建筑垃圾资源化利用关键技术

建筑垃圾资源化利用关键技术青岛理工大学李秋义2013年11月昆明主要内容一、建筑垃圾再生利用的必要性二、建筑垃圾的预处理技术三、再生骨料强化的必要性四、《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010)五、《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T25176-2010)六、《再生骨料应用技术规程》简介七、再生混凝土配合比设计的关键技术八、建筑垃圾全组分利用问题建筑废弃物的定义根据我国《城市建筑垃圾和工程渣土管理规定》(修订稿)》的规定，建筑废弃物（即建筑垃圾）是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物等进行建设、拆迁、修缮及居民装饰房屋过程中所产生的余泥、余渣、泥浆及其他废弃物。建筑废弃物是城市垃圾的主要组成部分，约占城市垃圾总量的30%-40%一、建筑垃圾再生利用的必要性建筑物拆除现场汶川地震形成的建筑垃圾国内外研究现状国外发达国家建筑垃圾资源化利用率在70~90%，且制订了较为系统的标准体系；我国对建筑垃圾资源化利用中的若干个关键节点问题进行了研究，并制订了几部规范；针对全面实现建筑垃圾资源化有许多关键技术亟待解决，缺乏成套实用的核心技术和装备；没有形成完整的标准体系和相应的政策法规；缺乏建筑垃圾资源化利用的示范产业基地。砌体结构拆除物混凝土结构拆除物图1-3地下结构拆除物图1-4未及时回收的建筑垃圾地下结构拆除物未及时回收的建筑垃圾二、建筑垃圾预处理技术1、成分的复杂性（a）美国（b）香港（a）按重量计（b）按体积计我国大陆建筑物拆除垃圾的组成不同结构体系的建筑物拆除后产生的建筑垃圾组成2、预处理的主要内容除土除轻物质建筑垃圾中砖类物质的初步分离3、预处理的主要方法除土—筛分法、水洗法除轻物质—风选法、水选法砖类物质的初步分离—水力选矿法等1.再生骨料生产制备工艺混凝土块破碎机物理强化设备破碎过程传送带传送带强化过程筛分过程5mm~25mm振动筛5mm以下再生细骨料5－25mm再生粗骨料三、再生骨料强化的必要性简单破碎再生骨料颗粒棱角多，表面粗糙，表面附着有硬化水泥砂浆，再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生骨料的孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、压碎指标高等不同强度等级混凝土通过简单破碎与筛分制备出的再生骨料性能差异很大，产品的质量离散性也较大，不利于产品的推广应用简单破碎再生骨料混凝土用水量较大、强度低、弹性模量低，抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能也低于普通混凝土为了提高再生混凝土的性能，须对再生骨料强化处理2.再生骨料强化的必要性化学强化法指采用不同性质的材料（如聚合物、有机硅防水剂、纯水泥浆、水泥外掺Kim粉、水泥外掺一级粉煤灰等）对再生骨料进行浸渍、淋洗、干燥等处理，使再生骨料得到强化的方法。机械强化法包括机械研磨法(立式偏心研磨法、卧式回转研磨法)和加热研磨法和颗粒整形法。3.再生骨料强化方法立式偏心研磨装置的外筒内直径为72cm，内部的高速旋转的偏心轮的直径为66cm。预先处理破碎好的物料进入到内外装置间的空腔后，受到高速旋转的偏心轮的研磨作用，使得黏附在骨料表面的水泥砂浆脱落项目原骨料再生骨料表观密度（g/cm3）2.532.46吸水率（﹪）1.262.75立式偏心装置研磨法该设备类似于倾斜布置的螺旋输送机，只是将螺旋叶片改造成带有研磨块的螺旋带，在机壳内壁上也布置着大量的耐磨衬板，并且在螺旋带的顶端装有与螺旋带转向相反的锥形体，以增加对物料的研磨作用。项目原骨料再生骨料表观密度（g/cm3）2.552.53吸水率（﹪）1.551.85卧式回转研磨法加热研磨法作用机理加熱処理すりもみ処理コンクリート塊脱水によるセセメントペーストの選択的加热处理研磨处理混凝土块水泥石脱水脆化水泥石被去除ｺﾝｸﾘｰﾄ塊微粉再生再骨材再生粗骨材充填型加熱装置一次装置二次すりもみ装置振動篩混凝土块微粉再生细骨料再生粗骨料加热装置一次研磨二次研磨振动筛加热研磨法生产过程加热研磨法项目粗骨料细骨料原骨料表观密度（g/cm3）2.622.62吸水率（﹪）0.841.06再生骨料表观密度（g/cm3）2.592.52吸水率（﹪）1.322.61颗粒整形强化新工艺青岛理工大学2005年首次提出了利用高速（线速度≥80m/s）运动的再生骨料之间的反复相互冲击与摩擦作用，有效地打掉较为突出的棱角和除去颗粒表面所附着的砂浆和水泥石的一种新技术，有效地解决了再生骨料的强化问题。简单破碎再生细骨料简单破碎再生粗骨料颗粒整形再生细骨料颗粒整形再生粗骨料再生骨料基本性能比较项目细骨料粗骨料天然骨料简单破碎颗粒整形天然骨料简单破碎颗粒整形堆积密度(kg/m3)161512251425133011951335密实密度(kg/m3)173513651560148013551525表观密度(g/cm3)2.662.442.512.652.562.59空隙率0.3930.4980.4320.4980.5330.485吸水率（%）0.858.37.31.64.72.9压碎指标（%）5.815.89.4针片状颗粒含量（%）6.55.11.5四、《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010)简介制定再生骨料标准，可以为再生骨料的生产、应用提供必要的质量技术法规为再生骨料产品提供可靠的质量保障，引导、规范再生骨料的研发和生产，促进再生骨料的性能质量提升，加快再生骨料产业化进程为废混凝土等建筑垃圾的资源化利用提供技术支撑根据国标委计函[2007]21号文，《混凝土用再生粗骨料标准》（GB/T25177-2010）由中国建筑科学研究院、青岛理工大学、同济大学等单位负责编制日本再生骨料技术标准注：＊1表中的杂质含量是废砖、废玻璃、废木片、废塑料片等各类杂质总和。再生骨料技术标准再生骨料H(JISA5201)再生骨料M(JISA5022付属A)再生骨料L(JISA5023付属A)干表观密度(kg/m3)2500以上2300以上—吸水率（%）3.0以下5.0以下7.0以下填充率（%）55以上55以上—颗粒级配标准粒度标准粒度(5~20)标准粒度微粒含量（%）1.0以下1.5以下2.0以下磨耗损失率（%）35以下——杂质含量＊1（%）3.0以下3.0以下—碱骨料反应无害无害无害氯化物含量（%）0.04以下0.04以下0.04以下1.国外相关标准简介韩国再生骨料技术标准再生骨料技术标准粗骨料1级2级3级干表观密度(kg/m3)2200以上2200以上2200以上吸水率（%）3.0以下5.0以下7.0以下微粒含量＊1（%）1.5以下1.5以下1.5以下安定性（%）12以下＊212以下＊2—填充率（%）55以上55以上55以上磨耗损失（%）40以下40以下40以下注：＊10.08mm筛通过量＊2建设交通部《建筑废弃物处理及再利用要领》中的质量标准丹麦再生骨料技术标准再生骨料技术标准GP1GP2试验方法干表观密度(kg/m3)2200以上1800以上DS405.2密度＜2200kg/m3含量（%）10以下—DS405.4密度＜1800kg/m3含量（%）1以下5以下DS405.4密度＜1000kg/m3含量（%）0.5以下2以下DS405.4氯化物含量（%）＊1＊1DS423.19全材料吸水率（%）＊1＊1DS405.2粒度分布＊1＊1DS405.9注：＊1没有限定具体数值，但该项目必须测定。德国再生骨料技术标准再生骨料技术标准Type1废混凝土Type2建筑构件破碎材料Type3废砌筑材料Type4其它混合材混凝土和骨料含量（%）90以上70以上20以下80以上砖，非多孔砌块含量（%）10以下30以下80以上石灰石含量（%）5以下矿物成分（%）2以下3以下5以下20以下沥青含量（%）1以下1以下1以下杂质含量（%）0.2以下0.5以下0.5以下1以下饱和面干表观密度（kg/m3）2000以上1800以上1500以上饱和面干表观密度的变动范围（kg/m3）±150——吸水率（%）10以下15以下20以下—1范围本标准规定了混凝土用再生粗骨料的术语和定义、分类和规格、要求、试验方法、检验规则、标志、储存和运输。本标准适用于配制混凝土的再生粗骨料。3新术语3.1混凝土用再生粗骨料：由建（构）筑废物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成，用于配制混凝土的、粒径大于4.75mm的颗粒。3.2微粉含量：混凝土用再生粗骨料中粒径小于75μm的颗粒含量。3.9杂物：混凝土用再生粗骨料中除混凝土、砂浆、砖瓦和石之外的其它物质。2.GB/T25177-2010解读4分类和规格4.1分类混凝土用再生粗骨料（以下简称再生粗骨料）按性能要求可分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。4.2规格再生粗骨料按粒径尺寸分为连续粒级和单粒级。连续粒级分为5mm～16mm、5mm～20mm、5mm～25mm和5mm～31.5mm四种规格，单粒级分为5mm～10mm、10mm～20mm和16mm～31.5mm三种规格。5要求项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类颗粒级配(最大粒级不大于31.5mm)合格合格合格有机物含量（比色法）合格合格合格碱集料反应合格合格合格表观密度/（kg/m3），＞245023502250空隙率/%，＜475053坚固性（质量损失）/%，＜5.010.015.0硫化物及硫酸盐含量（按SO3质量计）/%，＜2.02.02.0氯化物（以氯离子质量计）/%，＜0.060.060.06杂物含量/%，＜1.01.01.0压碎指标/%，＜122030微粉含量（按质量计）/%，＜1.02.03.0泥块含量（按质量计）/%，＜0.50.71.0吸水率（按质量计）/%，＜3.05.08.0针片状颗粒含量（按质量计）/%，＜101010五、《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T25176-2010)简介由中国建筑科学研究院、青岛理工大学、中国建筑材料科学研究总院等单位负责编制与国标《建筑用砂》(GB/T14684-2001相比，除了对细骨料的颗粒级配、泥块含量、有害物质、坚固性、表观密度、堆积密度、空隙率、碱集料反应性能等提出技术指标要求外，还根据再生细骨料的特点增加了再生细骨料的再生胶砂需水量比、再生胶砂强度比两项新技术指标。国标GB/T14684-2001中的含泥量和石粉含量在该标准中以微粉含量来代替。注：＊1表中的杂质含量是废砖、废玻璃、废木片、废塑料片等各类杂质总和。再生骨料技术标准再生骨料H(JISA5201)再生骨料M(JISA5022付属A)再生骨料L(JISA5023付属A)干表观密度(kg/m3)2500以上2200以上—吸水率（%）3.5以下7.0以下13.0以下填充率（%）53以上53以上—颗粒级配标准粒度标准粒度JISA5023付属A微粒含量（%）7.0以下7.0以下—磨耗损失率（%）———杂质含量＊1（%）———碱骨料反应无害无害无害氯化物含量（%）0.04以下0.04以下0.04以下1.国外相关标准简介（日、韩标准）日本再生细骨料技术标准韩国再生骨料技术标准再生骨料技术标准细骨料1级2级干表观密度(kg/m3)2200以上2200以上吸水率（%）5.0以下10以下微粒含量＊1（%）5以下5以下安定性（%）10以下＊26以下＊2填充率（%）53以上53以上磨耗损失（%）——注：＊10.08mm筛通过量。＊2建设交通部《建筑废弃物处理及再利用要领》中的质量标准。1范围本标准规定了混凝土和砂浆用再生细骨料的术语和定义、分类和规格、要求、试验方法、检验规则、标志、储存和运输。本标准适用于配制混凝土和砂浆的再生细骨料。2.GB/T25177-2010解读3术语和定义3.1混凝土和砂浆用再生细骨料：由建（构）筑废物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成，用于配制混凝土和砂浆的粒径不大于4.75mm的颗粒。3.2微粉含量：再生细骨料中粒径小于75μm的颗粒含量。3.8再生胶砂：按照本标准规定的方法，用再生细骨料、水泥和水制备的砂浆。3.9基准胶砂：按照本标准规定的方法，用标准砂、水泥和水制备的砂浆。3.10再生胶砂