 物被 拆 除 ， 产 生 了 大量 的建 筑 垃圾 。据 有关资料表明 ， 我 国在建筑 的同时 ， 每年 产生着 数以亿吨计 的建筑垃圾 ， 数量已占到城市垃圾总量 的 3 0 一 4 0 。据 住 房 和 城 乡 建设 部 公 布 的最 新 规划， 到 2 0 2 0年 中国还将新建住宅 3 0 0亿平方米 ， 由此产生的建筑垃圾至少达到 5 0亿吨 ， 这其中的大 宗材 料 为 废 弃 混凝 土约 占 5 0 一6 0 。我 国对 建 筑废料利用率极低 ， 一般用作 回填和建筑 物或道路 的基础 材料 等低 级 用途 ， 而作 为 粗 细 骨料 配 制 混 凝 土用 于建 筑结 构 构 件 ( 如 砌 块 ) 、 道路 面 层 、 制 造 水 泥等高级用途较少。绝大部分建筑垃圾未经任何处 理 ， 便 被 运往郊 外或 乡村露 天 堆放 或填埋 ， 不仅 占用 大量土地 、 耗费垃圾清运等建设经费， 还会造成严重 的环境污染和资源浪费。利用废弃混凝土作为新拌 混凝土的骨料， 不但可以节省天然骨料资源 ， 还可以 减少环境污染。这种用废弃混凝土、 废弃砖块、 废弃 收稿 日期： 2 0 1 3 0 21 5 作者简介： 范小平 ( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 湖北鄂州人 ， 毕业于华 中科技大学 ， 工 学硕士 ， 副教授 ， 现从事结 构加固及检测工作 。 8 8 砂浆 作为再 生 骨 料 ， 加 人 水 泥 砂 浆 ( 以及 相 应 的 外 加剂 ) 等拌 制而 成 的混 凝 土 称 为再 生 混凝 土 。我 国是 一个 资源 短缺 、 粗放 经 营的资 源消 费大 国 ， 经 济 增长越来越受到资源和环境的约束。要想走资源可 持续发展的道路 ， 对废弃混凝土 的资源再生化 十分 必要 。 1 废 弃 混凝土 的 国内外研 究应 用现 状 1 1 国外研 究应 用现状 废 弃混 凝 土 的再 利 用 最 早 开 始 于 欧 洲 。1 9 7 6 年 ， 以 当时 的西德 、 比利 时 和荷 兰 为主 成 立 了“ 混 凝 土解体与再利用委 员会 ” ， 开始研究 废弃混凝土 的 消化与 再生 利用 ， 并 且 将废 弃混 凝 土 再 生 骨 料 用 于 高速道 路 等实 际 工程 。 日本 由于 国土 面 积 小 ， 资 源 相对 匮乏 ， 因此 日本 民族 非常 重视 环境 ， 他们 把建 筑 垃圾 视 为“ 建 筑副 产 品”。早在 1 9 7 7年 日本 政府 就 制定了 再生骨料和再生混凝土使用规范 ， 并相继 在各地建立了以处理废弃混凝土为 主的再生加工 厂， 生产再生水泥和再生骨料 ， 其 中， 生产规模最大 的每 小 时 可加 工 1 0 0 t 。美 国从 2 O世 纪 8 0年 代 开 始研 究将 混 凝 土 废 弃 物 作 为 混 凝 土 的粗 、 细 骨 料 。 美 国的 C Y C L E A N公 司采 用微 波技 术 ， 可 以 1 0 0 的 第 4 O卷 范小平 ： 废弃混凝土再 生利 用技 术及其研 究现状 第 5期 回收利用再生沥青混凝土路面料 ， 其质量与新拌沥 青 混凝 土路 面料基 本 相 同 ， 而成本 可 以降低 1 3， 同 时 节约 了垃 圾清运 费 和处 理 费 ， 大 大减 轻 了城 市 的 环境污染。2 0 0 1年， 可持续发展研究机构( S R L ) 为 再生骨料提供 了环保标 准( E c o l a b e 1 ) 。在德 国， 目前再生 混 凝 土 主要 用 于 公路 工 程 ， 如 德 国 L o w e r S a x o n g的一 条 双层 公 路 采用 了再 生 骨料 混凝 土 ， 公 路 的底层 混凝 土 1 9 c m采 用再 生骨料 混凝 土 。法 国 利用 废混 凝土 和废 砖 生 产 出 了再 生 混凝 土砌 块 ， 其 技 术 指 标 完 全 符 合 与 砖 石 有 关 的 N B N B 2 1 一O 0 1 ( 1 9 9 8 ) 标准 。 1 2我 国研 究应 用现状 我 国对于废 弃混 凝土 的再 生利用 起步 晚于 发达 国家 ， 还处 于起 步探索 阶段 ， 不过 近几 年来政 府对 建 筑 垃圾 的循 环利 用给 予 了高度重 视 。在我 国政府 制 定 的中长期 社会 可持续 发展 战 略 中鼓励 废弃 物 的研 究开发利用 ， 建设部 将 “ 建筑废渣 综合利用 ” 列 于 1 9 9 7年科技 成果 重点 推广项 目。1 9 9 2年 6月 ， 北 京 城建 集 团一公 司先后 在 9万 m 不 同结构 类 型 的 多 层 和高层 建筑 施工 过 程 中 ， 回收 利用 各 种 建 筑废 渣 8 4 0 t ， 用 于砌 筑砂浆 、 内墙 和 顶 棚抹 灰 、 细 石 混凝 土 楼地面和混凝土垫层， 使用面积 达 3万多 m ， 节约 资金 3 5万余元。上海市建筑构件制 品公 司 1 9 9 7 年开 始利 用建筑 工地 爆破 拆 除的基 坑支护 等废 弃混 凝土制作混凝土空心砖 ， 其产 品各项指标 均符合上 海 市标 准 混 凝 土 小 型 空 心 砖 砌 砖 工 程 及 验 收 规 程 ( D B J 0 8 2 0 3 9 3 ) 。2 0 0 5年建设部颁发了 城 市建筑垃圾管理规定， 要 求对建筑垃 圾进行强制 管 理 ， 规 定 “ 任 何 单 位 和个 人 不 得 将 建 筑 垃圾 混人 生活垃圾 ” ， “ 国家鼓励建筑垃圾综合 利用 ， 鼓励建 设 单位 、 施 工 单 位 优 先 采 用 建 筑 垃 圾 综 合 利 用 产 品” ， 这一规定对 国内综合利用建筑垃圾提供 了政 策 的基 石 。进 入 2 1世 纪 以来 ， 我 国 的一 些 企业 建 成 了建 筑 垃 圾 处 理 生 产 线 ， 如 2 0 0 9年 ， 由 郑 州 一 帆机 械 设 备有 限公 司 自主 研 发 的大 型 破 碎 机 生 产 线 建 筑 垃 圾 再 生 骨 料 生 产 线 ( 地 震 灾 区 建 筑 垃 圾 资 源 化 示 范 生 产 线 ) 通 过 国 家 科 技 部 验 收 。 目前 我 国 的一些 大 专 院 校 和科 研 院 所 正 致 力 于 再 生 骨料 和再 生 骨料 混 凝 土 的 研 究 工 作 ， 并 取 得 了 一 些 成 绩 。 2再 生 骨料混 凝 土的环 境评 价 在再 生 混凝 土 的环境 评 价 方 面 ， 武汉 理 工 大学 硅酸盐材料工程教育部重点实验 室进行 了资源 消 耗 、 能 量消耗 和 二氧化 碳排 放量 3方 面研究 。 表 1配制 1 m 混凝土所消耗的资源 ( k g m。 ) 项 目 石灰石 粘 土 铁粉 石子作骨料 用天然 原料 3 7 2 ( 1 0 0 )6 2 0 ( 1 0 0 )1 8 5 ( 1 0 0 )1 8 0 0 ( 1 0 0 ) 用废弃混 凝土作再 3 7 2 ( 1 0 0 )6 2 0 ( 1 0 0 )1 8 5 ( 1 0 0 ) 6 8 2 ( 3 8 ) 生 骨 料 用废弃混 凝土作水 1 4 3 4 ( 3 9 ) 3 7 6 ( 6 1 ) 1 2 1 ( 6 5 ) 6 8 2 ( 3 9 ) 泥原 料 表 2 配制 1 m 混凝土所 消耗 的能耗及所排放 的 C O2 量 能耗 C O 2排放最 ( k g m ) 水泥制造 骨料生产 水 泥制造 骨料生产 合计 用天然 4 2 0 k Wh+ 2 6 0 2 2 5 2 k W h 2 5 4 0 6 2 原料 1 0 0 4 MJ ( 1 0 0 ) 用废弃 混 凝 土 4 2 0 k w h+ 2 6 0 2 2 4 6 k wh 2 5 4 0 6 2 作再 1 0 0 4 MJ ( 1 0 0 ) 生骨料 用废 弃 混凝 土 3 9 k w h+ 2 9 7 6 2 4 6 k w h 2 0 0 7 6 9 作水 9 6 7 6 MJ ( 1 0 0 ) 泥原料 由表 1 2结果 表 明 ， 当利用 废 弃混 凝 土 作再 生 骨料时， 石灰石资源可节省 6 2 ， 而当废弃混凝土用 作制 造水泥 的原 料时 ， 除可 节省 6 2 石灰 石 资源外 ， 还可 节约制 造水 泥 的优 质 石灰 石 6 0 、 粘 土 4 0 和 铁粉 3 5 的资 源 ， 同 时 ， 可 减少 2 0 的 C O ： 排 放量 ， 所以， 再生混凝土有利于保护 自然资源和环境。 3高 品质再 生骨料 混凝 土 技术 简单破碎产生的再生骨料由于颗粒棱角多， 表面 粗糙 ， 组分 中 又含 硬 化水 泥 砂 浆 ( 约 3 0 ) ， 另外 ， 废 弃 混凝土块再 生破 坏 过程 中由于 损伤 积 累会 使再 生 骨料 内部存在大量微裂纹。导致再生骨料孔隙率较 高， 密度较小 ， 吸水性强和骨料强度较低等特点 。 因此 ， 由简单破碎再 生骨料 配制的再 生混凝 土 的力学 性能及耐久性能均劣于天然骨料混凝土， 从而限制 了 再生骨料的工程应用范围。要提高再生骨料 的品质， 必须使废弃 混凝土 中的骨料与胶 凝组 分 的充 分分 离 ， 最大 限度 地剥 离骨 料 表面 的胶 凝组 分 。下 面介 绍几 种典 型的高品质再 生骨料分离技术 。 1 ) 日本 的热 摩 擦 法 。这 种 处 理 流程 包 括 三 个 阶段 ： 预处理 阶段 ： 除去废弃混凝 土中的其他杂 质 ， 用 颚式 破碎 机将 混凝 土块 破 碎 成 4 0 mm直 径 的 8 9 第 5期 范 小 平 ： 废 弃 混 凝 土 再 生 利 用 技 术 及 其 研 究 现 状 第 4 0卷 颗粒； 碾磨阶段 ： 混凝土块在偏心转筒 内旋转 ， 使其 相互碰撞、 摩擦、 碾磨 ， 除去附着于骨料表面的水泥浆 和砂浆 ； 筛分阶段： 最终的材料经过过筛 ， 除去水泥 和砂 浆 等 细 小颗 粒 ， 最后 得 到 的 即为 高性 能 再 生 骨 料 。偏 心旋转碾磨设备 是该处理过程 的核心技术 。 2 ) 德 国废 弃 混 凝 土 的 干 、 湿 干 处 理 技 术 。干 处 理 技术过程大致 分 为两 个 阶段 ： 一 是 预处 理 阶段 ： 原 材料过筛后先使用挑选设备去除废料中的杂质 ， 机将 粒径大于 4 5 m m 的材料 破碎成较小颗粒 ； 再 经过磁性 分离机分离 出铁质 。二是粒组 分化 阶段 ： 首先 将预处 理废料进行二次筛分， 再经过空气分离机将各粒级的 细小杂 质分离 ， 由此就 可得 到不 同粒径 的再 生 骨料 。 用这种方法处理过的再生骨料纯度和质量较高 ， 可满 足工程要求 。湿 处理 技术 原理 是脉 冲 水流 冲 过材 料 混合物， 由于材料密度的不同来去除杂质。 国 内的一些 大专 院校 和科研 院所 在这方 面进 行 了探 索性研 究 ， 取 得 了初步 成果 ， 但对 相应设 备 的开 发还 是一 片空 白。骨 料 的分 离 技 术 ， 应该 有 巨大 的 发展 空 间。 4发展 与展 望 目前 ， 我 国废 弃混凝 土再生 骨料在工程 中 的应用 还很少 ， 废弃混凝土 的资源再生利用 在一 定程度 上受 到 限制 。就 其原 因主要在 于两个方 面 ： 一个 是经济 方 面 的原因 。由于 生产 再生 骨料 的工艺 流程 较 天然 骨 料复 杂 ， 其 生产成本 高于天然骨料 。如果废 弃混凝 土 再 生骨料 的生产要保 持一定 的利润 ， 其销售 价格会高 于天然骨料 ， 因此从经济上很难 被用户接受 ， 缺乏竞争 力 。另一个就是技术上 的原 因。我 国对废弃混凝 土的 开发 利用研究才 处于起步 阶段 ， 还没有 进行系统 的研 究， 缺少较为完善的技术规程、 标准。缺少技术 的支 持， 这也正是制约废弃混凝土再生骨料推广应用的一 个瓶颈 。因此 ， 在现 有 的社 会 、 经济 条件 下 ， 要大 力推 广 和使用废弃 混凝土 再生骨料 ， 需要 得到政府 及有关 部门的大力支持和帮助， 以及相关法律法规作为保障。 参考文献 1 F RO N D I S T O N Y AN N A S S Wa s t e c o n c r e t e a s a g g r e g a t e f o r n e w c o n c r e t e J A C I J o u rna l P r o c e e d i n g s ， 1 9 7 7 ， 7 4( 8 )： 3 7 3 3 7 6 2 李惠强 ， 杜亭 建筑垃圾资源化循环再生骨料混凝 土研 究 J 华 中科技大学学报 ， 2 0 0 1 ( 6 ) 3 肖建庄 ， 孙振平 废弃混 凝土破 碎及再 生工 艺研 究 J 建 筑技 术 ， 2 0 0 5 ， 3 6 ( 2 ) ： 1 4 11 4 4 4 杜婷 ， 李 惠强 混凝 土再 生骨 料强化 试验 研究 J 新型 建筑 材 料 ， 2 0 0 2 ( 3 )： 6 8 【 5 邢锋 ， 冯乃谦 ， 丁建彤 再 生骨料混凝 土 J 混凝 土与水泥 制 品 ， 1 9 9 9( 2)： 1 01 3 ( 上 接 第 7 7页 ) 3 ) 根 据我 国工 程设 计 阶段 造 价 控 制 的 现状 ， 结 合在设计 阶段计价 与控 制的意义进 行 了分 析 ， 提 出 了 优化设 计方案 、 推 行 限额设 计 、 对 中华 女子 学 院教 学 图书综合楼工程设 计阶段进行工 程造价控制 的方 案 。 4 ) 在招投标阶段 ， 提 出了造价控制的重点在招 标文件的编制 、 标底编制 的审核、 合 同的签 订等环 节 ； 提 出了施工 阶段造 价 控制 的方法 ； 最后 提 出结算 阶段 的工 程造 价控 制 的 相关 措 施 方 案 ， 对 有 效控 制 结算价有一定的借鉴作用。 5 ) 分析 产生 “ 三超”的原 因： 投资估算 编制 粗 糙 ， 施工图预算编制不准确 ， 在建设周期 中产生的动 态 因素影 响 ： 如设 备及 材料 价格 的上涨 、 工程 设计 变 更 等 ， 缺乏 系统 的观点 ， 不 重视投 资决 策 阶段 和设 计 阶段 的造价 控制 等原 因 。 综 上 所述 ， 工程 造 价 管理 是 一项 专 业 性 很 强 的 系统工程 ， 从投资决策到竣工决算 ， 以全过程动态管 理 为 手段 、 以经 济为杠 杆 ， 通过 技术 与经济 相 结合 的 方 法 ， 在确 保工 期和 质量 的前提 下 ， 达到 对 工程造价 的有效 控制 。 参 考 文 献 1 朱黎丽 浅谈 我国 目前建设 工程造价全 过程控 制的现状 J 沿 海企业与科技 ， 2 0 0 8 ( 1 0 ) 2 周和生 ， 尹贻林 建设项 目全过程造价 管理 M 天津： 天津大学 出版社 ， 2 0 0 6 3 李宏伟 ， 吴琼 浅议工 程造价全 过程控制 的意义 J 科 技信息 ， 2 0 0 7 ( 1 6 ) 4 刘 伊生 ， 牛永宁 ， 舒宇 ， 等 工程造 价管理 基础理 论与 相关法 规 M 北京： 中国计划 出版社 ， 2 0 0 9 41 3 5 杨洁 浅谈工程项 目的全过程造价控制 J 管理观察 ， 2 0 0 9 ( 0 3 ) 6 何大宁 浅析建设工程各 阶段 中造 价的控制 J 黑龙 江交通科 技 ， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 9 3 9 5 7 马淑敏 浅析 工程造 价控制 的重 点 J 建筑 市场 与招 标投标 ， 2 0 0 6 ( 2 )： 3 53 6 8 许月祥 设计 阶段工程造价 的控制 J 科 技信 息 ， 2 0 0 7 ( 2 3 ) ： 1 2 2 9 刘黎虹 工程 招投 标与合 同管 理 北 京 ： 机 械 工业 出版 社 ： 2 0 0 8 ( 1 ) 1 0 张桂华 浅谈 工程建设造价控制与管理 J 中小企 业管理与科 技 ( 下旬刊) ， 2 0 1 0： 1 2 1 1 2 3 1 1 闰文周 ， 主编 ， 建筑工程造价管理 西安 ： 西安地 图出版社 ， 2 0 0 0