建筑垃圾在生態(tài)磚瓦生產(chǎn)中的再利用

壽光市鑫弘規(guī)劃技術(shù)服務(wù)有限公司 盧傳強(qiáng)

生態(tài)磚瓦的出現(xiàn)在一定程度上減少了日常磚瓦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的建筑垃圾，這是由于日常磚瓦生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不滿足要求的產(chǎn)品，比如廢磚瓦等建筑垃圾，但是在第二次材料添加過(guò)程中，會(huì)通過(guò)材料粉碎成耐火的細(xì)粒，取代好的原料進(jìn)行再次利用。但是當(dāng)前的廢舊磚瓦等建筑垃圾在日常的磚瓦原料添加中含量較低，從而導(dǎo)致建筑垃圾的利用率特別低，很多建筑垃圾會(huì)被直接當(dāng)作廢料處理，這無(wú)疑給環(huán)境治理增加了較大的難度。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，如何更高效地利用建筑垃圾進(jìn)行磚瓦的生產(chǎn)已經(jīng)漸漸實(shí)現(xiàn)，希望通過(guò)本文的介紹，可以讓大家對(duì)建筑垃圾的產(chǎn)生以及危害有一定的認(rèn)識(shí)，與此同時(shí)，也能夠進(jìn)一步提高人們對(duì)生態(tài)磚瓦生產(chǎn)工藝的認(rèn)識(shí)，更好地推動(dòng)建筑垃圾的回收利用。

一、建筑垃圾的組成及其危害

（一）建筑垃圾的組成

近幾十年來(lái)，我國(guó)建筑類型多種多樣，建筑垃圾的主要成分也從混凝土轉(zhuǎn)變?yōu)榇u塊再轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷?，碎片通常包括?lái)自舊建筑物的碎片和建筑殘?jiān)?。在石材建筑中，磚和礫石是主要的廢物，其余的主要包括木材、玻璃和礦渣。當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)形式多是由混凝土制成，混凝土廢料占建筑廢料的50%至60%，其余為金屬和塑料廢料。目前垃圾填埋處理較為普遍，處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法使垃圾產(chǎn)生和處理形成平衡。埋在地下的垃圾通過(guò)化學(xué)和物理作用產(chǎn)生大量污染物，降低地下水、河流、土壤和空氣的質(zhì)量，增加污染物的擴(kuò)散半徑。

（二）關(guān)于建筑垃圾的嚴(yán)重危害

建筑垃圾的低回收率和處置率進(jìn)一步加劇了垃圾數(shù)量和規(guī)模，嚴(yán)重危害了世界生態(tài)系統(tǒng)的平衡，從而造成了極大的破壞，其產(chǎn)生的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）占用大量土地資源，污染土壤。我國(guó)人口稠密，建筑垃圾回收非常有限。目前，這些處理垃圾填埋場(chǎng)建筑垃圾的大型方法占用了大量土地，進(jìn)一步減少了人均可用面積。同時(shí)，建筑垃圾的堆積嚴(yán)重破壞了土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤中重金屬的含量，對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，降低了土壤生產(chǎn)力。（2）地表水和地下水的污染。滲濾液經(jīng)自然發(fā)酵浸泡在天然水介質(zhì)中，雨水和垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液呈高堿性、高污染，富含重離子。這些滲濾液進(jìn)入地表水和地下水，污染天然水體，破壞水生生物的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)入食物鏈，對(duì)人體健康產(chǎn)生一定影響。我國(guó)大部分垃圾填埋場(chǎng)在郊區(qū)和農(nóng)村，如果這些殘留物堆積不能及時(shí)處理，就會(huì)產(chǎn)生異味，沙塵還會(huì)嚴(yán)重破壞城市的外觀和景觀，堆積的區(qū)域是一個(gè)龐大的衛(wèi)生盲區(qū)[1-2]。

二、建筑垃圾再生利用的重要性

我國(guó)城鎮(zhèn)住房年建筑面積超過(guò)6.5億平方米，隨著建筑規(guī)模的不斷增加，建筑垃圾日益增多，將達(dá)到500-7億立方米，施工過(guò)程中僅堆積500頓至600噸碎石。我國(guó)現(xiàn)有建筑總面積超過(guò)400億平方米，預(yù)計(jì)到2030年新增建筑面積500億平方米左右。以此推算，我國(guó)現(xiàn)有建筑面積將至少產(chǎn)生20億噸建筑垃圾。

三、發(fā)展生態(tài)磚瓦是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的需要

（一）節(jié)能

所謂綠色建筑包括“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材”四個(gè)主要內(nèi)容，其主要目的是有效提高整個(gè)建筑的性能和舒適度。換言之，綠色建筑是以保證建筑的功能性和舒適性為前提，以經(jīng)濟(jì)為主，發(fā)展與經(jīng)濟(jì)并舉。一系列的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、使用和維護(hù)，最大限度地減少能源、土地、水、材料等資源的消耗，讓資源只要需要就可以滿足綠色建筑資源節(jié)約和循環(huán)利用的目標(biāo)。

科學(xué)的建筑規(guī)劃和實(shí)用的功能分區(qū)，可以通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)適應(yīng)建筑的朝向，提高建筑外層的保溫性能，從而降低能耗。

（二）節(jié)地

（1）合理規(guī)劃建設(shè)用地，盡可能少地使用耕地、使用休耕地等。

（2）在保證建筑舒適、功能齊全的前提下，合理規(guī)劃居住區(qū)，提高單元建筑的土地利用率。

（3）通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)，增加有效占地面積；善用地下空間，改善土地利用；延長(zhǎng)建筑壽命，減少重復(fù)施工；合理管理建筑體型，集約有效利用土地資源。

（4）合理分配居民區(qū)綠地，增加單位綠地?cái)?shù)量。開發(fā)立體空間，減少停車位，創(chuàng)造更大的生活空間。

四、建筑垃圾再利用處理工藝及流程設(shè)計(jì)

（一）破碎工藝

初級(jí)破碎是拆解垃圾處理的第一步，破碎是重要的輔助任務(wù)之一，廢料被切碎成大小均勻的小塊，物料之間的距離相對(duì)越小，節(jié)省的空間越大、運(yùn)輸量越大。此外，破碎的建筑垃圾對(duì)于提高后續(xù)分揀作業(yè)的效率和質(zhì)量非常重要。由于材料的不同，磨床的種類也不同，根據(jù)工作對(duì)象、結(jié)構(gòu)和原理的不同，可將破碎工藝分為粗加工、中加工以及精加工。破碎工藝主要用于破碎工作，一次可處理直徑1m以上的碎石，主要用于散狀物料的初級(jí)破碎。中型破碎一般需要對(duì)直徑350毫米以下的建筑垃圾進(jìn)行加工、破碎，破碎速度在3到20左右，有的高達(dá)30。大中型粉碎機(jī)也可用于細(xì)磨，破碎機(jī)用于破碎粒度為2-60毫米的廢顆粒，破碎后的粒度為0.1mm至0.3mm，破碎速度超過(guò)1000。

（二）篩分工藝

篩分是建筑垃圾回收過(guò)程中不可或缺的一部分。根據(jù)建筑垃圾顆粒物的回收利用要求，主要目的是對(duì)粒徑范圍為0mm至45mm的顆粒物進(jìn)行分級(jí)。篩選是初篩和復(fù)篩之間的一個(gè)中間過(guò)程，在初篩之前要經(jīng)過(guò)多次篩選。輔助篩在預(yù)粉碎前后過(guò)濾細(xì)粉，并將其轉(zhuǎn)化為可重復(fù)使用的原料，不符合再利用規(guī)范的廢物將被切碎或分類三遍，以達(dá)到回收和再利用的標(biāo)準(zhǔn)。破碎后的篩分主要是從最終破碎的物料中分離出大小顆粒，得到不同規(guī)格的可重復(fù)使用的原料。特別是破碎時(shí)的篩分不僅可直接得到細(xì)顆粒，而且防止過(guò)度破碎，提高破碎效率。分選和破碎選項(xiàng)用于再生骨料的分選。篩分工作有兩種，即布料篩分和濕式篩分。對(duì)低水分含量進(jìn)行干式篩分，在篩分前將載水噴灑在高水分含量或高污泥骨料上，以降低內(nèi)部沉積物的粘度。在進(jìn)行從細(xì)篩到層篩的篩分作業(yè)時(shí)，細(xì)篩時(shí)用料較多，增加了篩分設(shè)備的結(jié)構(gòu)和位置要求。

五、生態(tài)磚瓦制造工藝

制造過(guò)程是通過(guò)反復(fù)調(diào)查獲得的，一個(gè)重要的工藝是將塊狀黏土原料、硅灰石和石灰中的至少一種用于制作水泥，并將其用于廢磚瓦球團(tuán)（以下稱為廢球團(tuán)）和磚瓦。黏土混合成白色，然后干燥并燒成磚瓦。水泥材料的用量占廢棄顆粒、水泥材料和黏土總量的3%至15%，其中廢棄顆粒占總量的15%至55%。

其工藝流程為：廢粒料+膠泥料+黏土混合物→加水混合→坯料成型→干燥→焙燒。廢料顆粒是通過(guò)將主要成分為黏土的磚瓦廢料研磨和篩分制成的。由于廢球團(tuán)已經(jīng)處于燒結(jié)狀態(tài)，所以含有廢球團(tuán)的磚體的燃燒收縮率為9%至10%，低于沒有廢球團(tuán)的磚體。粉碎后的廢顆粒過(guò)篩，使用粒徑小于1mm的顆粒。如果粒度大于1mm，瓷磚表面會(huì)出現(xiàn)輕微的凹凸不平，影響美觀。剩余骨料粒度高于其他兩種來(lái)源，例如混凝土中的砂骨料，這增加了磚瓦的強(qiáng)度。正如剛才提到的，廢棄顆粒的百分比為原料總量的15%至55%，優(yōu)選約30%。如果含量低于15%，則殘磚不能完全再利用，容易導(dǎo)致坯體變脆、易損壞、不易成型、坯體表面凹凸不平，影響美觀（表1顯示了所用黏土的化學(xué)成分）。

膠泥材料使用至少一種木塊黏土、硅灰石或石灰，這些可以單獨(dú)或混合在一起，膠凝材料與原料混合以彌補(bǔ)因使用廢粒料而造成的可塑性損失，并保證生坯的形成。粗黏土是一種含碳化植物的高塑性黏土（其化學(xué)成分見表2）使用黏土?xí)r，其含量應(yīng)占三種原料總和的10%至15%（表2顯示了硅灰石的化學(xué)成分）。

表2 木節(jié)黏土和硅灰石化學(xué)組成（%）

使用硅灰石時(shí)，其比例優(yōu)選為三種原料總和的3%至5%。所用石灰為熟石灰或生石灰，可單獨(dú)混合或多種混合，混合量?jī)?yōu)選為三種原料總量的10%至15%。簡(jiǎn)單地說(shuō)，水泥材料的用量為批料總量的3%至15%。低于3%，坯料塑性沒有得到充分改善，15%以上有改善效果，但原料成本較高。

將上述材料放入攪拌機(jī)中攪拌均勻，坯料通過(guò)壓縮機(jī)或真空擠出機(jī)成型為所需的形狀，然后送入干燥箱在35℃下干燥30小時(shí)，之后將其放入隧道窯中，在1150℃下燒制24小時(shí)以制成磚。

根據(jù)上述工藝要求，首先，坯料使用水泥材料可以防止包括廢球團(tuán)在內(nèi)的原材料的可塑性降低，它也可以用來(lái)代替一些黏土原料，以保持磚瓦的獨(dú)特性能。其次，混凝土中的廢骨料起到砂骨料的作用，增加了磚瓦的強(qiáng)度，小燒焦產(chǎn)品的大小幾乎保持不變。第四，由于廢球團(tuán)多為黏土成分，部分磚瓦所用黏土可隨時(shí)更換和回收利用。[3]

為了說(shuō)明具體的廢顆?；厥绽茫旅媾e一個(gè)例子。三組實(shí)施例中，將廢料、磚、瓦按照表3所示的原料配比與黏土、礫石混合，加水處理，在℃下干燥30個(gè)小時(shí)。然后送入隧道窯，在1150℃下烘烤24小時(shí)，制成燒結(jié)磚，按相關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定各項(xiàng)性能指標(biāo)，觀察表面狀況。由表3可知，實(shí)施例1至3的抗彎強(qiáng)度高于常用的黏土磚，磚的吸水率為4%至6%。關(guān)于瓷磚表面狀況，實(shí)施例1的瓷磚表面狀況是光滑的，而實(shí)施例2和3的瓷磚表面由于廢棄顆粒量的增加情況略差。

表3 原料配比及性能

六、建筑垃圾再生利用的其他途徑

（一）建筑垃圾可應(yīng)用于道路工程建設(shè)

用碎石筑路是一種普遍有效的方法。眾所周知，道路建設(shè)不僅有很多特色，而且需要大量的建筑材料。所以，如果能因地制宜、物盡其用，這就是道路規(guī)劃的基本原則。

與其他建筑材料相比，建筑垃圾具有優(yōu)勢(shì)，其數(shù)量更多、成本更低、質(zhì)量更好。施工現(xiàn)場(chǎng)固定材料的方法不僅顯著降低了道路建設(shè)成本，還有效提高了道路質(zhì)量。因此，建筑垃圾在道路建設(shè)中是一種有效的方法。

以上海世博會(huì)的道路建設(shè)為例。大家都知道，世博園區(qū)建在上海市中心的黃浦江邊，后來(lái)被用作工業(yè)區(qū)。為了重建世博園區(qū)，不得不拆除原廠區(qū)。毫無(wú)疑問，當(dāng)一個(gè)工廠被拆除時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾，這是瓦礫和原始土壤的混合物，如何處理這些混合物是世博會(huì)建設(shè)中的一個(gè)重要課題，同時(shí)為進(jìn)出口園區(qū)的建設(shè)提供筑路材料和道路施工[4-5]。

（二）建筑垃圾可應(yīng)用于生產(chǎn)粗細(xì)骨料

隨著城市化進(jìn)程的加快，一些地區(qū)每天消耗天然骨料，骨料價(jià)格不斷上漲，供應(yīng)稀缺，這將進(jìn)一步增加建設(shè)項(xiàng)目的成本，給建設(shè)者帶來(lái)巨大的資金壓力。現(xiàn)在，人們正在尋找既能節(jié)約天然砂石資源，又能有效利用混凝土廢料減少環(huán)境污染的方法。換言之，建筑垃圾中所含的混凝土廢料轉(zhuǎn)化為使用過(guò)的混凝土骨料，并用天然礫石骨料代替，混凝土廢料變成可回收材料，混凝土廢料變成混凝土廢料。建筑垃圾無(wú)論是新的還是拆除的，都可以分離并粉碎成所需的尺寸，留下有用的碎片。

建材行業(yè)從根本上解決了舊混凝土的報(bào)廢問題，正在利用舊混凝土對(duì)新建筑、墻體材料和預(yù)制件進(jìn)行再利用，也可通過(guò)相關(guān)設(shè)備加工成適當(dāng)粒度的混凝土，用作混凝土骨料，然后用于包覆土和細(xì)混凝土，或用于道路等建筑工程的混凝土。再生混凝土在我國(guó)道路建設(shè)中被廣泛使用，此外也可用于地下室、人行道、鋪路石和層壓磚的制作。

七、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)大篇幅介紹生態(tài)垃圾的危害以及應(yīng)用價(jià)值，旨在說(shuō)明建筑垃圾在生態(tài)磚瓦利用方面的前景更為廣闊，通過(guò)具體的制作工藝，使人們能夠更真切地體會(huì)到在生態(tài)磚瓦生產(chǎn)過(guò)程中建筑垃圾所發(fā)揮的巨大作用。此外，建筑垃圾在生態(tài)磚瓦生產(chǎn)過(guò)程中的再利用也代表著我國(guó)綠色可回收技術(shù)的進(jìn)步，有效提高了材料的利用率，最終實(shí)現(xiàn)綠色中國(guó)發(fā)展的目標(biāo)[6]。