利用城建拆出垃圾生产混凝土复合掺合料

尹 静

（贵州省建筑材料科学研究设计院有限责任公司，贵州 贵阳 550002）

目前，我国天然骨料资源日益匮乏，而随着城市升级改造快速发展，每年都有数亿吨建筑垃圾产生，并且排放量呈现出逐年增加的趋势，而这些建筑垃圾往往是未经过处理，直接将其填埋或者露天存放，不仅占用了土地资源，而且还破坏了水资源，影响了生态环境，严重制约着社会的可持续发展。不仅如此，在城市升级改造过程中，其需要使用大量的砂石骨料，而随着砂石骨料的大量开采使用，其严重破坏了自然资源和土地资源，使得环境受到严重的破坏，而且随着自然砂石的不断开采和使用，其自然资源日益匮乏，使用自然砂石作为骨料生产混凝土产品，其成本较高。

本项目研究着手于建筑废弃物转化成绿色化混凝土用复合掺合料的研究，这种建筑废弃物的再生利用及产业化研究能够解决我省预拌混凝土行业高质量发展过程中混凝土用原材料的低性价比问题，也能让建筑废弃物的转化成果形成完整的产业链条，转化产品的结构更加科学合理；同时，建筑废弃物的转化研究对于提升生态脆弱区的环境质量有着重要的现实意义。因此，以推进其资源化利用进程，开展建筑废弃物绿色化、产业化利用的系统化研究，首先是具有很好的社会效益，尤其是对减少土地占用、净化城市环境、节约资源、促进节能减排、发展绿色化建材循环经济具有重要意义；其次是具有良好的经济效益，建筑废弃物集中再利用项目示范性将带动相关延伸产业的投资，项目推广应用后将带动区域内经济的发展、财政收入、当地相关产业的发展和解决劳动力就业等方面将起到积极的推动作用。

本研究利用城建拆除垃圾集中处理，经过分选除杂、除铁后并经一级颚破，经二级反击破后，进行筛分精选与一定比例活性矿渣入超细粉磨机粉磨成混凝土复合掺合料。

1 城建拆除垃圾的主要组成

城建拆除垃圾的主要成分有：泥土、废钢筋、废铁丝和各种铁质配件、管线废料、木屑、各种木质装饰材料、混凝土、碎砖、碎瓦、加气混凝土砌块及石子和块石等，这些材料约占建筑拆除垃圾总量的80%。建筑拆除垃圾经过分捡、剔除以及粉碎后，绝大多数可作为再生资源综合利用。废砖、废石、废混凝土及废砌块等废料经破碎后，再加入一定活性的矿物掺料一起粉磨，得到的微粉即可用于混凝土掺合料［1］。

2 城建拆除垃圾生产掺合料的步骤

2.1 再生骨料的生产

1）将大件废弃钢材选出，再采用板链式运输机将建筑垃圾废弃物输送到颚式破碎机中破碎；

2）将颚式破碎机中破碎物料经过皮带输送机输送到反击式破碎机中破碎；

3）将反击式破碎机中破碎物料经过皮带输送机送到振动筛上，将筛底料作为再生骨料，存入骨料仓；筛面料经过皮带输送机输送带立式研磨机中研磨，获得微粉，存入微粉仓。采用颚式破碎机、反击式破碎机联合破碎废弃建筑物物料，主要是使获得的细骨料中的针片状物料含量大幅度的降低，改善了制备的细骨料的质量，确保了在替代天然骨料配制成混凝土之后，其能够有效的稳定混凝土的性能，提高混凝土质量；尤其将反击式破碎机中破碎出来的物料，经过振动筛处理，促进了对骨料的整形、塑性形，进一步的降低了骨料中的针片状成分含量，提高了骨料品质。

4）其中在皮带输送机上端安装有横向滚动式磁铁。该横向滚动式磁铁的设置，使得从皮带输送机上吸附出来的铁屑等物料，经过横向滚动式磁铁甩出皮带运输机上，实现清除皮带输送机上的铁屑的功能，能耗低，效率高。

所述的振动筛，将再生骨料分筛成粗骨料、中骨料、细骨料和细粉料，其中：粗骨料粒径大小为（9－30）mm，中骨料粒径大小为（4.75－9）mm，细骨料粒径大小为（1.35－4.75）mm，细粉料粒径大小为（0－1.35）mm。实现了将建筑垃圾固体废弃物制备再生骨料过程中，将制备的再生骨料进行分级处理，获得多种粒径大小的骨料成分；将细骨料、细粉料分离开来，实现降低制备的细骨料中粉尘含量以及针片状物料成分，提高细骨料的可控性能。得到的再生骨料性能如表1所示：

表1 再生骨料性能指标表

2.2 复合掺合料的生产

振动筛的筛面经过皮带输送机与立式研磨机入口连通；立式研磨机的出口端与微粉仓连通。皮带输送机的上端设置有横向滚动式磁铁。经过将磁铁设置成横向，并按照横向滚动，利用磁铁滚动过程的作用力，实现了将皮带运输机上的铁屑吸附并甩出皮带运输机范围，使得铁屑进入到铁屑仓，得到存储，实现回收利用。

所述的立式研磨机，在入口处设置有吊式吸铁器。确保物料中的铁屑成分在进入最后一个设备中前，能够被大幅度清除，避免对立式研磨机的损坏，延长立式研磨机的使用寿命，确保微粉研磨效果较佳。活性矿渣经计量后进入立式磨机，与上述经二级破碎后的筛上料一起粉磨，即获得混凝土复合掺合料。

3 生产工艺流程

利用城建拆除垃圾生产混凝土复合掺合料工艺流程如图1所示：

图1 复合掺合料工艺流程图

4 关键技术点

根据城建拆除废弃物的组分波动大的特性，找出合理可用的分选工艺、破碎工艺及设备、筛分筛选和除铁等技术工艺，选择合理适当的改性或矫正材料来保证产品质量稳定性，合理优化城建拆除废弃物分选加工料的投料比例，制研成合格的、质量稳定的混凝土用复合掺合料，并分析其应用在混凝土及其制品中的耐久性最佳效果。

由于城建拆除废弃物包含有砖、砌块、加气砌块、混凝土及其制品、有机物、钢筋、硬化砂浆、瓷粉及石膏板等较多品种，有效的物理分选是生产复合掺合料的技术难点之一；城建拆除废弃物中部分品种还含有化学物质及潜在化学性质物质，如加气混凝土砌块中残留的化学物质铝粉等在本项目成果研究应用于绿色化混凝土中时有不利因素，如何有效抑制或科学转化这些残留物质也是生产复合掺合料的技术难点之一；由于城建拆除废弃物的物理组分复杂，各批次来料组分含量波动也较大，分选处理、投料比例、产品质量稳定性和产品应用等的要求更加严格，因此，如何对城建拆除废弃物的加工后筛分、对绿色化混凝土用掺合料的制备工艺及均化矫正工艺也是技术难点之一。

5 结语

其与制备普通石灰石粉用的原料有很大区别。本文采用经过精细化分选、破碎、筛分后的城建拆除废弃物垃圾再生骨料为主要原料，添加适量活性矿渣、或石灰石等物质矫正或改性，通过调整各种物质的添加量来生产符合国家标准JG／T486－2015《混凝土用复合掺合料》、或JGJ／T318－2014《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》、GB／T30190－2013《石灰石粉混凝土》等中的技术要求。

本文着手于建筑废弃物转化成绿色化混凝土用复合掺合料的研究，这种建筑废弃物的再生利用及产业化研究能够解决我省预拌混凝土行业高质量发展过程中高性能混凝土用原材料的低性价比问题，也能让建筑废弃物的转化成果形成完整的产业链条，转化产品的结构更加科学合理；同时，建筑废弃物的转化研究对于提升生态脆弱区的环境质量有着重要的现实意义。因此，以推进其资源化利用进程，开展建筑废弃物绿色化、产业化利用的系统化研究，首先是具有很好的社会效益，尤其是对减少土地占用、净化城市环境、节约资源、促进节能减排、发展绿色化建材循环经济具有重要意义；其次是具有良好的经济效益，建筑废弃物集中再利用项目示范性将带动相关延伸产业的投资，项目推广应用后将带动区域内经济的发展、财政收入、当地相关产业的发展和解决劳动力就业等方面将起到积极的推动作用。