建筑廢棄物再生公路基層材料的工藝分析與建議

摘要：文章針對(duì)道路基層材料性能需求，歸納建筑廢棄物再生加工工藝流程，探究加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，分析再生材料中輕質(zhì)雜質(zhì)含量高和粉塵含量高的具體原因，并提出相應(yīng)改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞：道路工程；基層材料；建筑廢棄物；再生工藝；改進(jìn)建議0引言近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑廢棄物的產(chǎn)量和存量與日俱增。我國(guó)每年建筑廢棄物產(chǎn)量達(dá)30億噸，儼然已成為世界建筑垃圾排放最多的國(guó)家。目前，建筑廢棄物的處理主要是露天堆放或者填埋，不僅占用大量土地資源，還污染周圍環(huán)境；道路工程需要大量的集料，建筑廢棄物再生材料應(yīng)用于路堤填筑缺乏價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)用于基層有一定的經(jīng)濟(jì)性，可促進(jìn)整個(gè)建筑廢棄物再生產(chǎn)業(yè)的良性運(yùn)作。道路基層對(duì)集料性能有壓碎值、粉塵含量等要求，因此要求建筑廢棄物再生材料性能優(yōu)良。常規(guī)建筑廢棄物再生過(guò)程包括去除雜質(zhì)、破碎、篩分等環(huán)節(jié)，使用設(shè)備主要為進(jìn)口設(shè)備或者天然石料生產(chǎn)設(shè)備；由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)過(guò)程中存在各式各樣的問(wèn)題，導(dǎo)致加工效率慢，再生材料質(zhì)量差。因此，對(duì)建筑廢棄物再生工藝進(jìn)行梳理，分析各工藝環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，有利于建筑廢棄物再生加工的提質(zhì)增效。1

再生工藝現(xiàn)狀歐美最早開(kāi)始研制建筑廢棄物再生加工設(shè)備，設(shè)備和配套設(shè)施已經(jīng)比較成熟，德國(guó)、日本等國(guó)家建筑廢棄物的循環(huán)再生利用率已經(jīng)達(dá)到90%以上；德國(guó)已經(jīng)掌握整套的建筑廢棄物再生工藝，形成完善的建筑廢物再生產(chǎn)業(yè)鏈，擁有兩千余座建筑廢棄物再生處理廠，且擁有世界上單體規(guī)模最大的處理廠，產(chǎn)量可達(dá)1200t/h。國(guó)內(nèi)對(duì)建筑廢棄物的再生加工起步較晚，進(jìn)入21世紀(jì)才逐步建立建筑廢棄物的再生處理廠，且依賴進(jìn)口設(shè)備，近年來(lái)逐漸出現(xiàn)了諸如鄭州一帆等品牌的國(guó)產(chǎn)設(shè)備。建筑廢棄物再生處理設(shè)備主要分為固定式和移動(dòng)式兩種，如圖1和圖2所示。固定式設(shè)備生產(chǎn)成本較低、生產(chǎn)速度較快，適合建立固定建筑廢棄物處理工廠，對(duì)建筑廢棄物統(tǒng)一回收再生處理；移動(dòng)式設(shè)備可靈活移動(dòng)、配套設(shè)施簡(jiǎn)單、占地較小，適合公路工程應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)加工。但無(wú)論是固定式設(shè)備，還是移動(dòng)式設(shè)備，均可以滿足公路工程基層用料的要求。圖1固定式建筑廢棄物加工設(shè)備Fig.1Stationaryconstructionwasteprocessingequipment圖2移動(dòng)式建筑廢棄物加工設(shè)備Fig.2Mobileconstructionwasteprocessingequipment國(guó)產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口設(shè)備整體工藝流程基本相同，與天然石料生產(chǎn)線類似，主要環(huán)節(jié)是破碎環(huán)節(jié)和篩分環(huán)節(jié)，但建筑廢棄物組分復(fù)雜，含有鋼筋等雜質(zhì)，因此，較天然石料生產(chǎn)增加風(fēng)選和磁選等除雜環(huán)節(jié)，具體再生工藝流程如圖3所示。圖3建筑廢棄物再生工藝流程Fig.3Constructionwasterecyclingprocess1.1

預(yù)處理建筑廢棄物組分復(fù)雜，且加工設(shè)備進(jìn)料口有最大粒徑限制，常規(guī)進(jìn)料尺寸限制，因此，需要在進(jìn)入處理設(shè)備的喂料口前，需進(jìn)行挑除大塊雜質(zhì)、破碎減小原料粒徑等預(yù)處理工序。預(yù)處理主要包括初碎環(huán)節(jié)和人工挑選環(huán)節(jié)，初碎使用沖擊破碎錘對(duì)諸如樓板、梁柱等大塊廢棄物破碎，以使其可以通過(guò)進(jìn)料口；人工挑選是通過(guò)人工挑選去除大塊木材、鋼筋、塑料、泡沫等雜物，提高再生材料的質(zhì)量。1.2

破碎與篩分破碎與篩分是整個(gè)建筑廢棄物再生加工流程的最主要環(huán)節(jié)，直接影響再生材料的質(zhì)量。采用振動(dòng)給料機(jī)可以有效避免破碎機(jī)收料口的堵塞，目前常用的振動(dòng)給料機(jī)類型主要有ZSW系列振動(dòng)給料機(jī)、GZT系列振動(dòng)給料機(jī)、GZG系列自同步慣性振動(dòng)給料機(jī)。ZSW系列振動(dòng)給料特點(diǎn)如下：①直線運(yùn)動(dòng)軌跡，振動(dòng)平穩(wěn)；②特殊柵條設(shè)備，可防止物料堵塞；③柵條間隙可調(diào)。GZT系列振動(dòng)給料特點(diǎn)如下：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，調(diào)節(jié)安裝方便；②振動(dòng)電機(jī)作為激振源，耗電量小，噪音低，調(diào)節(jié)性能好，無(wú)沖料現(xiàn)象；③養(yǎng)護(hù)維修方便；④棒條篩面具有預(yù)篩分功能。GZG系列自同步慣性振動(dòng)給料機(jī)特點(diǎn)如下：①體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；②耗電小，功率因數(shù)高，安裝、維修方便，運(yùn)行費(fèi)用低；③在遠(yuǎn)超共振狀態(tài)下工作，因而振幅穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，對(duì)各種物料適應(yīng)性較強(qiáng)；④加配電機(jī)調(diào)速器后不需調(diào)整偏心塊即可方便地?zé)o級(jí)調(diào)節(jié)給料量。破碎過(guò)程是將混凝土塊、磚塊、石材等材料通過(guò)破碎設(shè)備減小其顆粒尺寸，增大形狀的均勻度，設(shè)備主要有顎式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)兩大類。顎式破碎機(jī)有以下特點(diǎn)：①破碎比大，產(chǎn)品粒度均勻；②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性高，后期運(yùn)維費(fèi)用較低。反擊式破碎機(jī)特點(diǎn)如下：①成品粒形狀好，無(wú)張力和裂縫；②設(shè)備可調(diào)節(jié)范圍大，破碎規(guī)格更多樣；③板錘等部件易磨損，后期費(fèi)用較大。篩分環(huán)節(jié)是保證最終再生材料質(zhì)量的重要一步，將不同孔徑規(guī)格篩網(wǎng)組裝成套篩，通過(guò)控制篩孔孔徑，將再生材料根據(jù)用途不同而分為不同粒徑規(guī)格，一般篩分為四個(gè)不同粒徑的料堆。篩分常用設(shè)備是振動(dòng)篩，包括直線振動(dòng)篩和圓振動(dòng)篩兩種類型。直線振動(dòng)篩特點(diǎn)如下：①采用塊偏心作為激振力，激振力強(qiáng)；②篩子橫梁與篩箱采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié)，無(wú)焊接；③篩機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便快捷；④采用輪胎聯(lián)軸器，柔性連接，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；⑤篩分效率高、處理量大、壽命長(zhǎng)。圓振動(dòng)篩特點(diǎn)如下：①采用塊偏心作為激振力，激振力強(qiáng)；②由于篩箱振動(dòng)強(qiáng)烈，減少了物料堵塞篩孔的現(xiàn)象，使篩子具有較高的篩分效率和生產(chǎn)率；③構(gòu)造簡(jiǎn)單，拆換篩面方便；④電耗低，噪音?。虎莺Y子橫梁與篩箱采用高強(qiáng)度螺栓連接，無(wú)焊接；⑥采用輪胎聯(lián)軸器，柔性連接，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。1.3

去除雜質(zhì)

建筑廢棄物中含有木材、塑料、編織品等輕質(zhì)雜質(zhì)和鋼筋等鐵質(zhì)雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在嚴(yán)重影響再生材料的質(zhì)量和性能，因此，有必要通過(guò)除雜環(huán)節(jié)提高再生材料的潔凈度，進(jìn)而提高再生材料的產(chǎn)品附加值。對(duì)于輕質(zhì)雜質(zhì)，由于質(zhì)量較輕，可通過(guò)風(fēng)力將雜質(zhì)與再生集料區(qū)分開(kāi)。風(fēng)選工序常用的設(shè)備有臥式風(fēng)力分選機(jī)和立式風(fēng)力分選機(jī)，除雜效果較好，成本較高；對(duì)資金有限，同時(shí)對(duì)再生材料性能要求較低時(shí)，也可以使用風(fēng)機(jī)將輕質(zhì)雜物吹至收集處，作為簡(jiǎn)易風(fēng)力篩選設(shè)備，如圖4所示為風(fēng)選環(huán)節(jié)。圖4風(fēng)力去除輕質(zhì)雜質(zhì)Fig.4Windpowerremoveslightimpurities對(duì)鐵質(zhì)雜質(zhì)，根據(jù)其磁吸特性，一般通過(guò)磁選可將其去除。磁選設(shè)備根據(jù)磁鐵種類不同，可分為電磁除鐵和永磁除鐵兩大類，如圖5所示為磁選環(huán)節(jié)。圖5磁力去除鐵質(zhì)雜質(zhì)Fig.5Magneticforcetoremoveironimpurities電磁除鐵特點(diǎn)如下：①透磁深度大，吸力強(qiáng)，除鐵率可達(dá)95%以上；②適應(yīng)惡劣環(huán)境工作，具備防塵、防雨、耐腐蝕性能；③可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作，運(yùn)維成本低。永磁除鐵特點(diǎn)如下：①無(wú)需電能激勵(lì)，節(jié)能效果突出；②體積小，易于設(shè)備移動(dòng)；③操作簡(jiǎn)便，故障率低。2

工藝改進(jìn)建議以天津地區(qū)建筑廢棄物再生處理廠為例，調(diào)研生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況，發(fā)掘生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，分析產(chǎn)生的原因以提出改進(jìn)建議，提高建筑廢棄物再生材料的性能，進(jìn)而滿足公路工程基層對(duì)材料的性能要求。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中主要存在兩方面的問(wèn)題：再生集料中輕質(zhì)雜質(zhì)含量較大和粉塵含量較大，而基層用料對(duì)粉塵含量有明確的要求，因此，雜質(zhì)和粉塵會(huì)極大影響再生材料在基層的推廣應(yīng)用，下文就這兩方面進(jìn)行分析。2.1

輕質(zhì)雜質(zhì)含量較大分析及改進(jìn)建議再生材料中含有輕質(zhì)雜質(zhì)，包括木屑、塑料等，影響再生材料使用時(shí)整體強(qiáng)度的形成，對(duì)材料性能影響較大；并且規(guī)范對(duì)再生材料中雜質(zhì)含量有明確要求（雜質(zhì)含量<0.1%）。通過(guò)對(duì)加工廠情況細(xì)致走訪和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)加工設(shè)備均具有去除輕質(zhì)雜質(zhì)的風(fēng)選環(huán)節(jié)，但導(dǎo)致最終再生材料中仍含有少量雜質(zhì)的原因是風(fēng)選除雜會(huì)產(chǎn)生大量浮塵，對(duì)周圍環(huán)境造成不良影響，因此，囿于環(huán)保的要求，風(fēng)選環(huán)節(jié)使用的風(fēng)力較小，最終出現(xiàn)再生材料中輕質(zhì)雜質(zhì)含量較高的現(xiàn)象。各行各業(yè)都需要積極響應(yīng)國(guó)家“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，但是風(fēng)選環(huán)節(jié)要達(dá)到預(yù)期的效果需要使用更大的風(fēng)力，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生浮塵。因此，既要滿足環(huán)保要求，又要達(dá)到生產(chǎn)效果，只有提高降塵效果。在調(diào)研的再生材料加工廠中，只有生產(chǎn)設(shè)備上方設(shè)置頂棚，頂棚四周采用噴水降塵，耗水量不小，效果卻有限。在建筑廢棄物再生加工過(guò)程中，主要產(chǎn)生的是PM10以上大顆粒物；而煤礦工程、隧道施工中為降低大顆粒粉塵污染均采用水幕除塵，效果良好。因此，將水幕除塵應(yīng)用于建筑廢棄物再生加工，在頂棚四周布置除塵水幕，與頂棚配合形成封閉空間，避免粉塵外散。加工廠位于自然風(fēng)較大區(qū)域時(shí)，通過(guò)水幕加壓固然可以達(dá)到預(yù)期效果，但耗水量增加較多；此時(shí)可以采用水選法與水循環(huán)系統(tǒng)配合使用，既達(dá)到去除輕質(zhì)雜質(zhì)效果，又節(jié)約水資源，但需要投資較大，適用于大中型加工廠。2.2

輕質(zhì)雜質(zhì)含量較大分析及改進(jìn)建議在對(duì)加工后的再生材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研時(shí)，發(fā)現(xiàn)再生材料的粉塵含量較大。建筑廢棄物加工過(guò)程中，黏土磚、砂漿、砌塊等材料會(huì)產(chǎn)生大量粒徑較小的粉末，吸附在加工后的材料表面；而破碎后的再生材料經(jīng)過(guò)篩分后便直接用于工程，導(dǎo)致材料由于粉塵含量高只能用于較低層位，不能完全發(fā)揮材料性能。因此，有必要增加再生材料除塵環(huán)節(jié)。通過(guò)水洗工序可以有效去除再生材料表面粉塵，同時(shí)可以去除再生集料中輕質(zhì)雜質(zhì)，因此，場(chǎng)地條件允許時(shí)，可以將去除輕質(zhì)雜質(zhì)和去除粉塵兩個(gè)工序合二為一，共用水