建筑废弃物的处理和再生利用方法 |
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| 申请号 | CN200710028107.7 | 申请日 | 2007-05-22 | 公开(公告)号 | CN101099974B | 公开(公告)日 | 2011-04-06 |
| 申请人 | 华南理工大学; | 发明人 | 杨医博; 梁松; 莫海鸿; 陈尤雯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种建筑废弃物的处理及再生利用方法。该方法是将建筑废弃物中的废 混凝土 、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废 烧结 砖瓦和灰砂砖，先将其按种类进行分选；分别 破碎 到分米或厘米级粒度后，剔除金属、木材等杂质；再将其分别破碎或碾磨到小于5mm，形成再生细 骨料 ；进一步将再生细骨料中小于0.15mm的颗粒分选出来，形成优质再生细骨料；分选出来的小于0.15mm的颗粒经进一步磨细后，制得 比表面积 为250m2/kg～600m2/kg的再生细粉料。本发明根据不同来源的再生细骨料和再生细粉料可根据需要单掺或复掺，能够制备 砂浆 、混凝土、 沥青 混合料、无机结合料稳定材料、墙体材料、 水 泥、矿物掺合料等 建筑材料 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种建筑废弃物的处理及再生利用方法，它利用建筑废弃物中的废混凝土、废混凝土类墙体材料和废石材，其特征在于包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 建筑废弃物的处理和再生利用方法技术领域[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体涉及对建筑废弃物进行分类处理，以其中的废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖制备再生细骨料、优质再生细骨料和再生细粉料，并进一步将其用于制造砂浆、混凝土、沥青混合料、无机结合料稳定材料、墙体材料、水泥、矿物掺合料等建筑材料。 背景技术[0002] 随着我国城市化进程的加快，大规模的旧城改造、新建筑的兴建导致的建筑废弃物日益增多；随着人民生活水平的提高，频繁的装修也造成大量的建筑废弃物。建筑废弃物是城市垃圾的主要组成部分，约占城市垃圾总量的30％～40％。据测算，我国每年施工建设产生的建筑垃圾超亿吨，绝大部分未经处理而直接运往郊外堆放或填埋，不仅占用耕地、污染环境，而且造成了资源的大量浪费。 [0003] 建筑废弃物是指建造、修缮和拆除建筑物时所产生的废弃物。按不同的分类方法，建筑废料可以分为不同的种类，如施工废料、修缮废料和拆除废料等。按废料原产建筑物的用途分为住宅建筑废料和商用建筑废料。由于不同地区人们生活习惯和所用的建筑材料的不同，建筑废料的组成差异较大，呈现较强的地域特点。不同结构形式的建筑物拆除过程所产生的废料组成比例也不相同。表1给出了中国香港和台湾地区以及美国爱荷华州商用建筑拆除废料的组成，我国三栋不同形式的拆除建筑物，建筑废弃物调查结果见表2。 [0004] 由表1和表2可见，建筑废弃物的组成非常复杂。由于建筑废弃物的组成复杂，各种组成材料的性质各异。为了有效利用建筑废弃物，必须对其进行分选，再对其进行利用。 [0005] 表1商用建筑拆除废弃物组成 [0006]建筑拆除过程中建筑废弃物比例(质量比，％) 地区 混凝土 砖瓦 纸板 木材 金属 塑料 废土 墙体饰面类 其他 台湾 34.12 18.14 - 8.62 0.01 1.40 36.55 - 1.16 香港 64.88 6.33 - 7.53 3.41 0.61 11.91 1.44 3.89 美国(爱荷华) 31.6 7.4 1.5 24.9 11.9 - 3.0 19.7 -[0007] 表2我国建筑拆除废弃物的组成 [0008]建筑拆除过程中建筑废弃物比例(质量比，％) 建筑物 结构形式 混凝土 砖瓦 木材 金属 土、砂浆 其他 住宅楼 砌体结构 19.2 49.7 5.3 4.0 19 2.8 办公楼 钢筋混凝土 62.0 13.8 2.1 8.4 8.9 4.8 工业厂房 钢筋混凝土排架 67.0 9.7 1.0 11.0 5.2 6.1[0009] 注：表1和表2数据来自《建筑技术开发》2005年第一期孙跃东的文章《建筑废料的回收处理与应用》。 [0010] 对建筑废弃物分选后再利用也是目前常用的方法。目前研究较多的是对废混凝土和废砖的应用，对废石材、废陶瓷的研究较少。 [0011] 中国发明专利99126796.6和03130386.2公布了将废混凝土和废砖破碎后制备再生粗骨料和再生细骨料，并用其全部或部分取代天然骨料来重新制备再生混凝土；或者将其和石灰、粉煤灰、砂制备路基材料。由于再生粗骨料表面通常仍存在砂浆，再生粗骨料的吸水率较大，一般为3.6％～8.0％(天然骨料吸水率很低，不会超过3％)；再生细骨料表面通常包裹有水泥浆，吸水率一般为8.3～12.1％(通常河砂的吸水率为1％以下，机制砂的吸水率为3％以下)。这种废弃混凝土处理方法得到的再生骨料吸水率高，用其配制的混凝土坍落度损失大，而且混凝土的抗冻性较差、干燥收缩大、强度较低且不稳定，因此这种方法得到的再生骨料配制的混凝土只能用于非承重结构。 [0013] 中国发明专利200410077453.0、200410077444.1和200310111984.2公布了将废陶瓷清洗、粉磨后用于制备水泥混合材、普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的方法。这里采用的废陶瓷主要是陶瓷厂内的废弃陶瓷，其表面较整洁，而建筑废弃物中的废陶瓷往往粘结有部分砂浆，往往难以清洗干净，不适用于这种处理方法。 [0014] 综上所述，现有的建筑废弃物中废弃混凝土和废砖处理方法主要是将其制备再生粗骨料和再生细骨料，其中再生细骨料主要是废混凝土中的砂浆部分以及小粒径的废砖，并将其用于制备混凝土及其制品以及路基材料；也有将废混凝土磨细用于制作硅酸盐制品；尚未有将建筑废弃物中的废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖分类后，全部粉碎后用于制备细骨料的报道。 [0015] 由于我国近10余年来一直在进行大规模的建设，消耗了大量的细骨料、粗骨料、水泥等建筑材料。2006年我国的水泥产量已经超过12亿吨，主要用于混凝土和砂浆，相应的需要细骨料约35亿吨；此外，在无机结合料稳定材料、沥青混合料、墙体材料、玻璃等方面也需要使用大量的细骨料。我国传统上主要采用河砂作为细骨料，而目前我国河砂资源已经非常紧张，很多河流已经限制采砂，大量的非法采砂活动还对河道安全和防洪抗灾造成了很大的安全隐患；在沿海地区，还有大量的未经处理的海砂被用于建筑物中，对建筑物的耐久性和安全性造成了很大危害。为解决细骨料短缺的问题，迫切需要开辟新的细骨料来源。 [0016] 以我国每年建筑废弃物数量为1亿吨，其中废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖含量占建筑废弃物的70％以上，如能将建筑废弃物中的废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖全部利用起来用作细骨料，则每年有7000万吨的供应量。 发明内容[0017] 本发明的目的是提供一种利用建筑废弃物中废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖制备再生细骨料、优质再生细骨料和再生细粉料的方法。 [0018] 本发明的另一目的是提供了该处理的再生细骨料、优质再生细骨料和再生细粉料的应用，使其能够制造砂浆、混凝土、沥青混合料、无机结合料稳定材料、墙体材料、水泥、矿物掺合料等建筑材料。 [0019] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： [0020] 一种建筑废弃物的处理及再生利用方法，它利用建筑废弃物中的废混凝土、废混凝土类墙体材料(混凝土小型空心砌块、混凝土实心砖、混凝土空心砖、混凝土多孔砖等)和废石材，包括如下步骤：(a)先将建筑废弃物中的废混凝土、废混凝土类墙体材料(混凝土小型空心砌块等)、废石材按种类分选出来；分别破碎到分米或厘米级粒度后，剔除金属、木材等杂质；(b)将其分别破碎或者碾磨到粒径小于5mm，形成再生细骨料，其吸水率低于7％；(c)可进一步利用筛分、风选等方法将再生细骨料中小于0.15mm的颗粒分选出来，形成优质再生细骨料，其吸水率低于5％；(d)将分选出来的粒径小于0.15mm的颗粒经进一2 2 步磨细至比表面积为250m/kg～600m/kg，制得再生细粉料。 [0021] 一种建筑废弃物的处理及再生利用方法，它利用建筑废弃物中的废陶瓷，，包括如下步骤：(a)先将建筑废弃物中的废陶瓷分选出来；破碎到分米或厘米级粒度后，剔除金属、木材等杂质；(b)将其分别破碎或者碾磨到粒径小于5mm，形成再生细骨料，其吸水率低于10％；(c)可进一步利用筛分、风选等方法将再生细骨料中小于0.15mm的颗粒分选出来，形成优质再生细骨料，其吸水率低于10％；(d)将分选出来的粒径小于0.15mm的颗粒经进2 2 一步磨细至比表面积为250m/kg～600m/kg，制得再生细粉料。 [0022] 一种建筑废弃物的处理及再生利用方法，它利用建筑废弃物中的废烧结砖瓦和废灰砂砖，，包括如下步骤：(a)先将建筑废弃物中的废烧结砖瓦和废灰砂砖按种类分选出来；分别破碎到分米或厘米级粒度后，剔除金属、木材等杂质；(b)将其分别破碎或者碾磨到粒径小于5mm，形成再生细骨料，其吸水率为10％～25％；(c)可进一步利用筛分、风选等方法将再生细骨料中小于0.15mm的颗粒分选出来，形成优质再生细骨料，其吸水率为2 10％～25％；(d)将分选出来的粒径小于0.15mm的颗粒经进一步磨细至比表面积为250m/ 2 kg～600m/kg，制得再生细粉料。 [0023] 将所述的由废混凝土、废混凝土类墙体材料(混凝土小型空心砌块等)和废石材制备的再生细骨料或优质再生细骨料，以其中的一种或多种作为混凝土或沥青混合料中的细骨料，制备现场搅拌混凝土、预拌混凝土、混凝土制品、混凝土类墙体材料(普通混凝土小型空心砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块、混凝土实心砖、混凝土空心砖、混凝土多孔砖等)或沥青混合料，每立方米混凝土或沥青混合料中再生细骨料或优质再生细骨料的用量为50kg～1000kg。 [0024] 将所述的由废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖制备的再生细骨料或优质再生细骨料，以其中的一种或多种作为砂浆、混凝土类墙体材料或无机结合料稳定材料中的细骨料，制备现场搅拌砂浆、预拌砂浆、普通干混砂浆、特种干混砂浆、混凝土类墙体材料(普通混凝土小型空心砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块、混凝土实心砖、混凝土空心砖、混凝土多孔砖等)或无机结合料稳定材料，每立方米砂浆或无机结合料稳定材料中再生细骨料或优质再生细骨料的用量为50kg～1600kg，每立方米混凝土类墙体材料中再生细骨料或优质再生细骨料的用量为50kg～1000kg；在现场搅拌砂浆、预拌砂浆、混凝土类墙体材料或无机结合料稳定材料中使用由废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖制备的再生细骨料或优质再生细骨料时，可在使用前将其进行饱水处理。 [0025] 将所述的由废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖制备的再生细粉料，以其中的一种或多种再生细粉料作为水泥的混合材料制备普通硅酸盐水泥(掺量为5％～20％)、复合硅酸盐水泥(掺量为5％～50％)和砌筑水泥(掺量为5％～80％)。 [0026] 将所述的由废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖制备的再生细粉料，以其中的一种或多种再生细粉料制备矿物掺合料，将其用于混凝土、混凝土类墙体材料、砂浆或无机结合料稳定材料，每立方米混凝土或混凝土类墙体材料中再生细粉料的用量为50kg～300kg，每立方米砂浆或无机结合料稳定材料中再生细粉料的用量为50kg～200kg。 [0027] 将所述的由废混凝土、废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖制备的再生细粉料，以其中的一种或多种再生细粉料代替蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、蒸压加气混凝土等蒸压制品中的砂、粉煤灰和水泥中的一种或几种，再生细粉料用量为蒸压制品总重的5％～85％。 [0028] 相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果： [0029] (1)本发明通过将废混凝土全部破碎或碾磨到小于5mm、形成再生细骨料。由于混凝土中的石子也破碎成了细骨料，相当于机制砂，因此制备的再生细骨料需水量不足7％，远较传统的再生细骨料小，从而避免了传统再生细骨料中水泥浆含量过大、需水量过大、强度偏低等弊病，为砂浆、混凝土、沥青混合料、无机结合料稳定材料、混凝土类墙体材料中大量应用再生细骨料奠定了基础。 [0030] (2)将废混凝土类墙体材料、废石材、废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖等固体建筑废弃物制备成再生细骨料，一方面扩大了细骨料的来源，另一方面也解决了这类建筑废弃物回收利用的难题。其中除废陶瓷、废烧结砖瓦和废灰砂砖等材料制备的再生细骨料吸水量较大，宜用于制备砂浆、混凝土类墙体材料和无机结合料稳定材料外；废混凝土类墙体材料和废石材制备的再生细骨料性能与废混凝土制备的再生细骨料性能相近，可用于砂浆、混凝土、沥青混合料、无机结合料稳定材料、混凝土类墙体材料中。 [0031] (3)再生细骨料中过多的的细粉(粒径小于0.15mm)对于砂浆、混凝土、沥青混合料、无机结合料稳定材料、混凝土类墙体材料的性能有不利影响，而这部分细粉在再生细骨2 2 料制备过程中是不可避免产生的。考虑到细粉磨细到一定细度(250m/kg～600m/kg)后，在常温下通常为惰性物质，而在蒸压条件下可能具有一定的活性。为有效利用这部分材料， 2 2 将其分离出来并粉磨至250m/kg～600m/kg得到再生细粉料，可将其作为非活性混合材料用于水泥、矿物掺合料中；或将其中的一种或多种再生细粉料代替蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、蒸压加气混凝土等蒸压制品中的砂、粉煤灰和水泥中的一种或几种，用于制备蒸压墙体材料。 [0032] 具体实施方法 [0033] 为了更好地理解本发明，下面通过实施例对本发明作进一步阐述，但实施例并不限制本发明的保护范围。 [0034] 本发明建筑废弃物的处理及再生利用方法如下： [0035] 1、对建筑废弃物中的废混凝土、废砂浆、废墙体材料、废石材和废陶瓷按种类进行初步分选，使用锤击、切割等方法将大块的钢筋混凝土大块粗破至粒度小于40mm以下，剔除钢筋、木材等杂质。 [0036] 2、将上述粗破碎的原材料，分类用鄂式破碎机、球磨碾碎机细破碎至粒度小于5mm以下。 [0037] 3、可将上述细破碎得到的再生细骨料利用选粉机再进行分选，将其中小于0.15mm的颗粒分选出来，得到优质再生细骨料。 [0038] 4、可分选出来的小于0.15mm的颗粒，用球磨机进一步磨细到250m2/kg～600m2/kg，得到再生细粉料。 [0039] 经过上述方法得到的再生细骨料的吸水率如表3所示。 [0040] 由表3可见，废混凝土、废混凝土类墙体材料和废石材制备的再生细骨料吸水率低于7％，将其中0.15mm以下颗粒去除后制备的再生优质细骨料吸水率低于5％，较传统方法制备的再生细骨料的吸水率8.3～12.1％低得多，与机制砂的性能接近，从而可以大幅改善用其做细骨料的混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能，可用于制备较高强度等级的混凝土，可用于制备承重混凝土。此外，这些细骨料也适用于制备沥青混合料、混凝土类墙体材料、砂浆和无机结合料稳定材料。本专利公布的废混凝土制备的再生细骨料、优质再生细骨料和传统再生细骨料配制的混凝土的性能见表4。 [0041] 表3本专利涉及的再生细骨料吸水率 [0042]破碎后的再生细骨料的 破碎后再除去0.15mm以下颗粒的再生细 材料种类 吸水率 骨料的吸水率 废混凝土 6.5％ 4％ 废混凝土小型空心砌块 6.5％ 4％ 废石材 4％ 3％ 废陶瓷 9％ 8％ 废烧结砖瓦 20％ 18％ 废灰砂砖 15％ 14％ [0043] 表4用废混凝土制备的再生细骨料的混凝土性能对比分析 [0044]细骨料种类 坍落度(mm) 28d抗压强度(MPa) 干缩率(％) 机制砂 120 39.1 100 本专利方法制备的再生细骨料 100 37.0 120 本专利方法制备的优质再生细骨料 110 38.6 110 传统方法制备的再生细骨料 60 32.3 160 [0045] 注：混凝土原材料和配合比均相同，仅细骨料种类不同。 [0046] 用废陶瓷、废烧结砖瓦、废灰砂砖制备的再生细骨料和优质再生细骨料的吸水率较大，不适用于配制混凝土，但这些细骨料具有一定的强度，用其制备的砂浆具有较高的保水性，因此适用于制备砂浆；由于再生细骨料是干燥状态的，还特别适用于制备干混砂浆，以减少采用天然砂时的烘干处理过程。此外，这些细骨料也适用于制备混凝土类墙体材料和无机结合料稳定材料。 [0047] 实施例1 [0048] 将由废混凝土制备的再生细骨料掺入硅酸盐水泥中，粒度为0～5mm，破碎后的再生细骨料的吸水率为6.5％，其与水泥的质量比为5∶1，并与水拌合，可形成砌筑砂浆，其标号可达到M7.5。 [0049] 实施例2 [0050] 将粒径为0.15～0.8mm的由废混凝土、废石材、废陶瓷制备的优质再生细骨料按60∶30∶10的比例混合后，再生细骨料的吸水率为4.5％，掺入石英砂、42.5R级硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维素醚和胶粉，其与石英砂、水泥、粉煤灰、纤维素醚和胶粉的质量比为32∶20∶40∶5∶0.5∶2.5，可形成瓷砖胶(一种特种干混砂浆)，其性能可满足C1型瓷砖胶的要求。 [0051] 实施例3 [0052] 将由废混凝土和废混凝土小型空心砌块制备的再生细骨料按60∶40的比例混合后，再生细骨料的吸水率为6.5％，掺入石子、硅酸盐水泥、粉煤灰中，其与石子、硅酸盐水泥、粉煤灰的质量比为700∶1100∶300∶100，并与水和高效减水剂拌合(控制水胶比为0.35)，可形成新的混凝土，其强度等级可达到C45。 [0053] 实施例4 [0054] 将由废陶瓷和废混凝土小型空心砌块制备的再生细骨料按30∶70的比例混合后，再生细骨料的吸水率为7％，取代原有沥青混合料中相同细度的砂子，取代量为30％，可形成新的沥青混合料。 [0055] 实施例5 [0056] 将由废红砖制备的再生细骨料，吸水率为20％，掺入石子、石灰、粉煤灰中，其与石 |
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