建筑垃圾預處理及資源化利用研究

劉思明 孫蕾蕾

1 山東省公路設計咨詢有限公司 2 國智產業發展（山東）有限公司

目前，我國大量的舊建筑進行工程建設和拆除后，被直接運到郊區或農村露天堆場，需要增加大量的土地填埋、垃圾清除等建設投資。建筑垃圾在未經處理的運輸、堆砌及撒塵揚塵過程中，還會加劇環境污染。同時我國對建筑材料的需求以砂、石、磚等傳統材料為主，導致材料短缺。

將建筑垃圾進行處理可以有效的減少環境污染，同時可對建筑垃圾處理后的產物進行資源化利用。建筑垃圾中的巖石、碎磚和混凝土塊經處理后，可用作混凝土或砂漿骨料；廢鋼、線材、鋼絲及各種附件金屬等，經過分選、濃縮、再熔化，可加工成各種制造鋼材；廢木材和建筑材料除了可以重新用作模板外，還可以通過木材破碎機，粉碎成廢紙，用作原料或燃料；廢木材、鋸末等可用于制造人造板；減壓后可將廢塑料提煉成油作為燃料，或回收加工成引流管，也可替代部分水泥制品;破碎的玻璃可以加工成回收玻璃或一些裝飾材料。

1 建筑垃圾的來源及資源化方式

建筑垃圾主要來源兩個方面：一類是建筑拆除垃圾，此類建筑垃圾主要是舊房拆遷產生，成分主要為舊磚砌墻體和混凝土樓板；另一類是建筑施工垃圾，此類建筑垃圾主要來源于建筑工地，由于大部分建筑工地尚未實施分類管理，積存了大量的混凝土塊、渣土混合物等。

舊建筑拆除垃圾雖然由于房屋結構類型不同、數量不同，但是成分基本是一樣的，這部分應單獨集中收集、密閉運輸至終端綜合利用設施，如圖1 所示。

圖1 舊建筑拆除垃圾成分及其資源化利用方式示意圖

建筑施工垃圾和房屋結構均沒有太多的直接關聯，但是成分基本類似，建筑施工垃圾具有集中性特點，而裝修垃圾具有分散性，不定期的特點，收集方式及終端再利用方案如圖2 所示。

圖2 建筑施工垃圾成分及其資源化利用方式示意圖

2 建筑垃圾預處理流程及產物

2.1 建筑垃圾的預處理

建筑垃圾的預處理是指建筑垃圾在制成再生產品之前所進行的一系列準備措施，主要包括粗分、破碎和篩分等幾個階段。

目前，我國的建筑垃圾破碎和篩分工藝已經成熟，也有多種成套設備可以投入使用，可以廣泛使用。將破碎混凝土作為材料進行再生混凝土骨料使用的研究也已經在實驗室階段研制成功，得出了較為完善的配合比，可以對C20 ～C80 之間不同等級的混凝土進行配置。已在實驗室階段研發成功的，可以利用砂漿、磚瓦制造填充磚與墻體材料，同時也在持續研究如何通過磨細舊混凝土后進行重新回爐生產水泥。

建筑垃圾經過預處理系統粗篩、破碎、分選等工藝過程，最終得到廢混凝土類再生骨料、廢磚瓦類再生骨料及廢金屬、渣土、木屑、塑料及其他雜物等。

經過預處理步驟，可以生產出部分取代在用砂石的骨料并暫存于調配暫存系統中。而篩分得到的木頭、鋼筋、輕物質等可直接運出場外進行再次利用。生產的部分骨料作為深加工原材料，用以生產無機混合料、再生預制磚等產品。剩余部分可以作為商品骨料出售給混凝土攪拌站、道路結構基礎、預拌砂漿站等。初級篩分出的渣土可直接運出用于礦山復墾，二級篩分出的粗細砼骨料可用于生產混凝土制品，也可作為混凝土生產工序中的原材料。工藝流程如圖3 所示。

圖3 建筑垃圾預處理工藝流程圖

堆存場地內的拆除垃圾，經過鏟車上料進入受料斗，大塊拆除垃圾用液壓鎬破碎后重新上料，其余物料經過鏈板給料機均勻送至棒條振動篩分機，棒條下物料進行渣土預篩分，渣土選出后進入堆存區堆存。棒條篩上部分通過一級破碎機進行初級破碎，破碎后物料和渣土篩上物料通過除鐵、人工揀選、風選、水力浮選等環節進行分選除雜，雜物落入雜物間，分選除雜后的物料進入二級破碎機和成品篩破碎篩分成粒徑為0 ～5mm、5 ～10mm、10 ～31.5mm 的再生骨料，其中31.5mm 以上物料除雜后經過返料系統回到破碎系統中重新進行破碎，后續再生商砼、道路用再生無機混合料和再生砌塊磚等綠色建材制品生產線要求的不同規格的再生骨料產品。

2.2 預處理產物

目前，我國通過建筑垃圾再生的骨料主要由破碎混凝土的石子、碎磚塊和砂漿碎塊組成，由于再生骨料的復雜成分，質量不均，碎塊強度不一致，難以生產高強度混凝土，但仍然可以進行C30 以下的混凝土生產。經預處理后的產物用途可分為再生骨料及新型建材。再生骨料包括各類粗細骨料，根據需求可采取就近供應，直接外銷。新型建材主要定位于無機混合料、預拌混凝土和再生磚制品三大類再生產品。

當建筑垃圾以磚石料為主時，分選出的鐵、塑料、木質類、電纜等，可送往資源回收站進行回收，也可將塑料和木質等運往附近生活垃圾焚燒發電廠焚燒處理。初篩分得到的細極料（渣土）可以運往指定渣土場填埋處理或進行直接利用，如替代耕地用土作回填材料和綠化用土，或進行山體修復、綠化造景等。

3 建筑垃圾資源化的實際應用

3.1 無機混合料生產

建筑垃圾經篩分、破碎預處理尺寸變為一定粒徑后，可以用作路基墊層原料，此外，進一步的篩分、破碎后，可以根據不同粒徑做成不同的再生骨料，再生骨料與水泥拌合后形成無機混合料產品。

使用無機混合料進行道路基層或者底基層建設的方式，已被廣泛應用于運動場、公路、高速公路及城市道路、高等級公路、機場、碼頭等。無機混合料被施工用作一種基層穩定材料。不同地區根據當地的資源和特點，所使用的材料有所不同，其中應用較廣泛的是水泥穩定砂礫。天然砂礫屬于自然資源的一種，開采過程中會破壞水道、航道，導致多數地區供不應求，價格上漲較高，通過研究及實踐證明，利用建筑垃圾再生骨料將天然砂石可全部或部分代替。無機料用于路基墊層條件詳見表1，無機混合類集料級配范圍要求詳見表2。

表1 不同類型熱水制冷機性能對比

表2無機混合料的級配

3.2 再生路面磚及砌塊生產

以建筑垃圾再生骨料為主要原料，生產不同品種的地面工程、墻體工程、水利工程和園林擋土市政工程用路面磚、普通混凝土空心砌塊、護坡磚、擋土墻砌塊等，用于城市開發中道路鋪裝及工程砌筑。

其生產工藝和設備比較成熟應用簡單，產品性能穩定，有很高的市場需求。據測算，每使用1 億塊再生磚可消納建筑垃圾24萬t。建筑垃圾的普通再生磚規格主要為240mm×115mm×55mm，強度等級可以到達MU7.5～MU15。同時不同的模具，也可進行其他建筑材料的生產，另外也可依據古建施工要求進行定制建筑垃圾再生古建磚。

建筑廢棄物骨料再生路面磚及砌塊可以根據實際的需要，更換不同的模板生產出不同的產品如環保裝飾系列或透水磚等。地面磚主要產品包含小區磚、廣場磚、人行道磚、植草磚、馬路沿磚、樓梯磚等產品。

3.3 再生商砼生產

再生商砼是指通過將廢棄混凝土經過破碎、清洗、分級等工序進行處理，按一定的級配混合，用以對天然骨料進行替代所配制而成的新混凝土。當前的情況證明，再生混凝土的應用可以有效解決建筑行業與環境行業之間的協調問題，國內外學者研究再生混凝土基本特性發現：再生混凝土能夠基本滿足普通混凝土的性能要求，因此可以將其應用于實際工程。日本、荷蘭、丹麥等國家由于國內石料緊缺，需要從周邊國家大量進口天然骨料，所以十分重視再生骨料的回收利用，以彌補天然骨料的不足。

建筑垃圾經“分選-破碎-篩分”生產線生產的廢混凝土類再生粗、細骨料由帶式輸送機運至砂石料庫中堆存，外購尾礦石、天然砂石料等由汽車運至砂石料庫中堆存待用。各種骨料由鏟車分別送入不同骨料倉中，經各自計量倉稱量后由帶式輸送機連續輸送到攪拌機上部骨料中間倉內。水泥、粉煤灰、礦粉由罐車以氣力輸送到各自的筒倉內，筒倉配有除塵器和破拱裝置，筒倉底部的螺旋輸送機將各種粉料輸送到稱料斗內。液體外加劑采用重量計量方式進行配比。儲水箱的水由水泵經水路系統泵送到稱量系統。每個攪拌樓設一臺復合螺帶式攪拌機，完成配料后的再生粗骨料、再生細骨料、尾礦石、天然砂、水泥、粉煤灰、礦粉、外加劑、水進入攪拌機，攪拌量為3m3，攪拌時間30s 左右即可卸料，平均一個攪拌周期約60s。生產時原料的計量、輸送及混合攪拌均由計算機自動化控制系統控制。

預拌混凝土的運輸采用混凝土罐車運送至施工現場。

3.4 預制構件生產

裝配式建筑中所主要采用的預制構件包含預制樓板、預制空調板及陽臺板、預制外掛墻板墻、預制外（內）剪力墻板、預制樓梯和預制女兒墻等。

不同預制構件生產流程基本一致，主要生產流程如下：脫模后的空模具首先通過滾輪架線和碼垛機運輸到指定位置，之后進行模具清理，在經過清理機將混凝土殘渣等雜物去除后，將空模具運輸到模具劃線機的工作位置，模具劃線機會自動根據構件特征信息進行數控劃線，并對側模、窗模以及預埋件等的安裝位置進行確定。

此后，通過滾輪架線過后的空模具被依次運送至指定位置，并通過側模的安裝和脫模劑的噴涂，以備進行后續澆筑工作。混凝土在開始澆筑前，需要先依照構件型號在空模具上進行滿足要求的鋼筋以及吊環等埋件布置。空模具在混凝土的澆筑和振搗設備后，進行混凝土澆注和振搗，并被轉運到下一位置，以進行構件表面壓平修飾。

壓平修飾后，模具需要運送到碼垛機進行蒸汽養護工作。碼垛機將運送來的待蒸汽養護構件依據次序送入立體蒸養室進行蒸養。溫度和濕度達標的條件下，進行制定時間蒸養的構件連同模具一同被碼垛機運送到模具脫模設備上進行脫模，構件的生產就此完成。

4 結語

充分了解建筑垃圾的來源及如何處理，明確處理后的產物資源化實際應用，可以很好地解決建筑垃圾破壞環境及占用土地的問題，同時垃圾資源化也可以使建筑垃圾成為可用資源,從而創造更多的經濟效益。