大力發展建築廢渣再生建材科學方針與科學發展觀

大力發展建築廢渣再生建材科學方針與科學發展觀

一、建築廢渣已經成為重要資源

(一)我國既有建築數量巨大建築廢物排放持久

我國城市和農村既有建築約1000億平米(房屋建築約800億平米、道路建築約200億平米),折重量約1000億噸。建築是有壽命的。我國既有建築按照100年使用壽命計,年產生10億噸建築廢物;按照50年使用壽命,年產生20億噸建築廢物。因此城市永遠處在“建設——拆除——建設”循環往復之中。

根據歐洲常年人均產生建築廢物0.8-1噸/人/年推算,我國常年人均產生建築廢物1-1.5噸/人/年。我國到2030年之前還將要產生150-200億噸建築廢物,其中廢舊混凝土、廢舊粘土燒結磚、廢舊陶瓷、廢舊玻璃等建築廢渣廢舊硅酸鹽材料約佔95%,金屬物約佔1%,其他廢木頭、廢塑料、廢織物、貼牆布、貼牆紙等輕質混雜物約佔4%。

(二)各種建築廢渣適宜作為輕質建材原料使用

建築廢渣具有空隙率高、質量輕等特點,且經過了幾十年的熱脹冷縮和乾溼變化,材料穩定性較好,特別適宜作為輕質建材製品原料。廢舊混凝土再生砂粉,實現砂石與水泥石的分離和分類再生,此時的再生砂就是機制砂,此時的再生粉就是再生水泥,適宜拌制砂漿;廢舊粘土燒結磚再生砂就是“淘砂”、再生粉體就是火山灰質輔助膠凝材料,都是輕質建材優質原料;其他廢舊工業灰渣製品粉煤灰磚塊、爐渣磚塊、加氣混凝土磚塊、石粉磚塊等等,製成再生砂粉可以生產各種非承重輕質混凝土製品。因此,再生砂粉屬於新型再生建築材料,可以廣泛用於各種建築砂漿和輕質混凝土及其板塊磚製品的生產。

《重要資源循環利用工程實施方案》(發改環資【2014】3052號)已經把建築廢物列為重要資源,並把“建築廢物資源化再生關鍵裝備、新型再生建築材料應用技術工藝”列為關鍵技術。國家發改委、工信部、住建部、商務部、科技部、環保部、財政部等十三部委聯合發佈的《循環發展引領行動》(發改環資【2017】751號)更是明確要求“ 建立再生產品和再生原料推廣使用制度”,“推進大宗固體廢物替代建材原料,限制同類天然建材原料開採”,“ 推廣建築垃圾再生產品,在政府投資的公共建築或道路中,支持使用一定比例的建築垃圾再生產品”。

大力發展建築廢渣再生建材科學方針與科學發展觀

二、水泥砂石價格高漲,再生砂粉基綠色建材發展正當時

(一)大力開發再生砂粉砂漿,促進綠色砂漿產業發展

目前我國建築廢渣再生粗集料在預拌混凝土中應用困難重重,這是因為預拌混凝土正在朝著高標號混凝土方向發展,砂石粗細骨料正在朝著精品石子、精品砂方向發展,顯然建渣再生粗集料不符合這一發展方向要求。

研究和實踐表明,再生砂粉在建築砂漿中應用大有發展前途。陳家隴教授對再生砂漿的發展給予了充分肯定,其在《對我國建築垃圾資源化利用技術的認識和希望》一文中指出“再生砂漿技術,對骨料沒有限制,用再生砂適量替代天然砂可以改善骨料的級配,再生細粉可以起到填充作用,高的吸水能力利於水泥的水化和強度的持續發展,較多孔隙不僅降低砂漿自重,對砂漿的保溫隔熱能力有所提高,稠而不粘的特性易於施工,又不存在安全顧慮,因此,再生砂漿近幾年發展較快,易於接受與推廣”[1]。

我國年產23億噸水泥。根據水泥產量至少15%轉化為建築砂漿的比率測算,我國約有3.5億噸水泥用於砂漿生產;根據建築砂漿水泥與細集料比例1∶4測算,我國至少年消耗13億噸建築砂漿。目前我國預拌砂漿(包括溼砂漿和幹砂漿)總產量不足1億噸,所以預拌砂漿產業發展空間巨大。研究發現,建築廢渣在粗處置階段(即生產粗集料加工階段),很難實現清潔生產,再生粗集料輕質混雜物含量波動大,建築廢渣細處置階段(即生產砂粉深加工階段),既有利清潔生產、又提高附加值。大力發展再生砂粉砂漿,將全面提升我國建築廢渣再生利用水平,又大幅度提升我國建築砂漿綠色生產水平和綠色施工水平。

1、大幅度提升預拌砂漿綠色原料生產水平

混凝土攪拌站技改協同實施再生砂粉砂漿,所使用的建築廢渣再生砂粉聯合粉磨裝置,為全封閉立體鋼結構半移動裝置(固定在鋼板上拆裝方便),佔地100平米,總高度15-20米,設備佈置地上一半地下一半,負壓生產(粉塵向裡吸),可幹法生產也可溼法生產(溼磨),基本可以做到無粉塵噪音汙染。再生砂粉聯合粉磨裝置是全粒徑再生,再生砂粉從毫米材料到微米材料全覆蓋。即建築砂漿所需要的何種粒徑砂、粉,聯合粉磨裝置都能生產出來。

大力發展機制砂和實現“廢舊砂灰粉的活化”已經上升為國家戰略。實質上建築廢渣再生砂就是機制砂,再生粉就是火山灰質膠凝材料。建築廢渣深加工生產再生砂粉,混雜的建渣在粉磨過程中,強度高的砂石成為研磨介質,磋磨強度低的粘土燒結磚、粉煤灰磚等,促使“熟料”率先成為粉體,實現了砂石與水泥石的“生熟”分類再生。

2、大幅度提高預拌砂漿普及發展水平

地坪砂漿和抹灰砂漿屬於大宗建築砂漿,約佔建築砂漿總需求量的70%。長期以來,由於我國工業預拌砂漿不夠普及,現場人工拌制的建築砂漿離析現象嚴重,機械噴塗砂漿上牆後產生“飛濺”現象,且砂漿迅速脫水不利於砂漿抹平,致使砂漿工業化施工(即泵送砂漿和機噴砂漿)並不普及。從成都震強砂漿公司使用都江堰地震建渣再生砂粉反饋看,再生砂粉砂漿中的磚粉保水性好、粘度適宜,在砂漿施工過程中再生砂粉不斷的釋放水,有利於機械噴塗和抹平施工,大受砂漿生產企業和施工隊的歡迎。

再生砂粉砂漿還具有功能砂漿優勢:再生砂粉砂漿由於再生砂空隙率高,其呼吸性能、透氣性能優於天然砂砂漿,適宜用於內牆抹灰;再生砂粉砂漿再生砂空隙率高,其保溫性能優於天然砂砂漿,適宜用於地坪抹灰。應當充分發揮再生砂粉優勢,豐富預拌砂漿品種,推動預拌砂漿技術進步。

大力發展建築廢渣再生建材科學方針與科學發展觀

(二)大力開發再生砂粉基輕質混凝土,促進綠色混凝土產業發展

建渣再生砂粉基綠色混凝土,就是以再生砂粉作為基本材料(摻兌率70%或以上)而生產的無粗骨料輕質混凝土[2]。建築廢渣再生砂粉基綠色混凝土密度小於1900kg/m³屬於法定的輕集料混凝土,用於房屋工程牆體材料和道路工程路基材料,大約降低房屋建築和道路建築荷載20%,具有重大節能、節材意義。

1、再生砂粉混凝土適宜作為填充牆體材料使用

房屋建築的梁、柱、樓板等結構承重型混凝土不適宜使用再生砂粉基綠色混凝土外,其他分戶、分室和廚房衛生間隔斷牆體材料都適宜使用再生砂粉基綠色混凝土。無粗骨料的再生砂粉基綠色混凝土就是“超級自密實混凝土”和“液態混凝土”,特別適宜澆築管線密佈的分室、分戶牆體,大量減少管線鋪設鑿牆產生建築垃圾。研究和實踐表明,再生砂粉已經經過幾十年的熱脹冷縮和乾溼變化,其收縮值較低,製成強度等級5-7.5MPa、密度等級1000-1400級(kg/m³)的再生砂粉混凝土,特別適宜作為房屋建築分戶、分室牆體填充混凝土使用,其隔聲量、吊掛力、收縮值相對應,且恰如其分。

2、再生砂粉混凝土適宜作為路基穩定材料使用

道路工程路基穩定材料就是瀝青混凝土下部的路基材料,標準強度要求3.5-5MPa,再生砂粉混凝土很容易做到,而且節約水泥。最近泡沫混凝土道路應用大放異彩(降低道路荷載避免路基下沉產生“搓板路”),給再生砂粉路基穩定混凝土應用技術創新以重要啟示:再生砂粉路基穩定混凝土重量輕於傳統水泥穩定碎石,有利於降低道路荷載,具有巨大的發展潛力;且無粗骨料的再生砂粉混凝土屬於“超級自流平混凝土”,用於城市車行道和人行道的路基鋪設,具有綠色施工特點,無需碾壓,無粉塵噪音汙染(這一點在打贏藍天保衛戰特別重要)。同繼鋒,馬眷榮編著的《綠色建材》指出“建築垃圾主要由碎混凝土、碎磚瓦、碎砂石等無機物構成。其化學成分硅酸鹽、氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫化物和硫酸鹽等,性能優於粘土、粉性土、甚至優於砂土和石灰土,具有較好的硬度、強度、耐磨性、韌性、抗凍性、水穩定性、化學穩定性,且遇水不收縮,凍脹危害小,是公路工程難得的水穩定性好的建築材料”[3]。

發泡型和非發泡型再生砂粉基綠色混凝土,還可以廣泛用於城市地下管廊建設等地下工程填充混凝土使用,以及城市立體綠化預製混凝土保溼砌塊、保溼牆板等使用等等。我國泡沫混凝土奠基人之一陳忠平教授認為,隨著我國節能、節材、節水、節地四節建築發展以及綠色礦山發展,泡沫混凝土的需求量將超過結構混凝土。

(三)大力發展再生砂粉混凝土板塊磚聯合生產,促進綠色牆材技術進步

深圳綠髮鵬程公司再生砂粉混凝土板塊磚製品全線飄紅、全部供不應求,表明市場已經全面接受建築廢渣再生建材製品,建築廢渣再生建材大有發展前途[4,5]。從深圳綠髮公司實施再生砂粉混凝土板塊磚聯合生產成功經驗看,再生砂粉混凝土板塊磚聯合生產將成為大中城市建築廢渣再生建材重要發展方向,有如下優點:

豐富了再生建材品種

建築廢渣再生建材工廠生產的各種再生材料,有的再生材料適宜生產牆板,有的再生材料適宜生產砌塊;有的再生材料適宜生產壓制產品,有的再生材料適宜生產澆注成型產品等等,再生砂粉混凝土板塊磚聯合生產,充分發揮了不同建築廢渣材性作用,生產出性能不同的建材製品。

符合預製化發展方向

目前,我國正在大力發展裝配式建築。再生砂粉混凝土板塊磚聯合生產,適應了裝配式建築對建築板材的需要;第二,再生砂粉預製化有利於環保,研究表明,再生砂粉混凝土製品具有後期強度高等特點,即再生砂粉混凝土板塊磚存放不會變質。通常建築市場對建材需求是有一定波動的。存放再生建材製品要比存放建築垃圾安全,實現建渣製品化,既有利於調節市場需求,又避免存放建築垃圾汙染環境的風險。

實現了建渣高附加值利用

再生砂粉混凝土板塊磚實現了再生砂和再生粉雙摻和大摻量,原料構成就是水泥+再生砂粉,無需添加其他材料。再生砂粉條板密度900-1200kg/m³,市場銷售價格1200元立方;最大眾化、最便宜的1200級kg/m³再生砂粉混凝土空心磚,市場售價也要250元立方;再生砂粉混凝土透水磚市場售價500-600元立方,綜合分析,平均1噸建渣生產1立方建材製品,可以創利100元。

三、大力發展“第二建材”是時代的呼喚

冷發光等在《國內外建築垃圾資源化現狀及發展趨勢》一文中強調“大力推行建築垃圾資源化是可持續發展戰略的必然要求和主流趨勢,是解決建築垃圾問題最為有效可行的途徑”[6]。同繼鋒、馬眷榮編著的《綠色建材》明確指出“混凝土及其製品綠色化已經勢在必行”[3]。

鑑於我國年產生10餘億噸建築廢渣;我國實行建築垃圾集中處置分級利用制度;我國倡導大摻量使用建築廢渣,因此建築廢渣將要發展成為建築材料的“第二資源”;鑑於再生砂粉基綠色混凝土屬於輕質混凝土,除掉建築的梁、柱、樓板等承重型結構混凝土外,其他各種板塊磚、砂漿、輕質功能混凝土等等都可以使用再生砂粉作為基本原料生產,再生砂粉基綠色混凝土將成為承重型結構混凝土的重要補充,因此再生砂粉基綠色混凝土將要發展成為“第二混凝土”和第二建材”。大力發展再生砂粉砂漿、再生砂粉輕質混凝土、再生砂粉混凝土板塊磚製品等再生砂粉基綠色混凝土及其製品,將有力地促進我國建材行業供給側結構性改革和促進建材行業綠色發展[7]。

參考文獻

[1] 陳家瓏,對我國建築垃圾資源化利用技術的認識與希望,建設科技,2016.23.

[2] Zhu P, Mao X Q, Qu W, et al. Investigation of using recycled powder from waste of clay bricks and cement solids in reactive powder concrete[J]. Construction & Building Materials, 2016, 113:246-254.

[3] 同繼鋒,馬眷榮,綠色建材,北京:化學工業出版社,2015.8

[4] Kartini K, Rohaidah M N, Zuranini Z A. Performance of ground clay bricks as partial cement replacement in grade 30 concrete[J]. World Academy of Science Engineering & Technology, 2012.

[5] Yazıcı H, Yardımcı M Y, Aydın S, et al. Mechanical properties of reactive powder concrete containing mineral admixtures under different curing regimes[J]. Construction & Building Materials, 2009, 23(3):1223-1231.

[6] 冷發光,國內外建築垃圾資源化現狀及發展趨勢,商品混凝土,2009.3

[7] 王棟民. 這些固廢資源化工藝前景可期[N]. 中國建材報,2018-05-25(002).


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