建筑垃圾精细化再生骨料处理系统的应用效果

杜建政，申铁军

(山西路桥建设集团有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

目前，中国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%～40%，而中国天然砂石料资源却在逐年递减。如何处理日益增多的建筑垃圾以及有效利用日益减少的天然砂，已经成为目前建筑垃圾资源化领域中的热点研究课题[1]。

传统骨料加工工艺易造成石子的粒型和级配不良，从而增大水泥混凝土的凝胶材料总量和单位用水量，这样既增加水泥混凝土的收缩性，增大其产生裂缝的几率，还会使水泥混凝土中的有害介质扩散，提高混凝土的渗透性，降低其耐久性[2-4]。本文通过对建筑垃圾再生骨料系统的应用研究，使用骨料废品或建筑垃圾，采用技术干法与级配调整的生产工艺，解决水泥混凝土原材料中碎石针片状含量超标以及天然砂级配不稳定、价格波动、供应不足等诸多问题。

1 建筑垃圾再生骨料处理系统

1.1 处理系统的类型

国内目前的建筑垃圾再生骨料处理系统最大生产能力以120、180、240 t·h-1为主，其技术参数见表1。

表1 建筑垃圾再生骨料处理系统的基本参数

1.2 处理系统的组成

建筑垃圾再生骨料系统主要分骨料生产库、自动化料库、管理数据库3个子系统，如图1所示。

图1 建筑垃圾再生骨料系统组成

骨料生产库采用技术干法与级配调整生产工艺，以解决混凝土原材料中碎石针片状含量超标以及天然砂级配不稳定、价格波动、供应不足等诸多问题；自动化料库使骨料在封闭的料仓中自动化分配仓储、运输，具有占地少、噪音小的优点； 管理数据库即电脑软件自动配置数据进行动态管理。

1.3 处理系统的特点

建筑垃圾再生骨料系统的应用，可以使企业只需采购价格低廉的骨料半成品或利用建筑垃圾，便可自己生产质量稳定、符合混凝土原料标准的精品骨料。该系统采用了骨料颗粒针片状调整和筛分级配调整技术，从而使骨料的利用效率最大化；采用了细粒加水拌湿、石粉收集储存、噪声控制等多项环保技术，确保可达到环保二类要求区域使用的标准；采用了先进的多次筛分和气流分选技术，使建筑垃圾在分选、洁净等关键工艺环节得到真正的骨料再生，如图2所示。

图2 建筑垃圾精细化再生骨料处理系统的工作流程

2 应用效果分析

2.1 经济效益

2.1.1 提高石粉利用率

石粉在传统的砂石加工生产线中属于价格低廉的“下脚料”，利用率低；骨料再生系统可大大提高石粉利用率，起到了变废为宝的作用，具体如下。

(1)石灰岩石粉加工后可作为沥青混凝土搅拌站用的矿粉；可用于为电厂脱硫；可给水泥厂供料；在防水涂料厂可作为原料；可用于免烧砖生产。

(2)玄武岩石粉可作为耐酸耐碱特种水泥生产的原料；可作为制作玄武岩纤维的原料；可制作免烧砖或铸石。

2.1.2 经济效益分析

以某企业生产线为实例进行计算，结果见表2。

表2 附加值年收益计算结果

注：以每年4 035 h计算。

以C30混凝土为例，砂石空隙率的降低可使每方C30混凝土节省水泥约40 kg；每1 m3混凝土可节省12万元，每年可节省360万元。

在满足混凝土强度和保证混凝土拌合物的施工性能的前提下，经试验得出，采用该处理系统拌合的混凝土每方可节约40 kg水泥,外加剂掺量也比原来少0.6%。以C30混凝土为例，每方混凝土少用外加剂2.2 kg，减去骨料增加费用20元，每方混凝土比原来节约3.1元。

2.2 技术效益

2.2.1 机制砂技术指标的改进

传统的制砂生产线难以对细度模数、石粉含量进行有效控制，往往存在a级配区细度模数偏大、b级配区石粉超标、c级配区中小于0.6 mm集料的比例偏小(往往低于30%)的情况，并且污染大、故障率高，因此不适合应用于高性能混凝土。再生骨料系统生产的成品砂细度模数可稳定在2.6～3.0(图3)，粒度数分布均匀(图4)，级配稳定[5-8]。

图3 再生骨料系统生产机制砂级配曲线

图4 再生骨料系统生产机制砂微观粒型

2.2.2 再生骨料系统机制砂与天然砂性能对比

天然砂不同程度地存在着级配中0.3～0.6 mm及0.15～0.3 mm两档料比例偏小的问题，难以保证混凝土质量的稳定。再生骨料系统生产的机制砂粒形大致呈无尖角的立方体，压缩强度高，与水泥浆附着性好[9-12]；级配连续合理，细度模数为2.6～3.2。天然砂、机制砂各项性能指标对比结果见表3。

2.2.3 碎石技术指标的改进

天然碎石中存在较多的针片状颗粒且石子级配不连续，随机抽样的石子空隙率在40%～42%。而精细化再生骨料系统所生产的碎石具有较好的颗粒形状，对机器设备的磨耗较小，可使水泥混凝土搅拌机、水泥混凝土罐车、水泥混凝土泵车等机器设备易损件的寿命可延长1/4～1/3，大幅节约机器设备的维护时间和保养费用[13-14]。

表3 天然砂、机制砂各项性能指标对比结果

注：本表机制砂性能以标准化生产工艺为准。

3 预拌混凝土行业普遍面临的瓶颈

多数预拌混凝土企业都是2条生产线。按每条生产线1 h生产100 m3、每天生产20 h、每月生产26 d、每年生产10个月计算，2条生产线的产量应该达到104万m3混凝土。但是，大多数混凝土企业的平均年产量在15万m3左右，只有少数几家企业能达到年产30万m3，而30万m3也只达到了预期产能的30%。

随着环保压力的进一步加大，目前中国大部分城市已经全面禁止砂浆的现场拌制，预拌砂浆正在全面普及。由于干粉浆设备投入大、成本高，目前市场上湿拌砂浆的市场份额逐步增长。商品混凝土企业可利用湿拌砂浆来解决自身产能过剩的问题。由本文分析可知，生产湿拌砂浆有很大的优势，混凝土搅拌站不需要重新建厂，只要对设备稍加改造就能生产，投资小见效快；混凝土搅拌站积累了大量的优质客户，所以市场份额也有保障[15]。

4 结 语

目前大多数拆迁工地的建筑垃圾现场处理会受场地条件、处理技术等因素的影响，产生新的环境污染问题；更重要的是，处理后的建筑垃圾在再利用阶段仍然需要运输到混凝土企业。另外，现场处理不可能做到无公害、精细分选和分类，往往只能做低价值的再利用。而建筑垃圾精细化再生骨料处理系统则实现了对建筑垃圾的再利用，减少了建设成本,最大限度地保护了环境。