建筑垃圾预处理及资源化利用研究

刘思明 孙蕾蕾

1 山东省公路设计咨询有限公司 2 国智产业发展（山东）有限公司

目前，我国大量的旧建筑进行工程建设和拆除后，被直接运到郊区或农村露天堆场，需要增加大量的土地填埋、垃圾清除等建设投资。建筑垃圾在未经处理的运输、堆砌及撒尘扬尘过程中，还会加剧环境污染。同时我国对建筑材料的需求以砂、石、砖等传统材料为主，导致材料短缺。

将建筑垃圾进行处理可以有效的减少环境污染，同时可对建筑垃圾处理后的产物进行资源化利用。建筑垃圾中的岩石、碎砖和混凝土块经处理后，可用作混凝土或砂浆骨料；废钢、线材、钢丝及各种附件金属等，经过分选、浓缩、再熔化，可加工成各种制造钢材；废木材和建筑材料除了可以重新用作模板外，还可以通过木材破碎机，粉碎成废纸，用作原料或燃料；废木材、锯末等可用于制造人造板；减压后可将废塑料提炼成油作为燃料，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装饰材料。

1 建筑垃圾的来源及资源化方式

建筑垃圾主要来源两个方面：一类是建筑拆除垃圾，此类建筑垃圾主要是旧房拆迁产生，成分主要为旧砖砌墙体和混凝土楼板；另一类是建筑施工垃圾，此类建筑垃圾主要来源于建筑工地，由于大部分建筑工地尚未实施分类管理，积存了大量的混凝土块、渣土混合物等。

旧建筑拆除垃圾虽然由于房屋结构类型不同、数量不同，但是成分基本是一样的，这部分应单独集中收集、密闭运输至终端综合利用设施，如图1 所示。

图1 旧建筑拆除垃圾成分及其资源化利用方式示意图

建筑施工垃圾和房屋结构均没有太多的直接关联，但是成分基本类似，建筑施工垃圾具有集中性特点，而装修垃圾具有分散性，不定期的特点，收集方式及终端再利用方案如图2 所示。

图2 建筑施工垃圾成分及其资源化利用方式示意图

2 建筑垃圾预处理流程及产物

2.1 建筑垃圾的预处理

建筑垃圾的预处理是指建筑垃圾在制成再生产品之前所进行的一系列准备措施，主要包括粗分、破碎和筛分等几个阶段。

目前，我国的建筑垃圾破碎和筛分工艺已经成熟，也有多种成套设备可以投入使用，可以广泛使用。将破碎混凝土作为材料进行再生混凝土骨料使用的研究也已经在实验室阶段研制成功，得出了较为完善的配合比，可以对C20 ～C80 之间不同等级的混凝土进行配置。已在实验室阶段研发成功的，可以利用砂浆、砖瓦制造填充砖与墙体材料，同时也在持续研究如何通过磨细旧混凝土后进行重新回炉生产水泥。

建筑垃圾经过预处理系统粗筛、破碎、分选等工艺过程，最终得到废混凝土类再生骨料、废砖瓦类再生骨料及废金属、渣土、木屑、塑料及其他杂物等。

经过预处理步骤，可以生产出部分取代在用砂石的骨料并暂存于调配暂存系统中。而筛分得到的木头、钢筋、轻物质等可直接运出场外进行再次利用。生产的部分骨料作为深加工原材料，用以生产无机混合料、再生预制砖等产品。剩余部分可以作为商品骨料出售给混凝土搅拌站、道路结构基础、预拌砂浆站等。初级筛分出的渣土可直接运出用于矿山复垦，二级筛分出的粗细砼骨料可用于生产混凝土制品，也可作为混凝土生产工序中的原材料。工艺流程如图3 所示。

图3 建筑垃圾预处理工艺流程图

堆存场地内的拆除垃圾，经过铲车上料进入受料斗，大块拆除垃圾用液压镐破碎后重新上料，其余物料经过链板给料机均匀送至棒条振动筛分机，棒条下物料进行渣土预筛分，渣土选出后进入堆存区堆存。棒条筛上部分通过一级破碎机进行初级破碎，破碎后物料和渣土筛上物料通过除铁、人工拣选、风选、水力浮选等环节进行分选除杂，杂物落入杂物间，分选除杂后的物料进入二级破碎机和成品筛破碎筛分成粒径为0 ～5mm、5 ～10mm、10 ～31.5mm 的再生骨料，其中31.5mm 以上物料除杂后经过返料系统回到破碎系统中重新进行破碎，后续再生商砼、道路用再生无机混合料和再生砌块砖等绿色建材制品生产线要求的不同规格的再生骨料产品。

2.2 预处理产物

目前，我国通过建筑垃圾再生的骨料主要由破碎混凝土的石子、碎砖块和砂浆碎块组成，由于再生骨料的复杂成分，质量不均，碎块强度不一致，难以生产高强度混凝土，但仍然可以进行C30 以下的混凝土生产。经预处理后的产物用途可分为再生骨料及新型建材。再生骨料包括各类粗细骨料，根据需求可采取就近供应，直接外销。新型建材主要定位于无机混合料、预拌混凝土和再生砖制品三大类再生产品。

当建筑垃圾以砖石料为主时，分选出的铁、塑料、木质类、电缆等，可送往资源回收站进行回收，也可将塑料和木质等运往附近生活垃圾焚烧发电厂焚烧处理。初筛分得到的细极料（渣土）可以运往指定渣土场填埋处理或进行直接利用，如替代耕地用土作回填材料和绿化用土，或进行山体修复、绿化造景等。

3 建筑垃圾资源化的实际应用

3.1 无机混合料生产

建筑垃圾经筛分、破碎预处理尺寸变为一定粒径后，可以用作路基垫层原料，此外，进一步的筛分、破碎后，可以根据不同粒径做成不同的再生骨料，再生骨料与水泥拌合后形成无机混合料产品。

使用无机混合料进行道路基层或者底基层建设的方式，已被广泛应用于运动场、公路、高速公路及城市道路、高等级公路、机场、码头等。无机混合料被施工用作一种基层稳定材料。不同地区根据当地的资源和特点，所使用的材料有所不同，其中应用较广泛的是水泥稳定砂砾。天然砂砾属于自然资源的一种，开采过程中会破坏水道、航道，导致多数地区供不应求，价格上涨较高，通过研究及实践证明，利用建筑垃圾再生骨料将天然砂石可全部或部分代替。无机料用于路基垫层条件详见表1，无机混合类集料级配范围要求详见表2。

表1 不同类型热水制冷机性能对比

表2无机混合料的级配

3.2 再生路面砖及砌块生产

以建筑垃圾再生骨料为主要原料，生产不同品种的地面工程、墙体工程、水利工程和园林挡土市政工程用路面砖、普通混凝土空心砌块、护坡砖、挡土墙砌块等，用于城市开发中道路铺装及工程砌筑。

其生产工艺和设备比较成熟应用简单，产品性能稳定，有很高的市场需求。据测算，每使用1 亿块再生砖可消纳建筑垃圾24万t。建筑垃圾的普通再生砖规格主要为240mm×115mm×55mm，强度等级可以到达MU7.5～MU15。同时不同的模具，也可进行其他建筑材料的生产，另外也可依据古建施工要求进行定制建筑垃圾再生古建砖。

建筑废弃物骨料再生路面砖及砌块可以根据实际的需要，更换不同的模板生产出不同的产品如环保装饰系列或透水砖等。地面砖主要产品包含小区砖、广场砖、人行道砖、植草砖、马路沿砖、楼梯砖等产品。

3.3 再生商砼生产

再生商砼是指通过将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级等工序进行处理，按一定的级配混合，用以对天然骨料进行替代所配制而成的新混凝土。当前的情况证明，再生混凝土的应用可以有效解决建筑行业与环境行业之间的协调问题，国内外学者研究再生混凝土基本特性发现：再生混凝土能够基本满足普通混凝土的性能要求，因此可以将其应用于实际工程。日本、荷兰、丹麦等国家由于国内石料紧缺，需要从周边国家大量进口天然骨料，所以十分重视再生骨料的回收利用，以弥补天然骨料的不足。

建筑垃圾经“分选-破碎-筛分”生产线生产的废混凝土类再生粗、细骨料由带式输送机运至砂石料库中堆存，外购尾矿石、天然砂石料等由汽车运至砂石料库中堆存待用。各种骨料由铲车分别送入不同骨料仓中，经各自计量仓称量后由带式输送机连续输送到搅拌机上部骨料中间仓内。水泥、粉煤灰、矿粉由罐车以气力输送到各自的筒仓内，筒仓配有除尘器和破拱装置，筒仓底部的螺旋输送机将各种粉料输送到称料斗内。液体外加剂采用重量计量方式进行配比。储水箱的水由水泵经水路系统泵送到称量系统。每个搅拌楼设一台复合螺带式搅拌机，完成配料后的再生粗骨料、再生细骨料、尾矿石、天然砂、水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂、水进入搅拌机，搅拌量为3m3，搅拌时间30s 左右即可卸料，平均一个搅拌周期约60s。生产时原料的计量、输送及混合搅拌均由计算机自动化控制系统控制。

预拌混凝土的运输采用混凝土罐车运送至施工现场。

3.4 预制构件生产

装配式建筑中所主要采用的预制构件包含预制楼板、预制空调板及阳台板、预制外挂墙板墙、预制外（内）剪力墙板、预制楼梯和预制女儿墙等。

不同预制构件生产流程基本一致，主要生产流程如下：脱模后的空模具首先通过滚轮架线和码垛机运输到指定位置，之后进行模具清理，在经过清理机将混凝土残渣等杂物去除后，将空模具运输到模具划线机的工作位置，模具划线机会自动根据构件特征信息进行数控划线，并对侧模、窗模以及预埋件等的安装位置进行确定。

此后，通过滚轮架线过后的空模具被依次运送至指定位置，并通过侧模的安装和脱模剂的喷涂，以备进行后续浇筑工作。混凝土在开始浇筑前，需要先依照构件型号在空模具上进行满足要求的钢筋以及吊环等埋件布置。空模具在混凝土的浇筑和振捣设备后，进行混凝土浇注和振捣，并被转运到下一位置，以进行构件表面压平修饰。

压平修饰后，模具需要运送到码垛机进行蒸汽养护工作。码垛机将运送来的待蒸汽养护构件依据次序送入立体蒸养室进行蒸养。温度和湿度达标的条件下，进行制定时间蒸养的构件连同模具一同被码垛机运送到模具脱模设备上进行脱模，构件的生产就此完成。

4 结语

充分了解建筑垃圾的来源及如何处理，明确处理后的产物资源化实际应用，可以很好地解决建筑垃圾破坏环境及占用土地的问题，同时垃圾资源化也可以使建筑垃圾成为可用资源,从而创造更多的经济效益。