杜建政，申鐵軍

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

目前，中國建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%～40%，而中國天然砂石料資源卻在逐年遞減。如何處理日益增多的建筑垃圾以及有效利用日益減少的天然砂，已經(jīng)成為目前建筑垃圾資源化領(lǐng)域中的熱點(diǎn)研究課題[1]。

傳統(tǒng)骨料加工工藝易造成石子的粒型和級(jí)配不良，從而增大水泥混凝土的凝膠材料總量和單位用水量，這樣既增加水泥混凝土的收縮性，增大其產(chǎn)生裂縫的幾率，還會(huì)使水泥混凝土中的有害介質(zhì)擴(kuò)散，提高混凝土的滲透性，降低其耐久性[2-4]。本文通過對(duì)建筑垃圾再生骨料系統(tǒng)的應(yīng)用研究，使用骨料廢品或建筑垃圾，采用技術(shù)干法與級(jí)配調(diào)整的生產(chǎn)工藝，解決水泥混凝土原材料中碎石針片狀含量超標(biāo)以及天然砂級(jí)配不穩(wěn)定、價(jià)格波動(dòng)、供應(yīng)不足等諸多問題。

1 建筑垃圾再生骨料處理系統(tǒng)

1.1 處理系統(tǒng)的類型

國內(nèi)目前的建筑垃圾再生骨料處理系統(tǒng)最大生產(chǎn)能力以120、180、240 t·h-1為主，其技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 建筑垃圾再生骨料處理系統(tǒng)的基本參數(shù)

1.2 處理系統(tǒng)的組成

建筑垃圾再生骨料系統(tǒng)主要分骨料生產(chǎn)庫、自動(dòng)化料庫、管理數(shù)據(jù)庫3個(gè)子系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 建筑垃圾再生骨料系統(tǒng)組成

骨料生產(chǎn)庫采用技術(shù)干法與級(jí)配調(diào)整生產(chǎn)工藝，以解決混凝土原材料中碎石針片狀含量超標(biāo)以及天然砂級(jí)配不穩(wěn)定、價(jià)格波動(dòng)、供應(yīng)不足等諸多問題；自動(dòng)化料庫使骨料在封閉的料倉中自動(dòng)化分配倉儲(chǔ)、運(yùn)輸，具有占地少、噪音小的優(yōu)點(diǎn)； 管理數(shù)據(jù)庫即電腦軟件自動(dòng)配置數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

1.3 處理系統(tǒng)的特點(diǎn)

建筑垃圾再生骨料系統(tǒng)的應(yīng)用，可以使企業(yè)只需采購價(jià)格低廉的骨料半成品或利用建筑垃圾，便可自己生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、符合混凝土原料標(biāo)準(zhǔn)的精品骨料。該系統(tǒng)采用了骨料顆粒針片狀調(diào)整和篩分級(jí)配調(diào)整技術(shù)，從而使骨料的利用效率最大化；采用了細(xì)粒加水拌濕、石粉收集儲(chǔ)存、噪聲控制等多項(xiàng)環(huán)保技術(shù)，確?？蛇_(dá)到環(huán)保二類要求區(qū)域使用的標(biāo)準(zhǔn)；采用了先進(jìn)的多次篩分和氣流分選技術(shù)，使建筑垃圾在分選、潔凈等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)得到真正的骨料再生，如圖2所示。

圖2 建筑垃圾精細(xì)化再生骨料處理系統(tǒng)的工作流程

2 應(yīng)用效果分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

2.1.1 提高石粉利用率

石粉在傳統(tǒng)的砂石加工生產(chǎn)線中屬于價(jià)格低廉的“下腳料”，利用率低；骨料再生系統(tǒng)可大大提高石粉利用率，起到了變廢為寶的作用，具體如下。

(1)石灰?guī)r石粉加工后可作為瀝青混凝土攪拌站用的礦粉；可用于為電廠脫硫；可給水泥廠供料；在防水涂料廠可作為原料；可用于免燒磚生產(chǎn)。

(2)玄武巖石粉可作為耐酸耐堿特種水泥生產(chǎn)的原料；可作為制作玄武巖纖維的原料；可制作免燒磚或鑄石。

2.1.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

以某企業(yè)生產(chǎn)線為實(shí)例進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 附加值年收益計(jì)算結(jié)果

注：以每年4 035 h計(jì)算。

以C30混凝土為例，砂石空隙率的降低可使每方C30混凝土節(jié)省水泥約40 kg；每1 m3混凝土可節(jié)省12萬元，每年可節(jié)省360萬元。

在滿足混凝土強(qiáng)度和保證混凝土拌合物的施工性能的前提下，經(jīng)試驗(yàn)得出，采用該處理系統(tǒng)拌合的混凝土每方可節(jié)約40 kg水泥,外加劑摻量也比原來少0.6%。以C30混凝土為例，每方混凝土少用外加劑2.2 kg，減去骨料增加費(fèi)用20元，每方混凝土比原來節(jié)約3.1元。

2.2 技術(shù)效益

2.2.1 機(jī)制砂技術(shù)指標(biāo)的改進(jìn)

傳統(tǒng)的制砂生產(chǎn)線難以對(duì)細(xì)度模數(shù)、石粉含量進(jìn)行有效控制，往往存在a級(jí)配區(qū)細(xì)度模數(shù)偏大、b級(jí)配區(qū)石粉超標(biāo)、c級(jí)配區(qū)中小于0.6 mm集料的比例偏小(往往低于30%)的情況，并且污染大、故障率高，因此不適合應(yīng)用于高性能混凝土。再生骨料系統(tǒng)生產(chǎn)的成品砂細(xì)度模數(shù)可穩(wěn)定在2.6～3.0(圖3)，粒度數(shù)分布均勻(圖4)，級(jí)配穩(wěn)定[5-8]。

圖3 再生骨料系統(tǒng)生產(chǎn)機(jī)制砂級(jí)配曲線

圖4 再生骨料系統(tǒng)生產(chǎn)機(jī)制砂微觀粒型

2.2.2 再生骨料系統(tǒng)機(jī)制砂與天然砂性能對(duì)比

天然砂不同程度地存在著級(jí)配中0.3～0.6 mm及0.15～0.3 mm兩檔料比例偏小的問題，難以保證混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定。再生骨料系統(tǒng)生產(chǎn)的機(jī)制砂粒形大致呈無尖角的立方體，壓縮強(qiáng)度高，與水泥漿附著性好[9-12]；級(jí)配連續(xù)合理，細(xì)度模數(shù)為2.6～3.2。天然砂、機(jī)制砂各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見表3。

2.2.3 碎石技術(shù)指標(biāo)的改進(jìn)

天然碎石中存在較多的針片狀顆粒且石子級(jí)配不連續(xù)，隨機(jī)抽樣的石子空隙率在40%～42%。而精細(xì)化再生骨料系統(tǒng)所生產(chǎn)的碎石具有較好的顆粒形狀，對(duì)機(jī)器設(shè)備的磨耗較小，可使水泥混凝土攪拌機(jī)、水泥混凝土罐車、水泥混凝土泵車等機(jī)器設(shè)備易損件的壽命可延長(zhǎng)1/4～1/3，大幅節(jié)約機(jī)器設(shè)備的維護(hù)時(shí)間和保養(yǎng)費(fèi)用[13-14]。

表3 天然砂、機(jī)制砂各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)比結(jié)果

注：本表機(jī)制砂性能以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝為準(zhǔn)。

3 預(yù)拌混凝土行業(yè)普遍面臨的瓶頸

多數(shù)預(yù)拌混凝土企業(yè)都是2條生產(chǎn)線。按每條生產(chǎn)線1 h生產(chǎn)100 m3、每天生產(chǎn)20 h、每月生產(chǎn)26 d、每年生產(chǎn)10個(gè)月計(jì)算，2條生產(chǎn)線的產(chǎn)量應(yīng)該達(dá)到104萬m3混凝土。但是，大多數(shù)混凝土企業(yè)的平均年產(chǎn)量在15萬m3左右，只有少數(shù)幾家企業(yè)能達(dá)到年產(chǎn)30萬m3，而30萬m3也只達(dá)到了預(yù)期產(chǎn)能的30%。

隨著環(huán)保壓力的進(jìn)一步加大，目前中國大部分城市已經(jīng)全面禁止砂漿的現(xiàn)場(chǎng)拌制，預(yù)拌砂漿正在全面普及。由于干粉漿設(shè)備投入大、成本高，目前市場(chǎng)上濕拌砂漿的市場(chǎng)份額逐步增長(zhǎng)。商品混凝土企業(yè)可利用濕拌砂漿來解決自身產(chǎn)能過剩的問題。由本文分析可知，生產(chǎn)濕拌砂漿有很大的優(yōu)勢(shì)，混凝土攪拌站不需要重新建廠，只要對(duì)設(shè)備稍加改造就能生產(chǎn)，投資小見效快；混凝土攪拌站積累了大量的優(yōu)質(zhì)客戶，所以市場(chǎng)份額也有保障[15]。

4 結(jié) 語

目前大多數(shù)拆遷工地的建筑垃圾現(xiàn)場(chǎng)處理會(huì)受場(chǎng)地條件、處理技術(shù)等因素的影響，產(chǎn)生新的環(huán)境污染問題；更重要的是，處理后的建筑垃圾在再利用階段仍然需要運(yùn)輸?shù)交炷疗髽I(yè)。另外，現(xiàn)場(chǎng)處理不可能做到無公害、精細(xì)分選和分類，往往只能做低價(jià)值的再利用。而建筑垃圾精細(xì)化再生骨料處理系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑垃圾的再利用，減少了建設(shè)成本,最大限度地保護(hù)了環(huán)境。