[化学]建筑垃圾综合利用本科论文.doc

成都学院学士学位论文我国建筑垃圾综合利用研究 专 业： 学 号： 学 生： 指导教师：摘要: 建筑垃圾排放量巨大，严重影响到了社会经济和生态环境的协调发展，其综合利用已引起社会广泛的重视。本文阐述了建筑垃圾的组分、来源、国内外建筑垃圾的处理现状以及对环境中大气、水、土壤的影响，讨论了废弃建筑混凝土、木质、砖瓦的资源化途径，介绍了我国建筑垃圾综合利用、管理体制的相关政策，指出了我国建筑垃圾综合利用和管理方面存在的问题，提出从法律、政策、管理、技术研究、源头控制、宣传教育等多方面人手，有计划、有步骤地推行建筑垃圾综合利用，并展示了适合我国国情的循环管理模式。 关键词:建筑垃圾；环境污染；综合利用；再生资源；循环模式The Comprehensive Utilization of Construction Demolition in China Specialty： Student Number： Student： Supervisor：Abstract：The amount of construction waste emissions is so huge,that it seriously influence the harmonious development of social economic and ecological environment .Its comprehensive utilization has drawn the societys widely attention . This article expounds the components and the source of the construction waste and the current situation of dealing with the construction waste for domestic and foreign and its influence on air,water and soil,discusses the utilization of the concrete ,wood, bricks of the abandoned building.This article introduces the relevant policies of the construction wastes comprehensive utilization and the management system ,and points out the existing problem of the construction wastes comprehensive utilization and management in our country.In order to carry out the utilization of the construction waste in a planned and systematic way, it puts forward that we should take measures in laws,policies,management, technology research,source control and publicity and so on,and it shows the cycle management model which is suitable for our country.Key words：Construction waste, The pollution of Environment, Comprehensive utilization, Renewable resources, Circulation pattern目 录 1. 绪论11.1. 研究意义目的11.2. 建筑垃圾的组分及造成的问题21.2.1 建筑垃圾的组分21.2.2 建筑垃圾的分类21.2.3 建筑垃圾所造成的环境问题31.3. 国内外建筑垃圾综合利用现状41.3.1 国外建筑垃圾综合利用情况51.3.2 国内建筑垃圾综合利用情况7 2. 建筑垃圾综合利用途径方法82.1 废弃建筑混凝土综合利用82.1.1 再生骨料的分类及其特性82.1.2 再生骨料的生产工艺102.1.3 再生骨料的应用102.2 废木材、木屑的综合利用112.2.1 废木料应用122.2.2 木质废弃物回收工艺实例122.3 废弃砖瓦废陶瓷的综合利用142.4 废弃塑料的综合利用142.4.1 废旧塑料的回收处理技术142.4.2 废塑料综合利用工艺实例152.5 废弃橡胶的综合利用152.5.1 废旧橡胶制备再生橡胶工艺163. 我国建筑垃圾综合利用前景分析173.1 必要性173.2 可行性173.2.1 技术手段分析173.2.2 经济效益分析183.2.3 社会效益分析184. 我国建筑垃圾综合利用存在的问题及对策194.1 我国建筑垃圾利用中存在的问题194.2 我国目前建筑垃圾的管理体制194.2.1 管理机构及职责194.2.2 基本管理规范204.2.3 经济政策204.2.4 建筑垃圾管理的法律责任214.3 解决我国建筑垃圾存在问题的基本对策224.4 适合我国国情的建筑垃圾循环管理模式234.4.1 建筑材料的使用模式234.4.2 建筑垃圾的再生循环245. 结论27参考文献28致 谢3030成都学院学士学位论文1. 绪论建筑材料产业属于资源依赖型工业。目前我国已成为世界建筑材料生产、消费大国，各工业的能源消耗总量名列前三位。新时期，建筑材料产业一方面消耗大量能源，另一方面又具有节能的潜力。在其生产过程中虽造成环境污染，但却可以消纳各种固体废弃物、实现节能减排。由于城市化进程的加快，城市规模的不断扩大，导致建筑垃圾的产生和排放量不断增加，据统计，建筑施工的过程中，每平方米产生建筑垃圾约500-600t。从1991年到2005年间，我国建筑垃圾每年的产量由6600万吨升至6亿吨。但只有10%被指定的消纳场所利用，其余的被随意倾倒、堆放，或被运往非法经营的填埋场进行处理，由此引发严峻的环境问题和较高的处理费用，使我国接受着资源短缺和环境恶化的大自然的惩罚。目前，城市建筑垃圾的处置方式主要是填埋和露天堆放两种，而采用这些处置方式会破坏土壤生态平衡，造成永久性伤害，大量侵占土地，是一种资源的浪费，造成巨大经济的损失。因此，建筑垃圾的综合利用已成为关系到国计民生的大事，是21世纪国家不可忽视的问题，政府迫切需要解决的问题。早在20世纪中期，一些西方国家就已经对建筑垃圾进行优化规划。经各国广泛研究，总结出各种建筑垃圾处理处置优化规划方法，包括线性规划，非线性规划，动态规划，多目标规划、整数规划以及不确定条件下的建筑垃圾规划等，这些数学方法对改进建筑垃圾的综合处置具有重大意义。目前，我国对建筑垃圾规划管理的研究较滞后。随着社会和人们对此问题的不断关注，国内的研究者也对此领域开展越来越多的研究。由于起步较晚，且缺乏足够的数据、资金，目前对建筑垃圾管理仍处于初级阶段。 1.1. 研究意义目的我国城镇中，大量建筑是上世纪中期建成的，在废旧建筑占有相当大的比例，即将达到设计使用年限而面临拆除，未来若干年后，产生的建筑垃圾总量必将是巨大的，我国建筑垃圾年产量也将达到一个高峰。另一方面我国目前处于建设鼎盛时期。因此对建筑垃圾进行综合处理使其减量化、无害化、资源化显得尤为重要。通过建筑垃圾的再利用，一方面可以解决建筑施工过程中建筑垃圾的堆放，减少对环境的污染;另一方面也最大限度地节约能源,降低再生产的成本。本文将建筑垃圾规划管理作为一个有机整体，进行深入的分析了建筑垃圾造成的侵占土地，污染水体、大气、土壤等环境问题和对建筑垃圾的再利用途径，提出了适合我国国情的建筑垃圾循环模式。 1.2. 建筑垃圾的组分及造成的问题 1.2.1 建筑垃圾的组分不同结构类型建筑物所产生的各种建筑施工垃圾成分含量是不同的，但是它们的基本组成基本一致，主要成分都有泥土、散落的混凝土和砂浆、剔凿产生的混凝土和砖石、被切割下来的钢筋混凝土桩头、废铁丝和各种废弃的钢配件、废钢筋、金属管线废料、废木屑、刨花、各种装饰材料的包装箱、包装袋、装饰装修产生的废料等1。结构形式不同的建筑工地垃圾组成比例略有不同（详见表1-1）垃圾数量因施工管理水平不同各工地差异也很大。 我国20世纪60年代前的建筑物用材主要是混凝土、金属及木材，从组成成分看，混凝土的比例最大，占48.35%；陶瓷类、玻璃、石膏板、瓦、石、板等占22.32%；木材中以胶合板为主，占19.75%。60年代后的建筑物，大多采用各类复合材料、塑料等代替木材，旧建筑拆除垃圾中木材含量相对较少。表1-1 建筑施工垃圾的数量和组成（%）2施工垃圾组成比例施工垃圾占其材料购买量的比例砖混结构框架结构框架 -剪力墙结构碎砖（碎砌砖）30-5015-3010-203-12砂浆8-1510-2010-205-10混凝土8-1515-3015-351-4桩头8-158-205-15包装材料5-155-2010-20屋面材料2-52-52-53-8钢材1-52-82-82-8木材1-51-51-55-10其他10-2010-2010-20合计100100100垃圾产生量kg/m250-20045-15040-150 1.2.2 建筑垃圾的分类 （1）按照建筑垃圾的来源分类如下： 建筑工地施工：分为剩余混凝土，是指工程中没有使用掉而多出来的混凝土，同时包括因某种原因而暂停施工而未使用的混凝土。建筑碎料，就是因为凿除、抹灰等产生的旧混凝土、砂浆等矿物材料;或者木材、纸、金属和其它废料等。 建筑材料生产的垃圾：主要是指各种建筑材料在其生产过程中所产生出来的的废料、废渣等，包括生产出的成品在生产加工过程中和运输途中产生的碎块、碎片等。如在生产混凝土时难免产生的一些混凝土以及因质量问题不能使用的废弃混凝土，经测算，平均每生产100m3的混凝土，将产生1-1.5m3的废弃混凝土。 旧建筑物的拆除：分为砖和石、混凝土、木材、塑料、灰浆、屋面废料、和非金属等。数量非常多。 土地开挖：分为表层土和深层土，其中种植可用表层土；而回填、造景等可用深层土。 道路开挖：是指混凝土路面开挖和铺有沥青路面的道路开挖。包括废混凝土块、沥青混凝土块3。 (2)按照主要材料类型分类如下： 可直接利用的材料，如窗、梁、尺寸较大的木材等。 可作为材料再生或热回收的材料，如矿物材料、未处理的木材和金属等。 没有利用价值的材料。 1.2.3 建筑垃圾所造成的环境问题 建筑垃圾对水的污染在城市建筑施工过程中，不可避免地产生大量的泥浆、污水。含有大量泥沙、杂物、建材粉末等污染物的施工废水直接经城市下水道进入周围水体，不仅直接污染了城市水环境，而且还极易造成城市地下排水管网系统淤积，影响城市排水防涝。建筑垃圾在堆放过程中，经雨水渗透淋湿后，大量的水合硅酸钙和氢氧化钙、硫酸根离子、金属离子从对应的建筑垃圾中溶出，由废纸板和废木材自身发生厌氧降解产生的木质素和单宁酸分解生成有机酸，这些渗滤水为强碱性，并且有许多的的重金属离子以及一定量有机物。若不加控制让其流入江河、湖泊、或渗入地下，就会导致地表和地下水的污染。 建筑垃圾对大气的污染建筑垃圾对大气的污染主要有垃圾生成的气体和扬尘两种。在高温和潮湿的环境中,堆放的建筑垃圾中的某些有机物质发生分解，释放出有害气体；容易腐蚀的垃圾则散发出腥臭味，垃圾中的细菌混在臭味中,对空气造成污染；有毒的致癌物质又会在可燃建筑垃圾焚烧过程中产生,对空气造成二次污染；扬尘主要来自两个方面，一是建筑垃圾运输过程中，由于公路路面不平或装运过多等原因造成的道路扬尘；二是在施工、装卸和堆放建筑垃圾时，由于地面干燥风吹所引起的扬尘。扬尘不仅会增加大气颗粒物的含量，还会严重影响周围居民的生活及环境卫生，还会影响周围农作物的生长。 建筑垃圾侵占土地及对土壤的污染在处理建筑垃圾时，因为它是不可燃固体物质，其方法有异于一般的固体废物。到目前为止还没有专门行业能对其进行处理，大多数城市建筑垃圾在未经处理的情况下就被转移到郊区堆放。城市建筑垃圾总量逐年增加，垃圾堆放点也在随之增加，而垃圾堆放场的面积也在逐渐扩大。垃圾与人争地的现象已到了相当严重的地步，露天堆放已经成为多数郊区垃圾堆放点的主要方式，建筑垃圾在经历风吹日晒雨淋后，其中的有害物质，如油漆、涂料和沥青等释放出的多环芳烃有机物质等，经垃圾渗滤液渗入土壤中，又经一系列的物理、化学和生物反应，被植物根系所吸收或被微生物利用，污染了郊区的土壤，同时土壤质量也降低了。此外，在很多外力的作用下, 露天堆放的城市建筑垃圾中较小的碎石块也会进入周围的土壤，造成土壤的物质组成被改变，土壤的结构也被破坏，致使土壤的生产力大大降低。另外在多种因素的作用下，城市建筑垃圾中含量较高的重金属，通过复杂化学反应，导致植物中重金属含量也提高。然而受污染的土壤，其天然的自净能力也丧失了，也很难通过稀释扩散办法减轻其污染程度，必须采取耗资巨大的改造土壤的办法来解决。 1.3. 国内外建筑垃圾综合利用现状 国内外对建筑垃圾的综合利用大致可以分为三个级别。 “低级利用”，如分拣利用，一般性回填等，占建筑垃圾总量的50% 60% ，如我国香港地区、美国的多山地区对建筑垃圾的处理主要是采用垃圾井深埋和堆填( 主要以填海、填山谷为主) 的方式。 “中级利用”，如用做建筑物或道路的基础材料，经处理厂加工成骨料，再制成各种建筑用砖等，约占建筑垃圾质量的40%。例如，韩国、欧美的许多大中城市及我国的一些城市均建立建筑垃圾处理场，对建筑废弃物进行循环加工处理，利用建筑垃圾中的废弃砖瓦、解体混凝土等，掺和胶粘材料和调和料，以此作为混凝土骨料、轻骨料生产混凝土普通砖、多孔砖、小型空心砌块、渗水地砖等建筑材料。 “高级利用”，如将建筑垃圾还原成水泥、沥青、骨料等再利用。在日本，各地建立了将建筑垃圾以“电解”的方式处理的加工厂，其生产规模最大能达到100t/h。建筑施工过程中产生的建筑垃圾，规定其必须到具有“再生资源化设施”的地方进行处理，目前已经形成成熟的“高级利用”的技术来进行建筑垃圾的处理4。 1.3.1 国外建筑垃圾综合利用情况 （1）日本建筑垃圾综合利用情况日本是一个国土资源相当缺乏的国家。由于其人口密度大，资源有限，对资源的保护和再利用相当重视，加上经济的迅速发展与土地等资源有限的矛盾日益突出，日本较早兴建相当数量的建筑垃圾加工处理厂。加工处理工艺中具有细化程度较高，设备先进专业的特点。比如在建筑垃圾分选这个环节中，除了有常规的电磁分选设备和振动筛分设备，也包括不燃物细分选设备、比重差分选设备、可燃物回转式分选设备等其他先进设备5。从而有效地确保了最终再生骨料产品的优良品质，为产品的广泛应用提供了必要保障。日本研发了把废旧混凝土中的砂浆和石子分离的技术，充分合理地利用了这些废弃材料。该技术第一步将废弃的混凝土破碎成颗粒（直径小于40mm），将其进行热处理（300温度下）。第二步，用特殊机械让这些颗粒相互摩擦、碰撞，使水泥砂浆与石子分离。分离出的石子又可作为天然骨料，可生产新混凝土。分离出的砂浆可经稳定化处理应用于路基6。 政策方面:日本从20世纪60年代末就开始对建筑垃圾进行管理，并于1970年制定了废物处理法，1977年制定了再生骨料和再生混凝土使用规范，1991年制定了资源重新利用促进法等一系列较为完善可行的政策法规体系7，以促进建筑垃圾的转化和利用。日本政府规定对建筑施工过程产生的建筑垃圾实行“谁施工，谁负责”的原则，使建筑垃圾必须得到有效的处理。 （2）美国建筑垃圾综合利用情况美国作为西方发达的工业大国，在建筑垃圾资源化领域起步较早，在政策法规和实际应用方面都形成了一套符合自身情况的体系。美国一家公司研发出微波技术回收利用沥青混凝土路面废弃物，回收效率高达100%的，其质量较高，与新拌沥青混凝土路面料无差异，且具有成本低的优点，同时减少了垃圾量，保护了环境，节约了垃圾管理、处理费用8。在政策法规方面，美国政府1965 年制订的固体废弃物处理法9中，完善了信息公开报告、资源再生、再生示范、科技发展、循环标准、经济刺激与使用优先、职业保护、公民诉讼等固体废物循环利用的法律制度。在1980 年制定的超级基金法已经明确规定：“企业生产出来的任何工业废弃物，必须自行将其处理妥善，不得擅自倾卸在未规定区域”。美国在建筑垃圾管理政策方面已经经历了三个阶段。第一阶段是政府强制命令与控制, 通过行政手段实现；第二阶段是通过市场的经济刺激实现, 强调建筑垃圾的管理要注重源头削减；第三阶段是提高广大民众的环保意识和能力，实现政府监管和企业自律相辅相成。 （3）卡塔尔建筑垃圾综合利用情况卡塔尔，一个拥有相当丰富的石油和天然气资源，而对其他资源都依赖进口的国家，故很重视资源的综合利用。在卡塔尔，每个建筑工地都设有环境安全监督部门，该部门不仅要求设计方对其设计的方案从开始施工到竣工的过程中，每个环节所需要的材料以及施工过程中产生的建筑垃圾都要合理的利用。还严厉要求施工单位在其所属的施工管辖区内建立建筑垃圾回收场，对建筑垃圾进行分类堆放，由专门的人负责将转运过来的建筑垃圾进行筛选。筛选后，通知回收单位将其转运走，对于废钢筋、废铁丝、废电线和各种废钢配件等金属，重新加工制造成各种规格的钢材；对于包装材料、塑料、木材以及玻璃，均可作为其对应的原材料，重新加工回用；对于“低级利用”的建筑垃圾，如杂土，在施工现场可用于一般性回填。 （4）韩国建筑垃圾综合利用情况韩国最近成功研发了从废弃的混凝土中分离水泥，并使这种水泥能再生利用的技术。首先把废弃混凝土中的水泥与石子、木料、钢筋等其他废料分离开，然后进行加热处理（700的高温下），通过添加一些特殊的物质，就生产出了再生水泥。据统计这种方法有达到30%的产出率，这种再生水泥的强度可达到国家施工标准，与普通水泥相当，有些甚至更好10。而且这种再生水泥具有生产成本低廉，生产过程中不产生有害气体的优点。这项再生技术既解决建设中的废弃物处理问题，也解决了自然资源资源短缺的问题。 1.3.2 国内建筑垃圾综合利用情况目前，我国的建筑行业都是采用的传统方式施工，原料消耗大，加上管理落后，没有合适的科学技术保证，从而产生了大量的建筑垃圾。并且关于建筑垃圾综合利用方面的研究不多，不能从源头上减少建筑垃圾，对建筑垃圾的资源化再生利用问题分析不深入，缺乏建筑垃圾循环利用模式，没有综合利用技术和设施。 但近些年来，上海、北京等地区的一些建筑公司对建筑垃圾的回收利用作了一些有益的尝试。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（总建筑面积13万平方米，均为剪力墙或框剪结构）的施工过程中，将产生的建筑垃圾，经破碎分选后，按1：1的比例拌入标准砂制成细骨料，成品可用于抹灰和砌筑，砂浆强度或高于国家标准。此举大大节约了材料费和垃圾清运费，共回收利用建筑废弃物480吨，净收益1.24余万元11。建筑施工企业既可获得较高的经济收益，同时还有利于施工场地内的规范管理。只需配置数台粉碎机，即可将建筑垃圾就地处理、再生利用。 河北新兴科技公司成功研发出一种“用建筑垃圾夯扩超短异型桩施工技术”。该项技术是利用房屋拆迁、改造过程中产生的碎砖瓦、碎石、废钢筋等建筑垃圾为原料，经重锤夯扩形成扩大头的钢筋混凝土短桩，并使用配套的减隔振技术，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500700kN。经测算，该项技术的使用节约基础投资20左右12。 政策法规方面，我国已越来越重视资源与环境问题，并于1992 年颁布了城市市容和环境卫生管理条例；在1995 年制定了中华人民共和国固体废物污染环境防治法和城市固体垃圾处理法；2005 年制定了城市建筑垃圾管理规定；2006 年制定了中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要13。同时，国内各主要城市也制定了相应的地方性政策法规来应对建筑垃圾处理处置的相关问题。但国家和地方这些法律、政策、规章都相对散乱，缺乏整体性规划，未形成一个健全完善的体系，无法为进一步深入开展建筑垃圾资源化工作提供必要的政策法规的支持和保障。因此，以建筑垃圾资源化为中心议题，应尽快建立配套的政策法规体系14。 2. 建筑垃圾综合利用途径方法 2.1 废弃建筑混凝土综合利用在二战后，前苏联、日本和德国等就开始研究开发利用废弃混凝土制成再生骨料，发达国家在再生混凝土利用方面的研究发展的很快，到2001年，可持续发展研究机构为再生混凝土骨料的制作提供了多项标准依据。有些西方发达国家如美国、德国还采用了立法的形式来保证此项研究和应用的发展。我国对再生混凝土的研究较晚，到目前为止，还没有一套完整的规范，不过我国已经对再生混凝土的开发利用进行立项研究，并取得了一定的研究成果15。再生混凝土技术是将废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后，以一定的比例加入添加物生成再生骨料，从而代替天然骨料搭配成新混凝土的技术。再生骨料是废弃混凝土块经过破碎、分选并按照一定的比例混合后形成的骨料。再生骨料混凝土则是利用再生骨料作为部分或全部骨料配置的混凝土。相对于再生混凝土而言，原生混凝土是把用来生产再生骨料的原始混凝土16。 2.1.1 再生骨料的分类及其特性骨料有三部分组成：混合料，即旧混凝土骨料与砂浆结合体，呈多棱角状，表面粗糙，占总量的58%左右；纯骨料，即从旧混凝土中脱落与破碎的老骨料，表面不规格粘浆、粗糙，占总量的15%左右；纯砂浆块，即旧混凝土中的砂浆料，占总量的14.7%。再生骨料按粒度分为再生粗骨料和再生细骨料，再生骨料中大于5mm的粗骨料约占88%，小于5mm的细骨料约占12%。由于表面粗糙度和水泥砂浆含量不同，特性也不同。 （1）再生骨料的物理性质由于再生骨料具有棱角较多和表面粗糙的特点，骨料表面又包裹大量的水泥砂浆，并且混凝土块在解体、破碎的过程，使骨料内部产生大量微裂纹，这些都致使再生骨料的吸水速率和吸水率大大增加。 （2）再生粗骨料的特性与原生碎石相比，再生粗骨料的表面异常粗糙，因为再生粗骨料表面有硬化水泥浆体而凹凸不平，非常不规则。再生粗骨料、卵石、和碎石三者的相对表面粗糙度相比，碎石表面粗糙度比卵石表面粗糙度高，而再生粗骨料表面粗糙度比碎石表面粗糙度高。粗骨料的吸水率的影响因素有内部缺陷、表面粗糙度和粒径。再生粗骨料的吸水率与粒径有关，先与之成反比后与之成正比，原因是：骨料内部缺陷程度和比表面积是影响粗骨料的吸水率的主要因素。同一种粗骨料不同粒径的表面粗糙程度无太大差异，但粒径越大，其内部缺陷越大，比表面积越大，吸水率也随之越大。原生混凝土的强度会影响再生粗骨料的饱和吸水率和表观密度，原生混凝土强度与水泥浆体空隙成反比，因此原生混凝土强度越小，饱和吸水率越高，再生粗骨料的表观密度越小。再生粗骨料可以在短时间内吸水达到饱和，10分钟就达到饱和程度的85%，30分钟能达到95%以上。 （3）再生细骨料的特性再生细骨料中水泥砂浆含量高，使其性质有所差异，与天然骨料相比：再生细骨料其密度较低，含水率较高，吸水率较大，与再生粗骨料相比，其密度稍低，含水率稍高，其吸水率则明显增大。如原生混凝土C50等级强度时，再生细骨料的吸水效果能达到12.3%。 再生细骨料对再生混凝土弹性模量和抗压强度的影响比再生粗骨料对其的影响大。经实验表明：当再生细骨料取代量由50%降低到30%且强度等级为C40的原生混凝土时，再生混凝土的28d抗压强度由34MPa升到43MPa，升幅达20%。而对同一等级强度的原生混凝土，当再生细骨料取代量由50%降到30%时，再生混凝土的28d抗压强度则仅由46.6MPa升为46.7MPa，几乎无差异18。 再生粗、细骨料的物理性质具体对比详见表2-1表2-1 再生骨料的物理性质18类别骨料总类原混凝土的水灰比吸水率/%表观密度/(t/m3)细骨料河沙4.11.67再生细骨料0.450.550.6811.910.911.61.291.331.30粗骨料河卵石2.11.65再生粗骨料0.450.550.686.46.76.21.301.291.33 2.1.2 再生骨料的生产工艺废弃混凝土制作再生骨料的过程和天然骨料的制作过程相似，其生产工艺如图2-1，实际的废弃混凝土中，存在着钢筋、木块、塑料、玻璃、陶瓷、橡胶等各种杂质，为保证再生混凝土的质量，必须先进行预处理将这些杂质去除，如用手工的方法除去大块杂质。其中铁质杂质可用电磁分离法除去，小块轻质杂质用重力分离法除去。废弃混凝土初次破碎设备初次筛分10-40mm10mm以下二次破碎二次破碎风力分级二次筛分5mm以下吸尘设备5-25mm0.15-5mm再生细骨料再生粗骨料微粉 0.15mm以下图2-1 再生骨料的制作流程17 2.1.3 再生骨料的应用 （1）粗骨料应用于喷射混凝土将再生粗骨料应用于喷射混凝土中，分别采用干拌法和湿拌法生产：采用再生粗骨料的喷射混凝土，纤维与材料的回弹率均较小。再生粗骨料的采用，导致混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度明显下降。混凝土的28d龄期混凝土的压应力-应变曲线变化趋势完全一致。再生粗骨料应用于喷射混凝土具有的优势：不易回弹。荷载在压应力-应变曲线的后峰值部分缓慢平稳地下降。在压应力-应变曲线的后峰值部分力延性较好，具有较大变形能力。综上所述，再生骨料在喷射混凝土中使用是有巨大前途的。 （2）在公路工程中的应用将废弃的混凝土破碎生成的再生骨料，可用作配置道面、路面混凝土的骨料，技术可靠、效益显著。机场道面、城市道路与公路等改建或扩建时，都有大量的旧混凝土被破碎报废，将这种废弃的混凝土，破碎成再生骨料，经筛分分级配置后，用作水泥混凝土骨料，来配置道面、路面的再生水泥混凝土，在当前骨料来源渐渐短缺，砂石价格不断上涨的情况下，无论是经济上还是环境保护方面，都有重大现实意义。再生骨料可用于新路面结构中的稳定或非稳定基层，或者新水泥混凝土混合料。再生混凝土骨料中扁平状和针状的含量很少，一般能达到水泥混凝土对粗骨料的表观要求。 （3）高强度废旧混凝土粗骨料拌制高强度再生混凝土混凝土的使用正在朝着高强、高性能的方向发展，越来越多的高强混凝土在建筑物种中得到了应用。用普通混凝土和高强混凝土作为来源的再生骨料，配置出的混凝土在宏观性质有差异，因为其在微观结构上大有不同。因此随着高强混凝土的应用越来越广泛，对高强再生骨料的研究也越显重要。研究表明，矿物细掺料与高效减水剂复合应用能够有效地控制混凝土的流动性，并减少再生骨料的吸水率带来的不良影响。 （4）用废弃混凝土骨料和粉煤灰生产无普通水泥的混凝土经证实，可直接用废旧混凝土骨料和粉煤灰生产无普通水泥的混凝土，这种混凝土可用做填料和路基18。研究表明，仅用废旧混凝土骨料和粉煤灰，而不使用普通水泥生产再生混凝土是完全可行的，这种再生混凝土有良好的凝聚力，但强度较低，强度增强缓慢18。 2.2 废木材、木屑的综合利用从建筑物拆卸下来的废旧木材，一部分可以直接当木材重新利用，如较粗壮的立柱、托梁以及木质较硬的橡木、红衫木、雪松。废旧木材的利用等级一般需要做适当降低。对于建筑施工产生的多余木料，清除其表面污染物后根据尺寸直接利用，不用降低其使用等级。建筑垃圾中的碎木、木屑有两种利用方式，可作为燃料堆肥原料和侵蚀防护工程中的覆盖物。不含有毒物质的木质废弃物可直接做燃料，如没经防腐处理的废木料、无油漆的废木料。木料的碳氮比较高，将其粉碎至一定粒径的颗粒，掺入堆肥原料中可以调节堆肥的碳氮比。废木料中含的特殊成分掺入堆肥原料中，对堆肥化过程有催化作用。 2.2.1 废木料应用 (1)提取出活性炭 由于木材中含有大量碳元素，若将其提取出来可制成活性炭，用于吸附。具体工艺见下节。 （2）生产黏土-木料-水泥复合材料黏土-木料-水泥混凝土具有质量轻、导热系数小等优点，因此可作为特殊的绝热材料。将黏土与废木料、水泥混合制成黏土-木料-水泥复合材料19，此复合材料密度较小，导热系数较低，达到绝热的效果。由于废木料中含有大量的纤维，其掺入率直接影响复合材料的可塑性。废木料的掺入率越大，也就将复合材料的孔隙率增大了，从而导致复合材料的导热系数和机械强度减小，并且降低了复合材料的毛细管作用，防止复合材料的耐久和导热性能受湿度影响。 （3）经防腐剂处理后用于堆肥用化学防腐剂处理木材，可以达到延长建筑用木材的服务年限，可延长5倍以上。常用的防腐剂有硼酸盐和含铬酸盐的砷酸铜溶液。废木材经过硼酸盐防腐处理后可以直接用作堆肥原料。经试验证明，当堆肥原料中经硼酸盐防腐处理的废木材占12%-13%的时，堆肥前原料和堆肥后产品中B的含量分别是36.7mg.L-1和0.62mg.L-1，但是堆肥后的土壤中B的含量由0.43mg.L-1上升到了0.72mg.L-118。而且经含铬酸盐的砷酸铜溶液处理的废木材的锯末还可以用作土壤改良剂，在经改良的土壤上种植花卉和蔬菜时，蔬菜中的铜、铬和砷含量很低，不影响食用。 （4）经防腐处理后制作复合材料经含铬酸盐的砷酸铜溶液处理的废木材可用作生产木料-水泥复合材料的原材料，而且其性能要比其他不经过处理的废木料生产的复合品要好得多。 2.2.2 木质废弃物回收工艺实例利用废弃木料制取活性炭浸渍、炭化、活化、回收、漂洗、脱水、干燥、粉碎、包装。首先将废木屑倒入氯化锌浓溶液中，浸渍8小时以上。将浸渍的木屑放入炭化炉中炭化，温度控制在300-450C间，时间也应该控制在3-4小时。炭化过程中不断翻动物料。将炭化的物料放在活化炉中活化，温度控制在500-600C，活化时间在2-2.5小时。活化后的要回收物料中含有大量的氯化锌。物料要经过漂洗直至碳中氯离子含量合格为止。之后再经过脱水、干燥、粉碎等工序即可得到合格产品。工艺流程详见图2-2 粉碎机 炭化炉 活化炉 浸渍池 粉碎机 干燥机 脱水机 漂洗池图2-2 废木料制取活性炭的工艺流程20制成品所达到的标准按GB/T13803.2-1999,详见表2-2表2-2 木质活性炭标准20项目一级品二级品碘吸附值/mg/g 1000900亚甲基蓝吸附率/ml/0.1/mg/g 91357105强度/% 9485表观密度/g/ml0.45-0.550.32-0.47粒度2.00-0.63mm/% 0.63mm以下/% 905855水分/% 1010pH值5.5-6.55.5-6.5灰分/% 55 2.3 废弃砖瓦废陶瓷的综合利用建筑物拆除的废砖，如果块型比较完整，且黏附砂浆比较容易剥离，通常可作为砖块回收，重新利用。倘若块型已不完整，或与砂浆难以剥离，就考虑其综合利用。主要有以下两种渠道。一是将废砖适当破碎，制成轻质骨料，用于制作轻骨料混凝土制品。产品完全符合建筑墙体要求，市场供不应求。二是将废砖破碎的较细，最大粒度5mm，其中小于0.1mm的颗粒不小于30%。然后与石灰粉拌和，压力成型，蒸汽养护，形成蒸养砖。所得砖的体积密度约为1500kg/m3,与红砖基本将近。废弃建筑陶瓷和卫生陶瓷、吸水率较低、坚硬、耐磨、化学性质稳定。若其破碎物直径为5-10mm的颗粒，便可作为人工彩砂的原料。适用于建筑物的外墙装饰。废陶瓷粒具有的特点有：表面粗糙，具有一定的孔隙率，易于与有机涂料结合，在釉烧温度下不会分解，不会相变。因此，无论制作有机彩砂还是无机彩砂，都具有很大优势。若将废弃陶瓷研细至直径0.08mm以下制作成有机彩砂，将成为优秀的填料。与塑料、橡胶、涂料混合使用，具有化学性质稳定、与高分子材料结合牢固、耐磨、绝缘等特点。 2.4 废弃塑料的综合利用塑料一般分为两大类，即热固型塑料和热塑型塑料。热固型塑料的废料一般通过粉碎、研磨为细粉，再以15%-30%的比例作为填充料掺加到新树脂中，所得到的制品其物化性能无显著变化。热塑型塑料主要有下面类型：聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚四氟乙烯塑料、聚甲基丙烯酸甲脂塑料、苯二甲酸乙二醇聚酯。 2.4.1 废旧塑料的回收处理技术 （1）利用分离技术回收塑料 回收工作最困难的是废塑料的收集和成功有效的分离。为此世界各个国家的地区做了大量的工作。概括起来，这一工作可以分为两方面，一是发展各种废塑料的分离，二是对于实在难分离的塑料则加入“增溶剂”，以提高混合物的强度。 （2）改性再生技术 改性再生技术可分为物理改性和化学改性。物理改性则分为填充改性、增韧改性、共混改性和增强改性。这种回收技术主要是要将其它塑料或物质与废塑料混合，从而将废旧塑料的力学性能提高，生产出有用的成品。化学改性是指在分子链中通过接枝、共聚等方法引入其他功能基因和链节，或通过交联剂、发泡剂、成核剂等对废塑料进行改性，提高废塑料抗冲击性能、优良的耐热性、抗老化性等，以便进行再生利用。把废旧塑料转化成高附加值的其他有用的材料，就是用化学改性的方法，这种方法是当前废旧塑料回收技术研究的热门领域。2.4.2 废塑料综合利用工艺实例 废塑料生产聚苯乙烯磺酸钠的工艺 原料：废聚苯乙烯、浓硫酸、氢氧化钠、催化剂首先将收集来的废聚苯乙烯用压制机破碎，用清水洗净，用干燥机烘干，缓慢地加入浓硫酸和催化剂，滴加完毕后，保持反应温度98摄氏度，反应5个小时。得到的反应产物是聚苯乙烯磺酸，然后用氢氧化钠将其转型为聚苯乙烯磺酸钠。工艺流程详见图2-3。 废聚苯乙烯塑料 浓硫酸 氢氧化钠 成品 破碎机 清洗池 干燥机 反应釜 转型反应器 冷冻结晶机图2-3 废塑料再生工艺流程18产品可以用于工业废水处理，再混凝沉降实验中可以提高沉降速度30%-50%。一定程度上可以代替现有的产品，其用量较大，市场广阔。合成的产品属于废物利用，其原料便宜，工艺路线简单，没有高温高压的要求。因此该产品具有成本低，环境效益好的优点。在生产过程中用到了浓硫酸和氢氧化钠，因此注意反应容器要耐强酸和强碱。 2.5 废弃橡胶的综合利用废旧橡胶再生加工可分为整体利用、再生利用、热利用三种方式。整体利用用作返修轮胎、防护物、漂浮讯号灯、游乐场工具等。经再生利用可用于室内地板，做轮胎、衬垫、皮带、跑道、路面铺设材料。经热利用分两种，高温分解后可作燃料；直接燃烧后可做水泥材料等。废旧橡胶制品中的纤维主要是合成纤维和人造纤维。由于橡胶制品中的纤维与橡胶之间结合甚牢，因此从废旧橡胶制品中实际回收复得的纤维均是一些短纤维。这类纤维也可以有广泛的用途，如可以继续作为增强材料填充于混炼胶中制备垫带、低档胶管、童车胎、三角带底胶、防水油毡、防水涂料等橡胶产品，也可以与混凝土一起制备抗冲击性混凝土制品。2.5.1 废旧橡胶制备再生橡胶工艺用途：再生橡胶能部分代替生胶用于橡胶制品，以节约生胶及炭黑。也有利于改善加工性能及橡胶制品的某些性能。性质:以橡胶制品生产中已硫化的边角废料为加工原料加工成的、有一定可塑性度，能重新使用的橡胶，简称再生胶。深褐色至黑色粘稠体或半固体，主要成分是愈疮木酚、甲酚、甲基甲酚、苯酚、邻乙基苯酚、松节油、松脂等，不溶于水，能溶于乙醇、乙醚、氯仿、冰醋酸、挥发油、氢氧化钠溶液等。按所用废胶不同，再生胶分为外胎类、内胎类、胶鞋类等。将废橡胶置于可转动的聚四氟乙烯管中，转动聚四氟乙烯管，转速30-120r/min,并使用微波预热15min，微波频率为2450MHZ，热风机功率为5KW，再开微波20min,温度200C，再排除胶粒并直接排入水中或向罐中加少量水，温度降到150C以下排料，既得再生生胶。工艺流程详见图2-4 图2-4 废旧橡胶制作再生橡胶工艺流程18微波脱硫无需添加软化剂再生活化剂等助剂，脱硫过程中无大量烟气产生，因此污染很小。本工艺设备制备再生胶可降低原料成本，每吨可降低成本420元。3. 我国建筑垃圾综合利用前景分析 3.1 必要性据估计，建筑施工过程中每万平方米可产生建筑废渣500600吨左右。我国现今每年已竣工的面积已经到了20亿平米，据此估算，只建筑施工垃圾每年产生上亿吨，加上拆迁旧建筑产生建筑垃圾3亿吨，故此每年产生垃圾量达4亿吨。如果将这些垃圾都运到垃圾处理场实行填埋，这对垃圾处理场将造成庞大的压力。在城市建设日益快速的今天，建筑垃圾能占用的地域将越来越少。可有效减缓建筑垃圾在经济和环境两个方面引起的压力是建筑垃圾资源化意义所在。环境角度：垃圾排入外界量减少，相应的土地面积侵占减小，有害物质排入大气和水体的量减少，破坏土壤量也会降低；经济角度：土地使用面积减少了，降低了物料的重建成本，资源利用率得到提高。总之，对于改善环境，节约资源，提高社会效益和经济效益，实现资源优化配置，建筑垃圾资源化具有重要意义。自从20世纪90年代以来, 为了适应我国各城市的发展需要，为了防止设施和人口过度密集，疏缓城市中心区的压力，使城市中心区出现功能性分化，分为中心区和副中心两个区域。对于集文化、经济、政治以及社会功能于一身的城市，在以“经济至上”的价值观背景下,城市管理一般都是以经济建设为中心去定位城市功能。这样旧城镇就无法避免地成了经济建设的牺牲品，建筑垃圾更无法得到科学合理的处理或处置。因此，基于我国城市更新的现状，我国有学者从制度安排的角度调查了公众参与的实际情况，从而研究了我国城市更新的公众参与的动力机制，并且分析和探讨了我国城市更新过程中建筑垃圾的产生和减量化处理，得出了我国城市更新公众参与的内在动力和外在推力，从而得出了我国城市更新中必须开展公众参与的结论。 3.2 可行性 3.2.1 技术手段分析 2002年6月，天津水利科学研究所率先研发出一项绿色植被混凝土技术并申请了国家专利；而三峡大学护坡绿化研究所研制的多孔连续性绿化混凝土性能十分优越，具有提高热交换、降低温度和噪音等功能；除此之外，吉林水利实业公司和吉林水利工程材料研究所也做了很多相关研究。在三峡高陡坡、无锡灵山大佛陡坡、黄龙滩电厂混凝土边坡等都运用了生态混凝土技术，为解决环境建筑垃圾难处理问题提供了参考。 3.2.2 经济效益分析 以年产40万立方米再生混凝土的生产规模为例 根据建材市场调查资料，原材料的价格如下： 水：l元吨；水泥：230元吨；砂：50元吨；碎石：30元吨；外加剂：2200元吨(平均值) 成本及利润估算： 原材料费：143元m3；工资：4元m3；动力：20元m3；管理费：125元 m3 ；维修费：5元 m3 ；折旧费：15元m3；不可预见费：5元m3；总成本：204.5元m3； 预期售价：250元m3。 经分析估算，再生混凝土年产值为9600万元，年利税可达1420万元，其中税金480万元，利润940万元，投资利税率为17.67，利润率为12.82，投资回收期约为6.7年(不包括建设期，按税后利润加折旧计算)，经济效益显著。这里企业的工商统一税按销售收入的5提取，由于企业为利废企业，对企业所得税享受免税待遇18。 3.2.3 社会效益分析 再生骨料混凝土的开发应用将基本解决城市废弃混凝土的处理问题，同时也解决了城市固体废弃物的污染问题，并可安排数百个就业机会，社会效益十分可观 4. 我国建筑垃圾综合利用存在的问题及对策 4.1 我国建筑垃圾利用中存在的问题一是组织机构不完善。垃圾的处理和利用是一个整体的系统，涉及到社会的多个环节。比如建筑垃圾的回收问题, 组织搜集，堆存用地，利用工作得分工，组织协调等，是什么部门管理，目前都不是很明确。二是科研投入不足、技术手段缺乏。目前，我国在建筑垃圾综合利用的科研投入较工业发达国家差距甚远，