废弃混凝土回收与利用设备的研究

梁松强　于海洋　于艺蓉　武文　郭厚涛

（大连海洋大学，辽宁大连　116023）

废弃混凝土回收与利用设备的研究

梁松强于海洋*于艺蓉武文郭厚涛

（大连海洋大学，辽宁大连116023）

经济发展必然带动相关产业链的迅猛增产，21世纪是建筑市场激增的黄金时期，与此相关的建筑材料也被大规模生产和改进，混凝土作为建筑行业必不可少的建筑材料已被广泛应用于大规模建设中，与此同时废旧建筑物拆迁及城区改造也给人们生活和环境带来诸多负面影响。国内外大量研究分析表明，再生混凝土的力学性能与新拌合混凝土相似。再生混凝土的应用可以从源头上解决废弃混凝土带来的众多问题，从而增加经济效益、社会效益甚至生态效益，具有良好的开发应用前景，符合可持续发展战略要求。

废弃混凝土回收利用效益应用前景

我国建筑业伴随着经济的迅猛发展，对建筑材料的需求日益增加，混凝土成为其最主要的组成部分，并将在将来长时间内保持不可或缺地位。然而在废旧建筑物拆迁及城区改造过程中，废弃混凝土也已经成为建筑垃圾中的“顶梁柱”。据不完全统计，长期积累的废弃混凝土以高达数亿吨。数量惊人的废弃混凝土绝大多数未经任何处理，只是采取露天堆放或运送到乡村郊区填埋与地势低洼之处，此方式不仅消耗大量运输费用，更为严重的是造成环境污染和资源浪费。不难看出，将这些废弃混凝土回收再利用，不仅可以节省天然资源，而且还会减少对环境健康发展的损害，促进经济的发展，实现可持续发展的目标。

1　国内外再生混凝土利用现状

1.1国外情况

对废弃混凝土再利用的研究最早始于欧洲，美国、日本等一些发达国家对混凝土再利用的研究起步也比较早。早在1976年，荷兰等国，成立了“混凝土解体与再利用委员会”，是最早开展再生混凝土研究和应用的国家之一，目前荷兰的建筑废弃物回收率近100%；美国自1982年起在ASTMC 33—82《混凝土骨料标准》中，将破碎的水硬性水泥混凝土包含进了粗骨料中，降低了大量建筑成本，同时对能源节约和环境保护等方面产生巨大社会效益；日本为再生混凝土的应用提供了相应的技术支持和保障，在1977年就制定了《再生骨料和再生混凝土规范》，日本对建筑垃圾的再生利用率达70%左右，对废弃混凝土的利用率更高。

1.2国内情况

我国对废弃混凝土再利用的研究起步较晚，目前大多处于试验、谨慎使用阶段。但我国政府部门极度重视废弃混凝土再利用的研究，积极鼓励在建筑中使用再生材料，并给予了大量资金支持，且取得了相应阶段性成果，展现出后发优势。但从总体上看，我国目前既没有相关技术指标、规范，缺乏相关立法政策支持，又没有改进再生程序复杂、再生利用率低、能源消耗大、产生二次环境污染等诸多问题，将其进行大规模应用仍需继续研究。

图1　粉碎系统

图2　筛分系统

图3　旋转扇叶

图4　筛网

2　废弃混凝土回收设备简介

该设备由粉碎系统和设备过滤系统两部分组成。首先，装置的粉碎系统采用搅拌机的搅拌原理，使原料在搅拌筒内受连续螺旋叶片翻滚、推挤及物料间相互磨擦作用下逐渐粉碎。同时将滚筛筒略微倾斜放置，既保证物料在搅拌筒螺旋叶片间滚动磨削下充分离散、筛分，又使其在重力作用下从端口流出。在端口处安装一个喷雾装置，装置喷出的水雾用于净化因物料在搅拌桶内摩擦翻滚产生的粉尘对外排放，有效的减缓空气污染。其次，把经过粉碎系统流出的不同孔径大小的混凝土碎块，流入筛分系统。筛分系统由旋转叶片和不同粒径的筛网组成，将粒径大于15-30mm的作为粗骨料进行回收再利用；粒径处在1-15mm的作为细骨料回收利用；粒径小于1mm的作为废弃水泥颗粒回收；而粒径大于30mm的废弃混凝土使其重新回到粉碎系统粉碎，以此反复进行达到废旧混凝土收集再利用的目的，达到所有废料零排放。（如图1-图4所示：）经过此设备对废弃混凝土的粉碎粉分离处理，才使得废弃混凝土有了进一步被利用的可能，为废弃混凝土再利用提供了前提条件，是废弃混凝土在利用中过程中的第一步，也是尤为重要的一步。

3　废弃混凝土回收利用的效益分析

建筑行业的发展如日中天，混凝土需求量日益加大，进而每年所消耗原材料的数量触目惊心，然而地球所能提供的天然原材料的数量极其有限。如果毫无节制的开采天然原材料虽然在短时间内满足了供给需求，但是长此以往，必定会对自然环境造成破坏。到目前为止，部分地区由于过度开采自然资源引起了水土流失、土地荒漠化、土壤腐蚀等自然灾害。同时生产混凝土需要消耗大量水泥和石子细砂等骨料，而生产水泥要排放大量二氧化碳、硫化物、氮化物及其他有害物，对PM2.5的产生起到了“举足轻重”的作用。废弃混凝土再利用，不仅可以节省天然资源、减轻空气污染，更重要的是实现可持续发展的目标。

4　废弃混凝土再利用的应用前景

人们对环境保护、资源节约、废弃物循环再利用意识的增强，废弃混凝土的再利用将逐渐成为一种趋势，再生混凝土所应用的范围也将会越来越宽阔。

4.1混凝土再生水泥

废弃混凝土中含有大量硬化的水泥颗粒，将其分离出来经过一定处理就能产生再生水泥。2004年韩国“利福姆系统”公司研发出此项技术：其技术的核心是将废弃混凝土中的水泥颗粒与粗细骨料、钢筋等分离出来， 然后在700℃的高温下对水泥颗粒进行加热处理，同时加入特殊的添加剂， 便可生产出再生水泥。实验表明，这种再生水泥的性质与普通水泥性质基本相同，其强度可达到规范的要求。其生产成本较低、符合循环经济发展模式

4.2路面基层、底基层

众所周知，道路基层、底基层对拌合骨料强度要求比较低，而经过粉碎处理后的再生混凝土骨料表面裂纹多，混杂杂质，且强度相对较低，但应用于路面底层、底基层却能恰到好处的发挥其吸水率好，压缩性强的优点，又可以节省天然骨料的应用，以免造成材料的浪费。大量试验数据证明，再生混凝土骨料可以恰到好处的应用于道路的垫层中。如果级配良好的混凝土再生骨料也可用于配制路面混凝土拌合骨料。

4.3再生混凝土多孔空心砖

经粉碎等处理后的再生混凝土骨料，其表面产生众多细微裂纹使其强的有所下降，不适合用作高强度等级的混凝土中。但将其中加入水泥、石灰、添加剂等拌合，可用来形成框架结构填充墙所采用的多孔空心砖。再生混凝土生产的多孔空心砖与传统的粘土砖性能极为相似，而其生产工艺较为简单、密度小、质量轻，所用原料无需破坏耕地，具有显著的经济效益和环保优势。

5　结语

我国经济的迅猛发展带动城市化进程不断加进，随着建筑产业GDP比重不断提高，废弃混凝土的产生量的持续增加势在必行，废弃混凝土问题刻不容缓。因此，将废弃混凝土通过再生设备进行批量化再生处理、重新利用，不仅具有良好的社会、经济效益。更重要的是，废弃混凝土的再生利用可以减轻环境污染、减少资源浪费，促进社会的可持续发展。

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梁松强（1993—），男，辽宁灯塔人，大连海洋大学本科在读，研究方向：港口航道与海岸工程。

于海洋（1980—），男，黑龙江肇东人，硕士，讲师，研究方向：土木工程。Email：yhy@dlou.edu.cn。