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废弃混凝土再生利用研究

发布:2008-08-18 11:18:51作者: liuchao浏览量:2077

  1 引言

  我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。因而,只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。

  同样的,在经济快速增长的拉动下,我国建筑市场空前繁荣。然而在建设施工和拆除旧建筑物过程中产生大量的建筑垃圾,其中废弃混凝土占据较大比例。据测算,旧城改造时产生的建筑垃圾主要是加固混凝土、混凝土、渣土,其总和达到建筑垃圾的65%;建筑施工中产生的垃圾主要是渣土、碎石、木材,其总和达到55%。废弃混凝土并非是纯粹的垃圾,它有着较高的利用价值。目前,绝大部分建筑垃圾未经任何处理,便被施工单位运往郊外或乡村,采用露天堆放或填埋的方式进行处理,耗用大量的征用土地费、垃圾清运等建设经费。同时,清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。如何科学利用废弃混凝土,是一个值得研究的课题。

  2 国外废弃混凝土再生利用现状

  废弃混凝土再生利用是节约资源、保护生态的有效途径。在这方面,日本、美国、德国等发达国家进行的比较早,给我们提供了许多先进的经验和处理方法。

  通常,建筑材料,如石块,其原料价格要比再循环的材料价廉。由于国土面积小,资源相对匮乏,日本的构造原料价格要比欧洲高。因此,日本人将废弃混凝土等建筑垃圾视为“建筑副产品”,十分重视将其作为可再生资源而重新开发利用。比如港埠设施,以及其他改造工程的基础设施配件可以利用再循环的石料,代替相当量的自然采石场砾石材料。

  1977年日本政府制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》,并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂,生产再生水泥和再生骨料,生产规模最大的可加工生产 100t/h。1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》,规定建筑施工过程中产生的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾,必须送往“再资源化设施”进行处理。日本对于建筑垃圾的主导方针是:尽可能不从施工现场排出建筑垃圾;建筑垃圾要尽可能的重新利用;对于重新利用有困难的则应适当予以处理。

  美国政府则制定了《超级基金法》,规定:“任何生产有工业废弃物的企业,必须自行妥善处理,不得擅自随意倾卸”。从而在源头上限制了建筑垃圾的产生量,促使各企业自觉的寻求建筑垃圾资源化利用途径。美国住宅营造商协会正在推广一种“资源保护屋”,其墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建成的,屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的,所用的板材是锯末和碎木料加上20%的聚乙烯制成,屋面的主要原料是旧的报纸和纸板 箱。这种住宅不仅积极利用了废弃的金属、木料、纸板,而且比较好的解决了住房紧张和环境保护之间的矛盾。

  法国CSTB公司是欧洲首屈一指的“废物及建筑业”集团,专门统筹在欧洲的“废物及建筑业”业务。公司提出的废物管理整体方案有两大目标:一是通过对新设计建筑产品的环保特性进行研究,从源头控制工地废物的产量;二是在施工、改善及清拆工程中,通过对工地废物的生产及收集作出预测评估,以确定有关的回收应用程序,从而提升废物管理的层次。该公司以强大的数据库为基础,使用软件工具对建筑垃圾进行从产生到处理的全过程分析控制,以协助在建筑物使用寿命期内的不同阶段作出决策。例如可评估建筑产品的整体环保;可依据有关执行过程、维修类别,以及不同的建筑物清拆类型,对减少某种产品所产生的废物量进行评估;可向顾问人员、总承建商,以及承包机构(客户),就某一产品或产品系列对环保 及健康影响提供相关的概览资料;可以对废物管理所需的程序及物料作出预测;可根据废物的最终用途或质量制订运输方案;就任何使用“再造”原料的新工艺,在技术、经济及环境方面的可行性作出评核,而且可估计产品的性能。

  丹麦、荷兰等一些地势低洼的国家,砂石资源特别稀缺,因而也最重视包括混凝土在内的建筑废料的再生利用。1976年,当时的荷兰、比利时就与联邦德国政联合成立了“混凝土解体与再利用委员会”,开始以废弃混凝土作为混凝土的粗、细骨料研究。

  德国将建筑垃圾分成土地开挖、碎旧建筑材料、道路开挖和建筑施工工地垃圾。德国联邦环境基金会总部的建筑就是用了旧混凝土集料。德国西门子公司开发的干馏燃烧垃圾处理工艺,可将垃圾中的各种可再生材料十分干净地分离出来,再回收利用,对于处理过程中产生的燃气则用于发电,垃圾经干馏燃烧处理后有害重金属物质仅剩下2~3kg/t,有效地解决了垃圾占用大片耕地的问题。

  3 国内建筑垃圾综合利用现状

  长期以来,我国的建筑垃圾,特别是废弃混凝土再利用没有引起很大重视,通常是未经任何处理就被运到郊外或农村,采用露天堆放或填埋的方式进行处理。随着我国城镇建设的蓬勃发展,建筑垃圾的产生量也与日俱增。目前,我国每年的建筑垃圾数量已在城市垃圾总量中占有很大比例,约30~40%,而混凝土等固体废弃物又占建筑垃圾的55~65%,成为废物管理中的难题。上海、北京等城市的一些建筑公司在对建筑垃圾的回收利用方面作了一些尝试。

  4 废弃混凝土再生利用的方向

  4.1 可作混凝土(砂浆)粗、细骨料

  将废弃混凝土块料粉碎破碎成直径约40mm的粒状,采用300℃高温加热,使粒料相互混合、摩擦,骨料及骨料外围粘附的水泥组分变成粉末完全分离,所产生的水泥组分用于地基的改进材料,分离出的骨料可与天然骨料一样用于结构物,达到100%的回收利用。分离出来的骨料可做混凝土现浇或预制构件中的骨料使用,用于建筑非承重部位。废弃混凝土块料经细粉碎后,可与标准砂1:1拌合作为砂浆细骨料用于墙地面抹灰、层面砂浆找平层、砌筑砂浆、制做铺地砖等。1990年7月,上海市第二建筑工程公司在市中心的“华亭”和“霍兰”两项工程的7幢高层建筑施工过程中,将结构施工阶段产生的建筑垃圾,经分拣、剔除并将有用的废渣碎块粉碎后,作为细骨料,用于抹灰砂浆和砌筑砂浆。共计回收利用建筑废渣480吨,节约砂子材料费1.44万元和垃圾清运费3360元,扣除粉碎设备等购置费,净收益1.24余万元。1992年6月,北京城建集团一公司先后在9万平方米不同结构类型的多层和高层建筑的施工过程中,回收利用各种建筑废渣840多吨,用于砌筑砂浆、内墙和顶棚抹灰、混凝土楼地面和混凝土垫层,使用面积达3万多平方米,节约资金3.5万余元。

  4.2 可用于基础打桩

  在处理基础打桩时,把经简单处理的废弃混凝土不断填入桩内,然后打实,其基础桩的密实度比传统做法提高了3~5倍。日前,河北工专新兴科技服务总公司开发成功一种“用建筑垃圾夯扩超短异型桩施工技术”,在综合利用建筑垃圾方面有了突破性进展。该项技术是采用旧房改造、拆迁过程中产生的碎砖瓦、废钢渣、碎石等建筑垃圾为填料,经重锤夯扩形成扩大头的钢筋混凝土短桩,并采用了配套的减隔振技术,具有扩大桩端面积和挤密地基的作用。单桩竖向承载力设计值可达500~700kN。经测算,该项技术较其它常用技术可节约基础投资20%左右。

  4.3 可用作道路建设

  从再生混凝土的抗压强度上看,是完全可以满足工程建设要求的,目前广泛应用于道路建设中的路基、路面、路面砖和马牙砖等工程。在德国Lower Saxong 的一条双层混凝土的公路工程中采用了再生骨料混凝土,该混凝土路面总厚度260mm ,底层190mm 厚混凝土采用再生混凝土;面层70mm厚混凝土采用天然集料配制的混凝土。底层再生集料的组成粒径如下:0~2mm占30%,2~8mm占14%,10~20mm占30%,20~36mm占6%,水泥用量350kg/m3,混凝土容重2310kg/m3,抗压强度48.9~63.9N/mm2。此后又应用于一单层混凝土公路路面,其再生集料组成粒径如下:0~2mm占27%,2~8mm占10%,8~16mm占28%,16~22mm占35%,水泥用量350kg/m3,混凝土容重2373kg/ m3,抗压强度50.5~54.9N/mm2。

  5 结论及建议

  废弃混凝土再生利用对于厉行节能减排有着重要贡献及优良的技术经济指标,目前在日本、欧美等国家已得到广泛的应用,我国的技术人员也进行了一定的研究工作。可以预见,随着再生混凝土材料的实践和研究的不断深入,再生混凝土将成为一种常用的建筑材料,应用于越来越多的结构中去,具有巨大的经济、环境和社会效益。为了推广应用混凝土再生利用,还应采取下列措施:

  5.1 确定管理部门。我国每年产生废弃混凝土数量之大,实难统计,如果再生利用,意义重大,有必要确定某一部门承担起管理职能。鉴于目前全国大部分地区预拌混凝土管理职能在散装水泥办公室的现状,可以考虑在该机构中增设这一职能。

  5.2 加大科研力度。废弃混凝土的再生利用虽有国外经验可借鉴,但具体的技术问题有待逐个破解,如再生利用的生产工艺、技术装备等等,都需先行研究和消化,为产业发展提供技术保障。

  5.3 出台优惠政策。各地方政府可根据国家发展改革委、财政部、国家税务总局联合发布了新修订的《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法》,确定生产和使用废弃混凝土再生资源的企业可享受国家鼓励企业开展资源综合利用的税收优惠政策。

  5.4 制订技术标准。当然,废弃混凝土的再生利用不能以牺牲建筑质量为代价,管理部门应组织相关单位和专家制订技术标准,指导生产并规范市场。


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