廢棄混凝土回收與利用設備的研究

梁松強　于海洋　于藝蓉　武文　郭厚濤

（大連海洋大學，遼寧大連　116023）

廢棄混凝土回收與利用設備的研究

梁松強于海洋*于藝蓉武文郭厚濤

（大連海洋大學，遼寧大連116023）

經(jīng)濟發(fā)展必然帶動相關產(chǎn)業(yè)鏈的迅猛增產(chǎn)，21世紀是建筑市場激增的黃金時期，與此相關的建筑材料也被大規(guī)模生產(chǎn)和改進，混凝土作為建筑行業(yè)必不可少的建筑材料已被廣泛應用于大規(guī)模建設中，與此同時廢舊建筑物拆遷及城區(qū)改造也給人們生活和環(huán)境帶來諸多負面影響。國內外大量研究分析表明，再生混凝土的力學性能與新拌合混凝土相似。再生混凝土的應用可以從源頭上解決廢棄混凝土帶來的眾多問題，從而增加經(jīng)濟效益、社會效益甚至生態(tài)效益，具有良好的開發(fā)應用前景，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。

廢棄混凝土回收利用效益應用前景

我國建筑業(yè)伴隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，對建筑材料的需求日益增加，混凝土成為其最主要的組成部分，并將在將來長時間內保持不可或缺地位。然而在廢舊建筑物拆遷及城區(qū)改造過程中，廢棄混凝土也已經(jīng)成為建筑垃圾中的“頂梁柱”。據(jù)不完全統(tǒng)計，長期積累的廢棄混凝土以高達數(shù)億噸。數(shù)量驚人的廢棄混凝土絕大多數(shù)未經(jīng)任何處理，只是采取露天堆放或運送到鄉(xiāng)村郊區(qū)填埋與地勢低洼之處，此方式不僅消耗大量運輸費用，更為嚴重的是造成環(huán)境污染和資源浪費。不難看出，將這些廢棄混凝土回收再利用，不僅可以節(jié)省天然資源，而且還會減少對環(huán)境健康發(fā)展的損害，促進經(jīng)濟的發(fā)展，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

1　國內外再生混凝土利用現(xiàn)狀

1.1國外情況

對廢棄混凝土再利用的研究最早始于歐洲，美國、日本等一些發(fā)達國家對混凝土再利用的研究起步也比較早。早在1976年，荷蘭等國，成立了“混凝土解體與再利用委員會”，是最早開展再生混凝土研究和應用的國家之一，目前荷蘭的建筑廢棄物回收率近100%；美國自1982年起在ASTMC 33—82《混凝土骨料標準》中，將破碎的水硬性水泥混凝土包含進了粗骨料中，降低了大量建筑成本，同時對能源節(jié)約和環(huán)境保護等方面產(chǎn)生巨大社會效益；日本為再生混凝土的應用提供了相應的技術支持和保障，在1977年就制定了《再生骨料和再生混凝土規(guī)范》，日本對建筑垃圾的再生利用率達70%左右，對廢棄混凝土的利用率更高。

1.2國內情況

我國對廢棄混凝土再利用的研究起步較晚，目前大多處于試驗、謹慎使用階段。但我國政府部門極度重視廢棄混凝土再利用的研究，積極鼓勵在建筑中使用再生材料，并給予了大量資金支持，且取得了相應階段性成果，展現(xiàn)出后發(fā)優(yōu)勢。但從總體上看，我國目前既沒有相關技術指標、規(guī)范，缺乏相關立法政策支持，又沒有改進再生程序復雜、再生利用率低、能源消耗大、產(chǎn)生二次環(huán)境污染等諸多問題，將其進行大規(guī)模應用仍需繼續(xù)研究。

圖1　粉碎系統(tǒng)

圖2　篩分系統(tǒng)

圖3　旋轉扇葉

圖4　篩網(wǎng)

2　廢棄混凝土回收設備簡介

該設備由粉碎系統(tǒng)和設備過濾系統(tǒng)兩部分組成。首先，裝置的粉碎系統(tǒng)采用攪拌機的攪拌原理，使原料在攪拌筒內受連續(xù)螺旋葉片翻滾、推擠及物料間相互磨擦作用下逐漸粉碎。同時將滾篩筒略微傾斜放置，既保證物料在攪拌筒螺旋葉片間滾動磨削下充分離散、篩分，又使其在重力作用下從端口流出。在端口處安裝一個噴霧裝置，裝置噴出的水霧用于凈化因物料在攪拌桶內摩擦翻滾產(chǎn)生的粉塵對外排放，有效的減緩空氣污染。其次，把經(jīng)過粉碎系統(tǒng)流出的不同孔徑大小的混凝土碎塊，流入篩分系統(tǒng)。篩分系統(tǒng)由旋轉葉片和不同粒徑的篩網(wǎng)組成，將粒徑大于15-30mm的作為粗骨料進行回收再利用；粒徑處在1-15mm的作為細骨料回收利用；粒徑小于1mm的作為廢棄水泥顆粒回收；而粒徑大于30mm的廢棄混凝土使其重新回到粉碎系統(tǒng)粉碎，以此反復進行達到廢舊混凝土收集再利用的目的，達到所有廢料零排放。（如圖1-圖4所示：）經(jīng)過此設備對廢棄混凝土的粉碎粉分離處理，才使得廢棄混凝土有了進一步被利用的可能，為廢棄混凝土再利用提供了前提條件，是廢棄混凝土在利用中過程中的第一步，也是尤為重要的一步。

3　廢棄混凝土回收利用的效益分析

建筑行業(yè)的發(fā)展如日中天，混凝土需求量日益加大，進而每年所消耗原材料的數(shù)量觸目驚心，然而地球所能提供的天然原材料的數(shù)量極其有限。如果毫無節(jié)制的開采天然原材料雖然在短時間內滿足了供給需求，但是長此以往，必定會對自然環(huán)境造成破壞。到目前為止，部分地區(qū)由于過度開采自然資源引起了水土流失、土地荒漠化、土壤腐蝕等自然災害。同時生產(chǎn)混凝土需要消耗大量水泥和石子細砂等骨料，而生產(chǎn)水泥要排放大量二氧化碳、硫化物、氮化物及其他有害物，對PM2.5的產(chǎn)生起到了“舉足輕重”的作用。廢棄混凝土再利用，不僅可以節(jié)省天然資源、減輕空氣污染，更重要的是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

4　廢棄混凝土再利用的應用前景

人們對環(huán)境保護、資源節(jié)約、廢棄物循環(huán)再利用意識的增強，廢棄混凝土的再利用將逐漸成為一種趨勢，再生混凝土所應用的范圍也將會越來越寬闊。

4.1混凝土再生水泥

廢棄混凝土中含有大量硬化的水泥顆粒，將其分離出來經(jīng)過一定處理就能產(chǎn)生再生水泥。2004年韓國“利福姆系統(tǒng)”公司研發(fā)出此項技術：其技術的核心是將廢棄混凝土中的水泥顆粒與粗細骨料、鋼筋等分離出來， 然后在700℃的高溫下對水泥顆粒進行加熱處理，同時加入特殊的添加劑， 便可生產(chǎn)出再生水泥。實驗表明，這種再生水泥的性質與普通水泥性質基本相同，其強度可達到規(guī)范的要求。其生產(chǎn)成本較低、符合循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式

4.2路面基層、底基層

眾所周知，道路基層、底基層對拌合骨料強度要求比較低，而經(jīng)過粉碎處理后的再生混凝土骨料表面裂紋多，混雜雜質，且強度相對較低，但應用于路面底層、底基層卻能恰到好處的發(fā)揮其吸水率好，壓縮性強的優(yōu)點，又可以節(jié)省天然骨料的應用，以免造成材料的浪費。大量試驗數(shù)據(jù)證明，再生混凝土骨料可以恰到好處的應用于道路的墊層中。如果級配良好的混凝土再生骨料也可用于配制路面混凝土拌合骨料。

4.3再生混凝土多孔空心磚

經(jīng)粉碎等處理后的再生混凝土骨料，其表面產(chǎn)生眾多細微裂紋使其強的有所下降，不適合用作高強度等級的混凝土中。但將其中加入水泥、石灰、添加劑等拌合，可用來形成框架結構填充墻所采用的多孔空心磚。再生混凝土生產(chǎn)的多孔空心磚與傳統(tǒng)的粘土磚性能極為相似，而其生產(chǎn)工藝較為簡單、密度小、質量輕，所用原料無需破壞耕地，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保優(yōu)勢。

5　結語

我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展帶動城市化進程不斷加進，隨著建筑產(chǎn)業(yè)GDP比重不斷提高，廢棄混凝土的產(chǎn)生量的持續(xù)增加勢在必行，廢棄混凝土問題刻不容緩。因此，將廢棄混凝土通過再生設備進行批量化再生處理、重新利用，不僅具有良好的社會、經(jīng)濟效益。更重要的是，廢棄混凝土的再生利用可以減輕環(huán)境污染、減少資源浪費，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。

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梁松強（1993—），男，遼寧燈塔人，大連海洋大學本科在讀，研究方向：港口航道與海岸工程。

于海洋（1980—），男，黑龍江肇東人，碩士，講師，研究方向：土木工程。Email：yhy@dlou.edu.cn。