建筑垃圾的循环再生是一个复杂的系统工程,涉及到建(构)筑物的拆除、回收与加工。
1.1建(构)筑物的拆除
拆除是建筑垃圾循环再生的基础和前期工作。根据建(构)筑物类型、拆除要求、现场环境等选择拆除方案。常用的拆除方法有整体爆破、无声破碎、局部(部分)爆破和机械拆除等。
整体爆破一般用于拆除整个建(构)筑物,通常会对周围建筑物产生一定程度的损伤,适用于周围没有重要建筑群的大型建(构)筑物的拆除;无声破碎是在旧建(构)筑物中埋置大量的无声破碎剂,通过超量膨胀使旧结构破裂的一种新型拆除技术。它对周围建筑没有影响,适用于整体或局部拆除,但效率较低;钻孔炸药爆破是局部切割和部分拆除混凝土结构的有效方法,通常拆除结构的厚度超过200mm~300mm才有价值;从安全、对周围环境和建筑的破坏、成本等综合考虑.常用机械拆除。
建筑垃圾再生率取决于其杂质含量和再生产品应用要求,前者尤为关键。拆除建(构)筑物时可能混杂有豁土或其它废料,也可能被其它杂质污染。因此,拆除期间采取适宜的防护措施,增加拆除建筑垃圾再生的可能性,提高再生价值。例如,在结构拆除前,先去除各种装修材料、防水材料、木材、渣土、钢和金属构件等非常必要。显然,选择性拆除措施是保证建筑垃圾再生产品质量,提高建筑垃圾再生率的重要保障。
1.2建筑垃圾的回收
为提高建筑垃圾再生率和再生产品质量,建筑垃圾本身质量至关重要。建筑垃圾质量通常与建(构)筑物的结构体系、建设年代、拆除方式、回收方式、堆放形式和管理有关。上世纪八十年代以前,我国建筑结构以砖混结构为主,在现阶段旧城改造和城市基础设施建设期间,排放的建筑垃圾渣土含量高,废混凝土和废砖瓦含量相对较低。因此就目前我国建筑垃圾的组成和再生技术工业化技术水平而言,有必要从四个方面控制回收建筑垃圾质量:选择性拆除、选择性回收、分类回收、建立档案。
选择性回收可使建筑垃圾再生率达到95%以上,甚至100%。无论从技术上还是经济上,这是现阶段再生企业应采用的回收方式。如选择性回收废砖,通过再生处理成为再生原料,用于生产砖渣混凝土砌块,再生原料利用率达60%。选择性回收废砖和废混凝土块,100%再生为再生原料和再生骨料,分别用于生产砌筑用混凝土砖和市政制品。
分类回收建筑垃圾同样非常必要,通常按水泥基、烧结类和天然石材类材料分类回收、堆放。水泥基类建筑垃圾以普通混凝土为主,再生产品以再生骨料为主,可用作低强度等级混凝土及制品的骨料。若经过强化处理,成为高品质再生骨料,可以用于制备高强混凝土或高性能混凝土。废砖瓦为主的烧结类建筑垃圾,再生骨料质量较差,通常只能用于生产低强度等级墙体材料。
1.3建筑垃圾的再生加工
建筑垃圾是一种多组分混合物,除废混凝土、废砖瓦等无机硬质组分外,还含有其它组分,如木材、沥青、废金属(钢、铁、铝等)、废橡胶和废塑料等,分离后可作为相应工业原材料。当然还含有一定的杂质,甚至是有毒或有污染的成分,不但无法再生利用,而且需要进行特别处理。如果采用选择性拆除、选择性回收措施,杂质和其它组成含量将很少。
加工建筑垃圾可在固定的再生工厂内实施,也可以采用移动式建筑垃圾再生生产线在施工现场进行。再生工厂通过成套生产线将建筑垃圾加工成给定颗粒尺寸的骨料,这与使用天然原料生产骨料的采石场基本相同,此外还有去除杂质的装置。生产线通常包括不同类型的破碎机、筛分和输送设备、去除杂质的装置等。按再生工艺及装备组合不同,再生工厂可分为三类:①除用于分离钢筋和其他金属材料的磁铁外,这类工厂没有其他去除杂质的附属设备,通常用于道路重建和再生工程。②在好的类再生工厂基础上,破碎之前使用机械或手工方法除去大块杂质(包括金属、木材、硬质纤维板、塑料、涂层和各种不同类型的屋面材料),破碎、筛分之后采用干法或湿法净化破碎产品。该工艺流程适用于含有少量杂质的情况,再生产品质量较高。③所有建筑垃圾均在再生工厂内加工处理,然后全部变成原料或成品,无论是拆除现场还是再生工厂均不产生二次废料,从环境和经济角度而言,这是建筑垃圾资源化再生的最终目标。目前国内外建立的再生工厂均属于前两类。
1.4再生骨料的强化
再生混凝土骨料颗粒棱角多,表面粗糙,表面含有硬化水泥砂浆,破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹,导致再生骨料存在孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、压碎指标值好的不足。与普通骨料相比,利用再生骨料制备新混凝土的用水量偏高、硬化后的强度和弹性模量低、收缩率较大。
相关研究表明,在添加水泥和水之前先干拌再生骨料,发现选用再生骨料的混凝土抗压强度、抗拉强度和弹性模量比没有进行干拌的混凝土要高得多。究其原因,干拌效应发挥了较好的作用:改善了粗骨料的形状;粘附于再生骨料表面的旧砂浆脱附;脱附的旧水泥细颗粒加速了新拌水泥的水化,起到化学成核剂作用。因此,近年来在建筑垃圾循环再生工艺中增加了再生骨料强化工序,目的在于改善骨料粒形态、除去再生骨料表面所附着的硬化水泥石,提高普通再生骨料的品质。目前常用的再生骨料强化技术为机械强化。
1.5再生产品的存放
鉴于再生产品品质的多样性和特殊性,其存放和管理应注意四个方面:①用不同质量建筑垃圾和不同方法生产的再生产品应分别堆放。不但要按再生原料、再生粗骨料、再生细骨料等种类分别堆放,即使同是再生粗骨料也需按质量等级分别存放;②再生骨料在堆放和运输时应按规定进行,以防再生骨料断裂和分离,进而改变再生骨料质量。③再生粗骨料吸水率较大,在使用时通常应处于饱和面干状态,因此应保持所需湿度条件。再生细骨料中通常含有少量未水化水泥和水化石灰,迟早会结块,因此不宜长期存放;④再生骨料应与其他种类的骨料分开存放。