廣東省建筑垃圾再生粗骨料生產與技術指標調查

鄒桂蓮+周浩浩+彭超杰

摘要：選取廣東省四家有代表性的再生骨料廠，比較不同廠家、不同工藝的再生粗骨料以及天然骨料的技術指標，了解再生粗骨料質量的整體水平，分析影響再生骨料密度、吸水率、顆粒級配、含泥量、壓碎值、磨耗值等關鍵指標的主要因素。結果表明：通過建筑垃圾分類、改進處理工藝，減少紅磚等低強度材料以及再生骨料表面附著的砂漿，可以提高再生骨料質量等級，只有物盡其用，才能更好地發揮經濟效益與環保效益。

關鍵詞：再生粗骨料；建筑垃圾；路用技術指標；破碎生產工藝

中圖分類號：U414.1文獻標志碼：B

Abstract： Four typical recycled aggregate plants in Guangdong Province were chosen to investigate the construction and demolition waste （CDW）. The technical indicators of various recycled coarse aggregates （RCA） and natural aggregate were studied comparatively in order to understand the overall level of RCA quality. Main factors that affect key indicators such as recycled aggregate density， water absorption， particle size distribution， mud content， crushing value and wear value were analyzed. It shows that reasonable CDW classification， improved treatment process， reduction of red brick and other lowstrength materials and mortar adhering to the recycled aggregate surface， could improve the quality of recycled aggregate. These improvement measures may make the best application of CDW and create more economic and environmental benefits.

Key words： recycled coarse aggregate； construction and demolition waste； technical indicator for pavement； crushing process

0引言

建筑垃圾通常指新建、改建、擴建和拆除各類建筑物或房屋裝飾裝修所產生的棄土、棄料以及其他廢棄物。隨著中國城鎮化的高速發展，每年新建和拆遷改造等工程產生的建筑垃圾約15.5億t，預計到2020年將達50億t左右。絕大部分建筑垃圾在未經過任何處理的情況下采取露天堆放和填埋處置，不僅造成土地資源浪費，而且污染環境?！吨袊ㄖY源化產業發展報告（2014年度）》指出，全國建筑垃圾再生利用率僅為5%左右，遠低于德國和日本的90%、英國的80%和美國的70%。能源和資源相對不足、生態環境承載力不強是中國的基本國情，走歐美“先污染后治理”的老路肯定行不通[12]。北京、上海、廣州、深圳、西安等地紛紛加強建筑垃圾的處理能力，提高循環利用率，但目前還處于起步階段，建筑垃圾的分類與預處理工藝比較粗糙，再造集料的質量較低[36]。本文以廣東省為例，實地調研4個再生骨料廠建筑垃圾的來源、處理工藝、生產能力、再生骨料的質量等，了解中國建筑垃圾再生的大體水平與應用，促進建筑垃圾循環利用的發展。

1建筑垃圾材料來源

建筑垃圾材料來源、生產設備、預處理工藝都會影響再生骨料的技術指標及其變異特性。本研究實地調研廣東省多家再生骨料生產廠家，選取4個具有代表性的生產廠家進行對比研究。

廣東省冠南環境工程科技有限公司廣鋼新城移動式再生骨料生產線（以下簡稱廣鋼）的建筑垃圾，主要來自廣州市荔灣區廣鋼舊城改造項目及周邊建（構）筑物拆除所產生的廢棄混凝土；深圳市綠悅環?？萍加邢薰驹偕橇仙a線（以下簡稱綠悅）的建筑垃圾，來源為深圳市南山區南灣工業區拆遷工程，主要為市政工程、廠房拆遷所產生的固體廢棄物；深圳市綠發鵬程環保科技有限公司再生骨料生產線（以下簡稱綠發）的建筑垃圾，來源為深圳龍崗區工廠、房屋建筑拆遷、改造所產生的固體廢棄物；廣州市城投環境能源投資管理有限公司再生骨料生產線（以下簡稱廣投）的建筑垃圾，來源為周邊廠房、房屋建筑拆遷、道路翻修產生的廢棄物。調查顯示：總體上，各再生骨料生產廠的建筑垃圾來源均在距離廠區30 km以內的廢棄物，建筑垃圾普遍未進行初步分揀，由水泥混凝土塊、鋼筋、紅磚、砌塊、木塊、塑料等構成。初級分選應去除鋼筋等金屬以及木塊、塑料等輕物質，再進一步加工成再生骨料。經初級分選后取10～30 mm再生粗骨料進行組成成分調查，結果如表1所示。

由表1數據可知，再生骨料中舊水泥混凝土塊占70%～90%，是再生骨料的主要成分，且含有一定比例的碎磚瓦片以及少量的水泥砂漿等成分。舊建筑構筑物主要是框架結構廠房，故廣鋼的建筑垃圾來源相對單一；廣投在破碎前對建筑垃圾進行初步分類，將雜質含量高的建筑垃圾填埋。因此，這2個廠再生粗骨料的組成成分單一。

2破碎生產工藝

2.1生產線機械設備

廣鋼現有一條移動式再生骨料生產線，目前年處理建筑垃圾量為60萬t。

2.2生產預處理工藝

建筑垃圾生產預處理工藝對再生骨料性能有很大的影響，有效地分類、預處理會使建筑垃圾成分單一，雜物含量減少，處理難度降低，有利于提高再生骨料品質及利用率。目前中國建筑垃圾以粗放式拆除為主，成分復雜、雜物含量高。調查顯示，4家生產線均在人工分選建筑垃圾的基礎上進行破碎；經皮帶運輸至振動篩分機進行篩分；采用永久式磁鐵進行磁選，去除鋼筋鐵質；在皮帶末端安裝風機進行風選，去除輕物質等雜質。廣鋼生產線的工藝流程如圖1所示。

與廣鋼不同，綠悅、綠發、廣投在進料口設置噴淋設施以減少現場揚塵，保護周邊環境。綠發在破碎出口設置輕物質分離器，利用旋風氣流分級技術，在強氣流作用下使灰塵和輕物質被分離，直接導入沉降室，在運輸帶的尾端設置風機，通過風選進一步清除輕物質，提高再生骨料潔凈度。

3再生骨料技術指標

建筑垃圾來源廣泛，生產工藝不盡相同，生產的再生骨料品質不一[711]。通過對不同廠家再生骨料含泥量、顆粒組成級配、吸水率、密度、吸水速率、壓碎值、磨耗值等指標按規范進行試驗研究，分析技術指標的差異性，為后續的工程應用與加工工藝改進提供參考。

3.1含泥量

含泥量表征的是再生骨料的潔凈程度。由圖2可知，綠發廠未處理再生骨料的含泥量為23%，經圓錐去除砂漿后的再生骨料的含泥量為15%，表明輕微整形去除表層砂漿可以改善骨料的潔凈程度。各廠家再生骨料含泥量均在5.0%以下。

3.2顆粒級配

集料篩分試驗可直觀地表明集料顆粒的組成。選取各廠家10～30 mm再生粗骨料進行篩分，試驗結果如圖3所示。綠發廠未整形再生骨料中19～265 mm粒徑的滑料占567%，整形后19～26.5 mm粒徑的滑料占118%，13.2～19 mm粒徑的滑料占508%，表明整形工藝使骨料顆粒變細。各廠家10～30 mm再生骨料篩分曲線差異大，這和生產破碎工藝以及參數設置有關系，可以根據實際應用需要進行調整。

3.3密度與吸水率

再生骨料的密度和吸水率是表征骨料顆粒內部開放性空隙相對含量的間接指標，選取不同廠家再生骨料和清遠貴田石場10～30 mm花崗巖天然骨料進行對比，試驗結果如表3所示。表3中“綠悅1”指磚混凝土塊混合再生骨料；“綠悅2”指純混凝土塊再生骨料；“綠發1”代表未作處理的再生骨料；“綠發2”代表經過整形的再生骨料。天然代表清遠貴田石場花崗巖骨料。下文出現時，同時指代。

由表3可知，與天然骨料相比，再生骨料具有密度小、吸水率大的特點，再生骨料毛體積密度普遍在23 g·cm-3以下，吸水率普遍在5%以上。另外，再生骨料組成成分、加工工藝都會影響密度與吸水率指標，綠悅純混凝土塊再生骨料的吸水率為574%，磚混成分再生骨料的吸水率達到740%。

3.5壓碎值與磨耗值

壓碎值和洛杉磯磨耗值是用來表征粗骨料力學性能的兩大指標，試驗結果如圖6、7所示。

由圖6、7可知，天然骨料壓碎值為125%，再生骨料壓碎值達到222%以上，說明再生骨料相對于天然骨料強度較低。綠發整形后壓碎值由277%降至23.3%，說明表面附著的砂漿是影響壓碎值的主要因素之一。綠悅磚混再生骨料的壓碎值比純混凝土塊再生骨料高10%，說明紅磚等低強度材料顯著影響再生骨料的整體強度。

再生骨料磨耗值遠高于天然骨料磨耗值，且混有磚瓦等雜質也是影響磨耗值的主要因素，表面附著的砂漿是影響磨耗值的另一主要因素。水泥混凝土一般采用強度很高的花崗巖骨料，再生后雖然力學指標下降，但是只要再生骨料成分純凈，控制加工工藝就可以將壓碎值控制在28%以下，磨耗值控制在30%以下，滿足高速公路除面層外的各結構層以及其他等級公路對這2個指標的技術要求。

4用途與發展

各生產廠再生骨料的用途主要如表5所示。從表5可知，各廠生產的再生骨料一般用作對骨料性能指標要求不高的道路墊層、基坑回填、再生磚、砌塊等。參照表6所示的再生粗骨料主要性能指標（《混凝土用再生粗骨料技術標準》（GB/T 25177—2010）），如果不采取更嚴格的建筑垃圾分類與工藝改進，再生粗骨料僅能滿足Ⅲ類再生骨料技術要求。經調查研究表明，通過細化建筑垃圾分類、提高雜質分離技術以及增加去除附著砂漿的工藝等措施，再生粗骨料質量等級從Ⅲ類提高到Ⅱ類是可行的，這不僅能提高再生骨料的使用層次，也能帶來更好的經濟效益與環保效益[1214]。

作為再生骨料，綠悅用作回填的再生骨料價格為25 元·m-3，廣投廠用于道路墊層再生骨料價格為70～90 元·m-3。相對于天然骨料，再生骨料仍然具有價格優勢，如果能進一步提高再生骨料質量，將之用作中下面層集料，會進一步提高其自身價值，贏得利潤空間。

發達國家建筑垃圾排放的高收費政策和再生骨料的價格優勢，保障了建筑垃圾循環利用的有序進行。德國一些城市未經分類的建筑垃圾排放價格高于分類的建筑垃圾50% 以上，促進了垃圾分類的推行，提高了再生骨料的質量，發達國家的做法與成功經驗值得中國借鑒。

5結語

通過對廣東省4家代表性再生骨料生產廠家的調查以及對比研究，可得出以下幾個主要結論。

（1）各生產廠之間再生骨料技術指標差異明顯，建筑垃圾的來源與成分是影響再生骨料質量的關鍵因素，來源與成分越單一的建筑垃圾，再生骨料的質量越穩定、越好。

（2）與天然骨料相比，再生骨料具有密度小、吸水率大的特點，磚瓦、木材等雜質成分以及骨料表面附著的多孔砂漿是影響骨料品質的主要因素，通過建筑垃圾分類、處理工藝的改進可以改善骨料性能，降低吸水率，提高密度。

（3）再生骨料吸水率大，吸水速率快，影響新拌混凝土的工作性，建議在水泥混凝土配合比設計時考慮附加用水量。

（4）紅磚等低強度材料以及再生骨料表面附著的砂漿是影響壓碎值、磨耗值的主要因素，通過采取控制再生骨料成分、增加整形工藝等措施，可將再生骨料的壓碎值控制在28%以內，磨耗值控制在30%以內，滿足高速公路除表面層外的各結構層以及其他等級公路對這2個指標的技術要求。

（5）根據價格調查發現，再生骨料具有價格優勢，如果能進一步提高質量，將之用作中下面層集料，或使其質量等級從Ⅲ類提高到Ⅱ類，就能提高再生骨料的使用層次，實現更好的經濟效益與環保效益。

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[責任編輯：黨卓鈺]