利用建筑垃圾生产新型墙材技术研究.pdf

连云港职业技术学院学报20圆3 年第 1 期墙体材料行业是我国最大的固体大宗废弃物综合资源化循环利用行业，截至 2020 年，我国建筑建设领域每年产生的建筑垃圾超过 15 亿吨，占城市垃圾总量的 70%，但其资源利用率不足 10%1。据连云港市绿色建材发展中心统计，2022 年连云港市生产新型墙材 27.29 亿块标砖，综合利用各类固体废弃物205.81 万吨。连云港市生产墙体材料所利用的废渣绝大部分为工业废渣，如粉煤灰、煤矸石、工业副产石膏、尾矿渣等。经过多年的发展，利用工业废渣生产墙体材料的方式以及墙体材料中废渣所占比例已基本稳定。连云港市由于自身资源所限，可用于生产墙体材料的工业废渣较少，除了粉煤灰可由本地的江苏新海发电有限公司提供外，其他的工业废渣都需要从外地购入。目前，连云港市对山石资源保护力度加大，墙体材料生产企业原料成本不断提升。同时，随着“双碳”目标的推进实施，绿色建筑和绿色建材对墙体材料行业发展提出了更高的要求，装配式混凝土结构预制构件对工业废渣需求量急剧减少，墙体材料的生产急需寻找新的替代原料。近年来，城市的发展推动建筑物不断更新，建筑垃圾的处理将逐渐成为每个城市急需解决的问题。1连云港市建筑垃圾循环利用现状1.1连云港市建筑垃圾产出及消耗情况近年来，房地产市场总体上呈现下行态势，据连云港市城管部门统计数据，2019 年至 2022 年上半年，全市共产出建筑垃圾约 277 万吨，已经消化 260万吨，主要用于回填，部分进行资源化再利用。目前市内已有南城装潢垃圾资源化利用场、徐圩新区建筑垃圾资源化综合处理中心等多个建筑垃圾专门回收利用机构。2021 年建成海州区装潢垃圾全链条监管处置体系，并获批江苏省住房和城市建设厅“2021 年城市生活垃圾分类和治理创新重点项目”。截至 2021年，全市已建成运行建筑垃圾资源化利用场 5 个，当年处理建筑垃圾 70 余万吨。1.2连云港市墙材企业利用建筑垃圾现状目前，连云港市有两家墙体材料生产企业已建成建筑垃圾循环利用专用生产线，另有两家企业具备利用建筑垃圾作为掺料生产墙体材料能力，四家企业设计处理建筑垃圾能力合计 115 万吨/年，2021 年实际处理建筑垃圾约 33 万吨（见表 1）。表 12021 年连云港市墙材企业消纳建筑垃圾情况2建筑垃圾的定义及预处理建筑垃圾是指施工、建设单位或个人对各类建筑物、构筑物等进行建设、修缮、拆迁及房屋装饰过程中所产生的各种废弃物，建筑垃圾按照来源可分为旧建筑物拆除、道路开挖、土地开挖、建材生产和建筑施工垃圾五类，主要由混凝土块、砖瓦碎块、渣土、废砂浆、碎石块、废金属、废竹木、废塑料、沥青块等组成2。建企业名称设计处理建筑垃圾能力（万吨/年）2021 年处理建筑垃圾量（万吨）灌南县华为建材有限公司5010连云港维哲新型保温墙材有限公司258灌南县雄兴新型建材厂104灌云县伊星新型节能墙体材料3011合计11533*收稿日期：2022-10-26利用建筑垃圾生产新型墙材技术研究崔文琦，王瑞（连云港市绿色建材发展中心，江苏 连云港 222002）摘要：随着社会经济的发展，建筑垃圾的回收处理成为城市发展急需解决的问题。目前，建筑垃圾再生利用成为建筑材料是解决这一问题的有效途径。从连云港市墙体材料生产企业循环利用建筑垃圾现状入手，总结了省内外先进经验，探讨利用建筑垃圾生产墙体材料的技术及所面临的问题，提出搭建产业链条、加强政策扶持、推进技术创新、扩大应用场景等对策建议。关键词：建筑垃圾；墙体材料；再生利用中图分类号：TU522文献标志码：A文章编号：1009-4318（2023）01-0006-04钱清华，桂玉梅，高慧：治疗肺动脉高压新药 Selexipag 的研究进展第 36 卷第 1 期2023 年 3 月连云港职业技术学院学报Journal of Lianyungang Technical CollegeVol.36 No.1Mar.2023第 36 卷第 1 期筑垃圾经过除杂、破碎、筛分等预处理程序后，分选出混杂的有机质，交由专门的焚烧发电厂进行焚烧发电，从而达到无害化处理目的。金属、塑料、玻璃等材料可直接再生利用。建筑垃圾中占主要成分的砖瓦石块、混凝土块等进行后续粉碎筛分，生成粒径等级不同的石子、砂粒、石粉等建材原料，可广泛应用于混凝土类、烧结类墙体材料以及砂浆、混凝土的生产之中，达到再利用的效果。破碎是建筑垃圾预处理技术的核心内容，工艺过程不仅影响设备的生产能力及能源消耗，还影响到建筑垃圾再生骨料产品的粒形、粒度分布、粉料率等，最终影响生产线的经济效益3。建筑固废垃圾的物料硬度中等偏软，表面裂缝较多，一般有挤压式破碎和冲击式破碎两种处理方法。筛分也是建筑垃圾资源化预处理的重要环节，包括建筑垃圾中渣土等杂物的筛分分离和破碎后再生骨料分级筛分，常用设备包括振动筛、滚筒筛、棒条筛等。分选除杂包括人工和机械分选两种，机械分选主要包括风选、磁选、水力浮选等，根据建筑垃圾中杂物在尺寸、磁性、比重等物理特性的不同进行高效分离；人工分选主要针对非磁性金属、玻璃、陶瓷等杂物。在预处理过程中，因建筑固废垃圾中所含杂质种类繁多，除杂过程往往是多种分选方法并用。3利用建筑垃圾生产墙材的方式3.1混凝土类墙材对建筑垃圾的消纳方式墙体材料生产企业将破碎后的建筑垃圾按照粒径分成 3 个等级，其中粒径在 1.52.5cm 的约占总量的 40%，用于生产商品混凝土；粒径 0.81.5cm 的约占 30%，用作混凝土墙材产品的粗骨料；粒径在 0.8cm以下的约占 30%，用作混凝土墙材产品的细骨料。分解后的粗、细骨料需要满足以下要求：堆积密度大于1 100kg/m3，表观密度大于 2 200kg/m3，空隙率小于50%，泥块含量小于 3%，轻物质含量小于 1%，再经过检测，确定其各方面性能符合标准规范要求后，可代替天然材料生产混凝土砌块（砖）。墙材制作过程中利用水泥作为胶凝材料，将粗、细骨料按照比例通过 JS2000 型强制式单卧轴混凝土搅拌机进行充分混合，水泥、粗骨料、细骨料比例约为14.5：17.5：68，其中再生粗、细骨料分别占粗、细骨料比例约 30%；再经过 QFT12-15 混凝土砌块成型机振动成型处理之后形成混凝土砖。利用该技术方法生产的非承重混凝土空心砖抗压强度平均值 10.3MPa，单块最小值 10.1 MPa，表观密度 1 400 kg/m3，相对含水率达到 25.7%，符合国家标准 非承重混凝土空心砖（GB/T 24492-2009）要求。3.2烧结类墙材对建筑垃圾的消纳方式墙体材料生产企业的建筑垃圾再生产品大部分用于外销，只保留石粉用于制作烧结类墙体材料。连云港市东海县某企业生产的烧结砖原料中，石粉掺入量为 20%，其他原材料分别为：页岩 30%、煤矸石 40%、淤泥 10%。原料充分混合并经陈化后，送入挤压成型机制成规定尺寸的砖坯，自然干燥 24h 后送入隧道窑烧成。利用该技术方法生产的烧结多孔砖抗压强度平均值 11.2MPa，强度标准值 9.2MPa，密度 995 kg/m3，吸水率 17.7%，符合国家标准 烧结多孔砖和多孔砌块（GB/T 13544-2011）要求。但是该企业建筑垃圾破碎分解的产品中，可供自身烧结砖生产直接使用的石粉占比不到 20%，且大部分为再生石子（按照粒径分为23.5cm、12cm 两个等级），企业建筑垃圾循环利用项目营业收入主要来自石子的对外销售，对产品的再利用率并不高。3.3装配式预制构件对建筑垃圾的利用2020 年，张宗楼4提出建筑垃圾再生骨料在普通混凝土及高强混凝土构件正常生产中，再生粗、细骨料对天然骨料的 100%替代，其破碎模式的较大特征是还原了天然河沙及鹅卵石的形成过程，依靠各种大小块的骨料相互碰撞研磨，以石打石的工艺全程水洗和翻滚碰撞研磨，以实现对再生骨料的整形。连云港市目前还没有循环利用建筑垃圾生产装配式混凝土结构预制构件的项目，这也不失为装配式建筑材料转型升级的一个方向，可以进一步推动低碳原料替代，加强再生资源的循环利用。4循环利用建筑垃圾生产墙体材料面临的问题4.1企业循环利用建筑垃圾成本较高目前连云港市建筑垃圾总量较少，主要作为路基、建筑垫层使用，流入墙材行业总量较少且售价较高，新墙材企业自行收集的建筑废弃物来源不稳定。已建成建筑垃圾循环利用生产线的两家新墙材生产企业因原材料不足，产线运行时间基本在 2 个月左右，收益增长缓慢，难以在短期内收回项目建设成本。由于成本原因，连云港市墙材企业的建筑垃圾循环利用生产线机械化自动化程度都比较低，仅利用电磁铁进行金属磁选，其余垃圾成分的分选全部依靠人工，而风选、水力浮选等先进措施未能得到应用。同时，由于信息不对称，墙材企业需要自行寻找收集建筑垃圾，来源时多时少，原材料得不到保障，这对企业发展再生资源循环利用的积极性造成很大打击，整个行业的发展一直处于初级阶段。崔文琦，王瑞：利用建筑垃圾生产新型墙材技术研究7连云港职业技术学院学报20圆3 年第 1 期4.2缺少明确的政策扶持或资金支持连云港市对于建筑垃圾的规范管理出台了相关的政策，但对于循环利用项目一直没有扶持鼓励的措施，目前建筑废弃物处理大都是企业的自发行为。江苏省墙体材料产业发展导向（2019 年）将消纳利用当地建筑垃圾做再生骨料的混凝土砌块（砖）和自保温混凝土复合砌块（砖）列入鼓励发展的墙体材料产品。2019 年，南京市建筑垃圾资源化利用管理办法明确指出政府投资工程应优先使用再生产品，鼓励市场主体对建筑垃圾资源化利用；建筑垃圾资源化利用企业按照相关规定享受财政补贴和税收减免优惠。相比而言，连云港市在这方面的措施出台还较为滞后。4.3建筑垃圾循环利用的技术理念不够先进墙体材料的生产中对原材料的性能有明确的要求，例如混凝土砌块，要求原料中的再生细骨料和再生粗骨料分别符合 GB/T 25176-2010、GB/T 25177-2010 的规定，对骨料的粒径、吸水率、坚固性等都有严格的数值要求。调研发现，有企业提出粉碎的建筑垃圾有时在吸水率方面达不到混凝土砌块的使用要求，只能将生产的石子进一步细化。连云港市墙体材料中高端产品一直较少，与生产技术较发达地区有一定差距，高层次人才储备不足，企业的很多科研项目要借助外地高校的力量，本土项目突破难度大。5推进建筑垃圾资源化利用的对策建议5.1搭建产业链条，避免无效资产投入连云港市各县区基本都已经建成专门的建筑垃圾回收利用机构，建筑垃圾处理能力已经满足目前的需求。大多数自行处理建筑垃圾的墙材企业产线利润均为负，只有个别墙材企业的产线因工序简单、投资较少，直接将建筑垃圾简单破碎后用做混凝土砌块的骨料，加之整个企业产能较小，反而能够取得利润。因此，墙体材料管理部门要与建筑垃圾管理部门加强对接，推动搭建“移动（现场处理）+固定处理（资源化利用）+填埋处理”并存的建筑垃圾处理模式5，提高新墙材企业建筑垃圾分解产品的供应保障，形成较完整的产业链；同时，指导企业认真分析原材料市场情况，避免盲目上线建筑垃圾分解项目，降低投资成本。5.2加强政策扶持，推进行业良性发展建筑废弃物资源化再利用是个系统工程，涉及法律、监管、收集、生产、销售、应用等一系列环节以及城管、发改、工信、住建等多个部门，需要发挥相关政府部门的作用合力推进。2021 年，国家发改委、工信部等 10 部门联合印发 关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见（发改环资 2021 381 号），指出要推动建筑垃圾综合利用产品应用，鼓励建筑垃圾再生骨料及制品在建筑工程和道路工程中的应用，不断提高利用质量、扩大资源化利用规模。长沙市政府2017 年出台的长沙市建筑垃圾资源化利用管理办法（长政办发 2017 20 号）要求，处置企业可在建筑垃圾运输抵达并完成处置后，向住房城乡建设部门申请建筑垃圾处置费用补贴；补贴资金按实际处置的建筑垃圾数量核算，核算及资金拨付工作由住房城乡建设部门牵头，财政、城管执法部门配合；补贴标准为3.0 元/立方米，补贴费用从收取的建筑垃圾处置费中列支。由此可见，要进一步推动建筑垃圾的循环利用，需要依靠政府的顶层设计，多部门联动配合，制定出台相关鼓励政策，加大推广应用力度，提供一定资金支持或税收优惠；在建筑垃圾售价、供应、运输等方面为墙材生产企业提供便利，才能从建筑废弃物产生源头、再生原料和再生产品生产、工程应用等各个环节确保建筑废弃物的有效利用。5.3推进技术创新，提升企业经济效益建筑垃圾循环利用作为一个新兴的行业，赋予建筑垃圾极高的附加值，在理论、技术等方面还有很大的提升空间，市场前景也极为广阔。墙体材料作为一个历史悠久的生产行业，粗、大、笨是其长期以来形成的特点，企业本身高层次人才缺乏导致技术创新能力薄弱。墙体材料对建筑垃圾的循环利用，需要政府部门、企业、高校、科研院所加深合作，研发改进新工艺新技术，提高建筑垃圾的利用效率。政府部门要发挥好联系纽带作用，着力推动本土校企合作，在提升建筑垃圾资源化利用的同时，培育大量的实践人才，为实现技术经济良性循环打好基础。5.4积极拓展思路，不断扩大应用场景2022 年，广州市出台了地方标准 建筑垃圾循环利用技术规范（DB4401/T 162-2022），响应“无废城市”理念，将建筑垃圾循环利用纳入市循环经济产业发展战略，对建筑垃圾循环利用项目的建设要求、生产工艺与技术设备、绿色节能与低碳环保要求、安全生产等方面提出明确要求。该技术规范细化并完善了建筑废弃物再生产品性能和应用要求，指出利用建筑垃圾或再生骨料和再生微粉生产的免烧环保砖和砌块还包括地面砖、透水砖等。墙体材料生产设备稍加改造即可生产市政用砖，但连云港市墙材企业目前向该方面转型的意愿不强烈。在当前建筑业市场较为低迷的形势下，相关管理部门需要引导企业扩宽思路，开发步道砖、路牙石等多种产品，逆势而上寻求突破，提高企业经济效益。8第 36 卷第 1 期Research on the Technology of Producing NewWall Materials with Construction WasteCUI Wenqi，WANG Rui（Lianyungang Green Building Materials Development Center，Lianyungang 222002，China）Abstract:With the development of social economy，the recycling of construction waste has become an urgentproblem for urban development.At present，recycling construction waste into building materials is an effective wayto solve this problem.Starting from the current situation of recycling construction waste in Lianyungang s wallmaterial producing enterprises，this paper summarizes the advanced experience both in and out of the province,discusses the technology and problems，and puts forward some countermeasures and suggestions such as building anindustrial chain,strengthening policy support，promoting technological innovation，and expanding applicationscenarios.Key words:construction waste；wall material；recycling崔文琦，王瑞：利用建筑垃圾生产新型墙材技术研究6讨论当前，墙材企业对建筑垃圾的循环利用已经取得实际成果，但是还存在成本较高、缺少政策资金扶持、技术理念不够先进等问题，需要从产业链、政策扶持、技术创新、市场应用等多方面加以引导完善，在有效处理建筑垃圾的同时，推进墙体材料行业绿色化、高质量发展。参考文献：1时乐.我国建筑垃圾现状分析及其资源化利用进程发展J.建材与装饰，2020（10）：161-162.2安玉华，丛军辉.建筑垃圾在墙材产业中的循环利用J.门窗，2017(2)：222-223.3王信鸽，何廷树，张凯峰，等.建筑垃圾资源化利用技术研究现状J.商品混凝土，2018（10）：40-42.4张宗楼.建筑垃圾在装配式建筑结构中的应用研究J.住宅与房地产，2020(11)：74-76.5丁冠豪，王显路.我国建筑垃圾资源化利用现状J.北方环境，2017(10)：52+60.作者简介：崔文琦（1984-），男，江苏连云港人，连云港市绿色建材发展中心中级工程师，主要从事新型墙体材料方面的研究。9