混凝土搅拌站技改新方向——再生砂粉新材料

杨德志，孙继成，刘琼，刘泽

（1. 中国循环经济协会建筑垃圾资源化行业技术中心，上海 201201；2. 建筑材料工业情报研究所，北京100024；3. 同济大学，上海，200092；4. 中国矿业大学，北京 100083）

再生砂粉新材料包括再生砂粉混合料和再生砂粉掺合料。我国既有混凝土搅拌站约 1.5 万家，其中 20%约3000家混凝土搅拌站转型生产再生砂粉新材料及其制品，这将是城市实现“建筑废弃物集中处理分级利用”和“基本建立建筑垃圾回收和再生利用体系”有效方式，也符合混凝土业供给侧结构性改革转型发展和绿色发展方向。

1 混凝土搅拌站技改协同实施再生砂粉符合产业政策

我国混凝土产业年消耗砂石约150亿吨/年，消耗水泥约20亿吨/年，长此以往我国生态环境将不堪重负，因此混凝土业供给侧结构性改革和转型发展绿色发展，日益成为整个建筑建材行业关注的大事。《中华人民共和国“十三五”国民经济与社会发展规划纲要》明确要求“大幅提升资源综合利用效益”；《战略性新兴产业重点产品及服务指导目录》（2016 版）把“建筑废弃物混杂料再生利用装备”、“废旧砂灰粉的活化和综合利用装置”列为建筑垃圾资源化战略性新兴产业重点产品及装备；《国务院办公厅关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》（国办发 [2016]34号）要求“积极利用建筑垃圾等固废替代自然资源，发展混凝土掺合料、建筑砌块、低碳水泥等产品”，“支持企业清洁生产和资源综合利用等转型升级改造”；国家发改委发布的《国家重点节能低碳技术推广目录》（2017）把“建筑垃圾中细微粉再生利用技术”、“泡沫混凝土内墙施工技术”列为国家重点节能低碳技术；工信部发布的《关于开展绿色制造体系建设的通知》（工信部节函 [2016]586号）明确要求“采用高性能、轻量化、绿色环保的新材料，开发具有无害化、节能、环保、高可靠性、长寿命和易回收等特性的绿色产品”； 国务院发布的《“十三五”节能环保产业发展规划》（国发 [2016]2686号）明确要求“推动节能环保产业和传统产业融合发展，做好存量的绿色化改造和增量的绿色化构建，提升经济整体的绿色竞争力，促进经济社会发展绿色转型，以最少的成本取得更大的环境和社会效益”。《“十三五”生态环境保护规划》（国发 [2016]65号）明确要求“建材等传统制造业全面实施清洁生产、循环利用等专项技术改造”；《混凝土与水泥行业“十三五”发展规划》明确要求“以建筑垃圾处理和资源化再生利用为重点，进一步提高固体废弃物消纳量”，“将混凝土与水泥制品制造业打造成绿色环保产业、循环经济产业”，“使混凝土产业成为资源的再生器”，“研究开发绿色混凝土工厂的工艺与成套装备，特别是粉体工艺与装备技术”，“研究开发现代化建筑垃圾处置和资源化利用绿色工厂，形成自动化和智能化生产成套装备，生产以粉体、骨料、预拌混凝土、陶粒为主的再生材料产品”。

我国上个世纪建设的“80 后、90 后”砖混结构房屋大都到了拆除期。所以我国现阶段及未来十五年将要产生 150～200 亿吨砖混建筑废物。砖混建筑废物中粘土烧结砖、水泥石、粉煤灰、炉渣等熟料约占建筑废渣总量的 70%～80%，砂石生料约占 20%～30%。粘土烧结砖、水泥石、粉煤灰砖、炉渣砖等熟料，空隙率高、质量轻，作为粗骨料使用是其劣势，但是作为功能材料使用则是其优势。

再生砂粉就是建筑废物经过预处理（即无害化处理）而回收的建筑废渣深加工生产的再生砂粉新材料，包括再生砂粉混合料和再生砂粉掺合料。再生砂粉混合料就是建筑废物经过预处理而回收的建筑废渣深加工生产的粒径小于 4.75mm 的（其中小于 0.075mm 占10%～30%）再生砂和再生粉双组份再生粗粉。再生砂粉掺合料就是建筑废物经过预处理（即无害化处理）而回收的建筑废渣深加工生产的粒径小于 0.075mm 的再生微粉。

我国现有100余家建筑废物再生利用企业，大都配置颚破+反击破粗处置设备，缺乏“废旧砂灰粉的活化和综合利用装置”，生产的再生粗骨料含有大量的碎砖颗粒及木屑，生产的再生细骨料含有大量碎砖颗粒和粉体，因此生产的再生粗骨料不符合 GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》标准，生产的再生细骨料不符合 GB/T 25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》，这就是全国建筑废物再生利用企业迟迟走不出来的主要原因。没有实现建筑废渣熟料的资源化再生利用，既污染环境又浪费资源。建筑废渣由生料（砂石）和熟料（水泥石、粘土烧结砖、粉煤灰、炉渣等）构成。建筑废渣资源化再生利用，不仅仅要实现砂石生料的再生利用，也要实现水泥石、粘土烧结砖、粉煤灰、炉渣等熟料的再生利用。我国年消耗20余亿吨水泥，水泥的再生利用与砂石的再生利用都具有节能环保意义。

2 混凝土搅拌站技改协同实施再生砂粉符合市场需求

财政部发布的《资源综合利用产品及劳务增值税优惠目录》（财税 [2015]78号）明确规定“砖瓦、砌块、陶粒、墙板、管材、混凝土、砂浆、道路井盖、道路护栏、防火材料、保温材料”等综合利用建筑废渣70% 享受增值税退税 70% 优惠。由此也表明，我国提倡发展大掺量再生建材。我国十几年来实践表明，再生粗骨料掺兑率超过 30% 会使混凝土性能劣化，因此再生粗骨料混凝土很难实现大掺量，也很难规模化发展。

砖混建渣深加工是实现砖混建渣资源化高效清洁利用的有效方式。研究发现，砖混建渣细破、选择性粉碎现象突出，建筑废渣中砂石成为研磨介质，促使水泥石、粘土烧结砖等熟料率先成为粉体，从而实现生料和熟料分类再生和充分发挥不同建渣材性作用的目的。通过建筑废渣再生砂粉混合料的生产（产生的选择性粉碎）实现建渣首次改性、再生砂粉掺合料的生产（产生的机械力化学）实现建渣二次改性和水泥等激发实现建渣三次改性，从而大幅度提升建筑废渣资源化再生利用价值。砖混建渣易磨性好，再生砂粉混合料无须烘干和选粉，能耗≤10 度电/吨；再生砂粉掺合料能耗 30～50 度电/吨。再生粉体属于火山灰质胶凝材料范畴，再生砂粉混合料和再生砂粉掺合料，既有填充性、又有胶凝性，用于建材制品生产可以减少水泥用量。因此再生砂粉混合料和再生砂粉掺合料及其制品都属于节能建材。再生砂粉基绿色混凝土，就是双掺再生砂粉混合料和再生砂粉掺合料达到 70% 或以上的无再生粗骨料再生混凝土，既提高再生材料掺量，又提高再生混凝土性能，开创了无再生粗骨料新型再生混凝土的先河（见《一种再生砂粉绿色混凝土及其制备方法》201711481179.7）。

预拌砂浆（包括干粉砂浆、湿拌砂浆）、泡沫混凝土及其制品、加气混凝土制品等粉体建材，都属于“第二混凝土”范畴，是结构承重型混凝土的重要补充。随着我国节能建筑、绿色建筑的发展，预拌砂浆（包括干粉砂浆、湿拌砂浆）、泡沫混凝土、加气混凝土等粉体建材，用途越来越广、用量越来越大。

研究发现，预拌砂浆（包括干粉砂浆、湿拌砂浆）、泡沫混凝土及其制品、加气混凝土制品等粉体建材可以大量使用再生砂粉，可以实现大掺量，而且性能优越，属于高效清洁利用。再生砂粉基绿色混凝土都属于环境功能材料（又叫环境材料），再生砂粉砂浆属于多孔透气材料，透气性能、呼吸性能优越，内墙抹灰，冬季墙体表面不出现结晶水；再生砂粉泡沫混凝土属于多孔保温材料，保温隔热性能优越；再生砂粉路基稳定混凝土属于多孔吸声材料和多孔吸水材料，用于道路路基铺设有利于降低噪声和保水（属于海绵城市需要的建材）；（装修建渣）再生砂粉混凝土声屏障属于无机纤维复合材料，质量轻、韧性好。因此再生砂粉基绿色混凝土，属于“具有良好使用性能或功能，并对资源和能源消耗少，对生态与环境污染小，有利于人类健康，再生利用率高和可降解循环利用，在制备、使用、废弃直至再生循环利用的整个过程中，都与环境协调共存的一大类材料”，“在资源和能源的有效利用、减少环境负荷上具有很大优势，是实现可持续发展的重要发展方向”[1]。

关于再生水泥，日本小林一辅（东京大学教授）、奥村忠彦（清水建设）、松冈康训（大成建设）等合编的《混凝土使用手册》明确提出“再生水泥稳定处理路基料”用于“道路铺装及其他铺装的路基料”是“拆除副产品的处理和循环利用”发展方向[2]，由此表明再生水泥道路应用是发展趋势之一。关于无粗骨料混凝土，法国弗朗索瓦编著的《混凝土混合料的配合》指出“砂混凝土是一种无粗骨料的混凝土”、“由于骨料尺寸小，砂混凝土几乎不存在离析的倾向”，“砂混凝土特别适合作喷射混凝土之用，其极佳的泵送性和浇筑性”，“法国搞了一个全国性的项目，目的是在应用混凝土的各种领域中普及砂混凝土的应用”[3]。由此展望，再生砂粉混凝土作为新型节能混凝土，具有巨大的市场需求和发展前景。

3 混凝土搅拌站技改协同实施再生砂粉简单快捷方便

混凝土搅拌站改造成建筑废渣再生利用站（即建筑废渣再生建材厂）简单快捷方便，原有设施和设备能够得到充分利用，符合《“十三五”节能环保产业发展规划》（国发 [2016]2686号）提出的“推动节能环保产业和传统产业融合发展，做好存量的绿色化改造和增量的绿色化构建，提升经济整体的绿色竞争力，促进经济社会发展绿色转型，以最小的成本取得更大的环境和社会效益”的要求。

混凝土搅拌站技改协同实施再生砂粉及再生砂粉混凝土，无须大兴土木建设，不扰民，又大幅度提高我国建筑废渣终端利用水平。设备改造方面，在砂石原料库入口处（门口加盖封闭大棚）配置移动式破碎站，在混凝土配料站前部配置立体模块化的再生砂粉联合粉磨装置系统（即二破＋三破破碎楼占地100平米）；生产工艺采用两步法三段式再生工艺（见《工厂式建筑垃圾资源化处理系统及工艺流程》201310048406.2），即可实现再生砂粉和再生砂粉混凝土的生产：进厂建筑废物“先破后堆”，先预处理再堆放，用移动式破碎设备把建筑废物粗破至≤50～100mm，棒条筛粗选剥离出金属物、可燃物、泥土之后，回收≤50～100mm 建筑废渣入库，干燥的与潮湿的、混凝土建渣与砖混建渣分类堆放（传统工艺是建筑废物先堆后破无组织堆放，混凝土梁板柱经常卡住给料机和破碎机，致使建筑废物再生利用企业难以正常生产）；再生砂粉机＋再生微粉机立体模块联合粉磨装置，生产出来的再生砂粉掺合料入粉煤灰仓，再生砂粉直接进入搅拌系统配料站（再生砂粉混合料随磨随用无需设置再生砂粉库）生产再生砂粉混凝土。建筑废物预处理与资源化再生利用车间中间通过建渣原料库断开，建筑废物什么时间进厂、建筑废物什么品种进厂都不影响再生利用车间正常生产。绿色混凝土搅拌站利用原有运输应用路线，即可实现再生砂粉混凝土的运输和浇筑施工，用于房屋建筑填充墙和路基铺设。再生砂粉混凝土应用属于绿色施工范畴，再生砂粉混凝土无粗骨料，泵送性能好、输送距离远；房屋建筑除掉梁、柱、楼板等承重结构外，其他非承重分户墙、分室墙、厨房卫生间墙浇筑，流动性能好、自密实，无须振捣，特别适宜管线密布的墙体混凝土浇筑，避免后期跑管线凿墙，费工、费时，产生建筑垃圾；道路铺设自流平，无须碾压，无噪声，无粉尘，干净、整洁。

4 混凝土搅拌站技改协同实施再生砂粉发展前景分析

根据有关部门及行业协会预测，我国预拌砂浆总需求量约 5～6 亿方（10～12 亿吨）/年，目前我国预拌砂浆（干粉砂浆和湿拌砂浆）总产量约9000万吨，还有 90% 的发展空间；随着我国节能建筑、轻型建筑、绿色建筑发展，我国填充和保温用泡沫混凝土需求量越来越大，预计将占混凝土总量的 20%，即年需求5亿方/年，目前全国泡沫混凝土总产量约4000万方，还有90% 的发展空间（还有专家认为，泡沫混凝土密度从100～1600 级，强度从 0.2～30MPa，覆盖范围宽、用途广泛，节能节材突出，一旦推广开，用量比传统混凝土还要大）；我国城乡车行道和人行道路基稳定材料总需求量约 5～7 亿方/年，粗略估算目前我国建渣路基稳定材料总产量约5000万方【注】，还有 90% 以上发展空间；我国建渣混凝土板块砖总需求量约5亿方/年，目前建渣混凝土板块砖总产量约3000万方，还有 90% 以上发展空间。

以上数据分析可以看出，再生砂粉应用具有很大的发展空间。再生砂粉应用替代了天然砂石，既节约资源，又能变废为宝，是利国利民的大事业。建筑材料工业技术情报研究所牵头编制的《建筑垃圾再生砂粉》行业标准，已经由工信部2016年批准立项（代号 2016—1372 T—JC），计划于2019年上半年发布实施。我们相信随着再生砂粉行业标准的发布和实施，将开创我国建筑废渣再生利用新局面，将促进混凝土业供给侧结构性改革转型发展和绿色发展，进而实现“建立建筑垃圾回收和再生利用体系”，为城市生态环境建设做出贡献。

【注】目前我国大中城市合计大约有500台移动式破碎筛分设备，在房屋建筑拆除现场粗处置建筑废物，年回收建筑废渣约5000万方（约7500万吨），这5000 万方建筑废渣大多都用于道路铺设。在房屋建筑拆除现场用移动式破碎筛分粗处置建筑废物，回收的建筑废渣直接铺路，这种模式是权宜之计不是长久之计，其存在两大问题：

（1）拆除现场处置建筑废物污染城市环境：在房屋建筑拆除现场，采用移动式破碎筛分设备破碎筛分建筑废物，粉尘、噪音污染城市环境。以上海为例，上海常年有 5000～8000 个工地在施工，允许移动式破碎筛分设备现场破碎筛分建筑垃圾，将酿成环境灾难。《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》明确要求“落实城市道路和城市范围内施工工地等扬尘管控”。目前中国各个城市都在开展“蓝天保卫战”行动，建筑废物在建筑拆除现场露天进行破碎、筛分处理是不可行的、不可持续发展的，加快落实中共中央国务院《关于进一步加强城市规划管理工作的若干意见》（中发 [2016]6号）提出的“力争用5年左右时间，基本建立建筑垃圾回收和再生利用体系”，是实现建筑废弃物集中处理分级利用和城镇建筑垃圾综合治理的必由之路。

（2）施工现场处置的建渣直接铺路留有工程隐患：在房屋拆除现场采用移动式破碎筛分建筑废物，都是一破一筛粗处置工艺，回收的建筑废渣轻质混杂物含量波动大，既达不到 GB/T 25176—2010《混凝土用再生粗骨料》标准，也达不到 JC/T 2281—2014《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》标准。一破一筛粗处置工艺只能作为建筑垃圾预处理工艺，不能作为建筑垃圾终端处理工艺。用建筑拆除现场粗处置回收的建筑废渣直接铺路留有工程隐患。

根据《环境保护税法》关于“企业事业单位和其他生产经营者贮存或者处置固体废物不符合国家和地方环境保护标准的，应当缴纳环境保护税”的规定，由于在房屋建筑拆除现场采用移动式破碎筛分设备破碎筛分建筑废物，粉尘、噪音排放不能达标，从2018年1月 1日开始，应缴纳25元吨环保保护税，不缴纳25元吨环境保护税将属于违法。