建筑垃圾零废弃高效益资源化及其关键技术

张雄博士教授博士生导师同济大学建筑材料研究所E-mail：[e-mail]2015年9月19日建筑垃圾零废弃高效益资源化方案及其关键技术一、建筑垃圾资源化国策与实施现状二、建筑垃圾零废弃高效益资源化方案三、建筑垃圾零废弃高效益资源化案例报告大纲建筑垃圾零废弃高效益资源化方案及其关键技术四、建筑垃圾资源化前景展望（一）国家政策导向（二）建筑垃圾资源化现状（三）建筑垃圾资源化技术进展一、建筑垃圾资源化国策与实施现状（一）国家政策导向《政府工作报告》：建设美丽中国：节能减排、低碳经济国家发展改革委公告;《中国资源综合利用技术政策大纲》：高效利用大宗废弃资源，建设资源节约型社会：：无害化、无二次污染、低碳工艺；：高利用率、高附加值。一、建筑垃圾资源化国策与实施现状1、国家层面建筑垃圾资源化出台法规国家相关法规《循环经济促进法》《固体废物污染防治法》《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》相关部委相关规定《城市建筑垃圾管理规定》（建设部）《大宗固体废物综合利用实施方案》（发改委）《关于公布资源综合利用企业所得税优惠目录的通知》（财税〔2008〕117号）等等2、地方政府出台地方规定全国北京、上海、重庆、深圳等三十多个大中城市都相继出台的建筑垃圾综合利用的相关扶持政策。如《昆明市城市建筑垃圾管理实施办法》规定，规范性建筑垃圾资源化处理企业可获得政府补助，并可在产品、税收、土地、信贷、供水、供电等方面享受优惠。青岛市《关于做好建筑废弃物综合利用工作的通知》则说，各区政府及市直相关部门应当采取租赁、划拨或买断等方式为建筑废弃物综合利用企业解决项目建设用地。3、政策法规落实状况地方政府重视程度参差不齐：建筑垃圾资源化涉及部门多，需要多部门协同推进。呼吁：国家层面或地方政府为建筑垃圾资源化立法。（二）建筑垃圾资源化现状2014年建筑垃圾排放量达3.0亿吨，年增长5%~10%。我国利用率仅为5%左右。日本、欧美发达国家达到约90%。《“十二五”资源综合利用指导意见》将建筑垃圾列为大宗固体废弃物资源化重点产业。1、国内外建筑垃圾资源化现状国内建筑垃圾资源化现状从前我国在建筑垃圾的管理一直较为薄弱，建筑垃圾基本不经任何处理便被运往郊外或乡村，采用露天堆放的方式进行处置。直到上世纪80年代末、90年代初，我国才陆续在一些大城市开展了对建筑垃圾的资源化工作。国内建筑垃圾资源化现状•低资源化率；•低效益利用；•高二次废弃；国外建筑垃圾资源化现状二战以后，西方发达国家进行了大规模的城市建设，同时引发了建筑垃圾数量的急剧增长。经过几十年的发展，西方各国建筑垃圾处理产业已经进入稳步发展阶段。各国建筑垃圾的利用率普遍较高。北美洲大约1.15亿吨/年建筑垃圾，其中75%被回收利用，有许多建筑商甚至回收建筑垃圾的90%英国的建筑垃圾中：16%用于填埋，25%运出工地用于其他地方，35%在现场破碎后使用，18%破碎后销售到其它地方，1%作为有害垃圾处理。日本从二十世纪八十年代开始利用废弃混凝土生产再生混凝土，十几年前的产量就超过其全国商品混凝土的1/10。特点资源化现状关键难点资源化目标成分复杂波动大；部分废弃物品位低量大资源化率低；部分低品位物再次废弃二次污染。低品位废弃物的综合利用。零废弃高效益建筑垃圾特点与资源化难点（三）建筑垃圾资源化技术进展1、科技经费投入巨大、重复研究多•国家“十一五”“十二五”科技支撑计划项目投入上亿科研经费；•地方政府也重复立项投入科技经费研究；同济大学近年承担相关项目国家十一五支撑计划项目课题：“地震灾区建筑垃圾资源化技术及其示范生产线”国家十一五科技支撑项目课题：“建筑材料与设备系统施工安装关键技术”国家十二五支撑计划项目子课题：“建筑垃圾再生骨料混凝土耐久性研究”上海科委重点项目：“城市建筑废弃物资源化集成与产业化示范研究”上海浦东新区科委重点项目：“建筑垃圾再生骨料应用技术研究”2、技术规范体系初建国外：RILEM标准（国际材料与结构实验联合会）德国标准DIN4226-100英国BRE标准：Digest433日本系列标准：JISA5021:2005JISA5022:2007JISA5023:2006国内：《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T25176-2010）《再生骨料应用技术规程》（JGJ/T240-2011）（一）建筑垃圾零废弃高效益资源化难点分析（二）建筑垃圾高效益资源化方案；（三）建筑垃圾零废弃资源化方案；二、建筑垃圾零废弃高效益资源化方案1建筑垃圾来源、组成与分类2零废弃、高效益资源化难点3零废弃、高效益资源化核心技术问题（一）建筑垃圾零废弃高效益资源化难点分析建筑垃圾改建扩建新建铺设修缮装饰1、建筑垃圾来源、组成与特点（1）建筑垃圾主要来源建筑垃圾主要组成：渣土、砂浆和混凝土、砖瓦、金属、木材、等组成。废弃的旧民居建筑：砖块、瓦砾约占80％，其余为木料、碎玻璃、石灰、粘土渣等；废弃的旧工业、楼宇建筑：混凝土块约占50％～60％，其余为金属、砖块、砌块、塑料制品等。废弃的混凝土道路：混凝土块约占80％～90％。（2）建筑垃圾主要组成根据生成建筑废弃物的建筑活动的性质，国际上通常将其分为五类：即交通工程废弃物、挖掘工程废弃物、拆卸工程废弃物、清理工程废弃物和扩建翻新工程废弃物。按照废弃物可再生性和可利用价值则分三类：（1）可直接利用的材料；（2）可作为再生材料或可用于回收的材料；（3）没有利用价值的废弃物。（3）建筑垃圾分类2、建筑垃圾零废弃高效益、资源化难点破碎加工建筑垃圾再生混凝土再生砂浆墙体材料再生混凝土（1）建筑垃圾资源化主要途径再生粗骨料高品质：强度高、含泥低低品质：强度低、含泥高细粉料高品质：水泥石粉多、含泥低低品质：水泥石粉少、含泥高再生细骨料高品质：含泥低、细粉低低品质：含泥高、细粉高（2）资源化加工后建筑垃圾品质（3）低品质建筑垃圾有害杂质组分与资源化难点高粘土质组分低品质粗骨料：配制低强度等级砼AB含泥量＞５％低品质细骨料：制作低品质墙材BB含泥量＞１０％低品质细粉料：二次废弃填埋CB含泥量＞６０％粘土质组分3、建筑垃圾零废弃、高效益资源化核心技术问题高粘土质细粉料零废弃资源化低品质高含泥再生原料高效益资源化1建筑垃圾低效益资源化原因分析2建筑垃圾高效益资源化技术方案（二）建筑垃圾高效益资源化技术方案（1）建筑垃圾再生产品粘土杂质负作用（2）建筑垃圾再生产品应用技术滞后(3)建筑垃圾资源化生产工艺设备技术滞后1建筑垃圾低效益资源化原因分析（1）建筑垃圾再生产品粘土杂质负作用1）吸附外加剂、导致工作性差；2）影响界面粘结力，导致强度低。含泥量对混凝土坍落度的影响含泥量对混凝土强度的影响1.含泥量增加1%，坍落度下降16mm，28d强度降低1.2MPa；2.含泥量超过7.5%时，影响加剧。185140y=-23.857x+211R²=0.92330501001502002501.534.567.59混凝土坍落度/mm含泥量/%泥砂初始基准初始泥砂1h基准1h23.634.5y=-1.8429x+34.4R²=0.97791520253035401.534.567.59混凝土强度/MPa含泥量/%泥砂7d基准7d泥砂28d基准28d（A）含泥量对混凝土性能的影响•影响因素：对外加剂的吸附作用•表现：工作性差、强度低调整至同等坍落度减水剂掺量和坍落度损失随含泥量的变化调整至同等坍落度后强度随含泥量的变化1.含泥量增加1%则需要额外的0.1%掺量的减水剂来克服泥土的吸附作用。2.当含泥量为9.0%时候，减水剂的掺量达2.8%，比基准组掺量增加40%；3.1h后的坍落度损失也随着含泥量的增加而增加；4.强度表现出下降的趋势，与同配比条件下的强度相比，强度下降速度变缓185140y=0.14x+1.9267R²=0.98472.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.00501001502002501.534.567.59减水剂掺量/%混凝土坍落度/mm含泥量/%泥砂初始基准组初始泥砂1h基准组1h减水剂掺量23.634.51520253035401.534.567.59混凝土强度/MPa含泥量/%泥砂7d基准7d泥砂28d基准28d（B）含泥量对外加剂效果的影响（2）建筑垃圾再生产品应用技术滞后1）标准列出了品质基本指标，未能提供低品质材料应用技术指南；2）应用技术规程只是传统配合比设计的修正版，在实际应用过程中有局限性。《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）混凝土用再生粗骨料2019年11月3日星期日32红框所示为新增指标天然砂石为1.0%《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T25176-2010)混凝土和砂浆用再生细骨料2019年11月3日星期日33相对于天然砂新增指标天然砂采用吸水率再生粗骨料类型I类II类III类配制混凝土允许最大强度等级无限制C40C25（混凝土无抗冻性要求）再生细骨料类型I类II类III类配制混凝土允许最大强度等级C40C25不宜用《再生骨料应用技术规程》（JGJ/T240-2011）注：再生骨料不得用于配制预应力混凝土。《混凝土再生骨料应用技术规程》（JGJ/T240-2011）规定了不同级别的再生粗骨料和再生细骨料所适用的混凝土类别规定了再生混凝土所用原材料的性能要求，包括对再生骨料的要求规定了再生混凝土的性能要求和结构设计取值原则给出了再生混凝土配合比设计方法2019年11月3日星期日35应用技术规程(3)建筑垃圾资源化生产工艺设备技术滞后1）缺乏建筑垃圾资源化产业链工艺设备生产线；2）设备工艺参数受到标准误导脱离应用技术实际；1）缺乏建筑垃圾资源化产业链工艺设备生产线欧美在建筑垃圾资源化利用方面已经有70年以上的成熟经验。日本和韩国有超过40年以上的经验。国内的一些城市也有10年以上的实践经验。但是迄今为止缺乏建筑垃圾资源化产业链工艺设备生产线。建筑垃圾产业链模式建筑垃圾处理产业链是在建筑活动完成（资源价值的大部分转移）之后，通过对副产品（建筑垃圾）进行合理配置和利用，实现建筑垃圾资源残值的开发，即建立回收——加工——再利用一条龙式的产业关联，实现资源价值转移的最大化。建筑垃圾资源化产业链建筑垃圾回收分检产业建筑垃圾初级加工资源化产业再生砂浆产业再生混凝土产业再生墙材产业再生掺合料产业功能外加剂产业2）设备工艺参数受到标准误导脱离应用技术实际A、建筑垃圾再生骨料品质指标局限性；B、建筑垃圾再生产品应用技术规程的局限性高效益资源化方案(1)产业链规划和高效益产品设计(2)建筑垃圾资源化工艺与设备优化(3)资源化产品高效益应用技术与服务平台2建筑垃圾高效益资源化技术方案(1)产业链规划和高效益产品设计1）建筑垃圾资源化产业链延伸规划2）多元化高效益产品设计建筑垃圾初级资源化矿物掺合料产业商品砂浆产业骨料精加工产业预拌混凝土产业混凝土制品产业砂浆功能外加剂产业1）建筑垃圾资源化产业链延伸设计建筑垃圾资源化产业链特征1）产业链长建筑垃圾产业生产方式本身拉长了产业链条。在这一过程中原来被废弃的建筑垃圾由于进行了回收加工和无害处理，增加了生产环节，价值链相应得到延伸，同样的资源创造出更大的价值。2）价值链节点交叉、方向迂回传统产业链通常是线性的，即围绕某一产品进行流水线式的价值传递。建筑垃圾产业模式下，建筑原材料资源的价值利用更加充分，同样的资源为被多次利用，物质循环带来生存迂回，资源的多重开发导致资源的使用价值细分，产业链出现多次交叉。因此，建筑垃圾产业链的形状可能会呈现出网状、环型等特点。建筑垃圾初级资源化2）建筑垃圾资源化多元化产品设计再生骨料系列功能砂浆用细骨料整形精细骨料、。。。。。。功能外加剂砂浆用功能外加剂其它功能外加剂、。。。。。。砂浆、混凝土掺合料水泥混合材、。。。。。。(2)建筑垃圾资源化工艺与设备优化1）资源化产业链成套工艺生产线2）建筑垃圾资源化设备工艺改革1）建筑垃圾资源化产业链成套工艺生产线再生砼专用外加剂生产线再生