建筑废弃物再生利用技术

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1、交通部西部交通建设科技项目 合同号：2009318811045 密 级： 建筑废弃物在西部地区路基路面中建筑废弃物在西部地区路基路面中的应用研究的应用研究 Research and Application of Construction and Demolition Wastes Used in the Subgrade and Pavement in Western Area of China 报告简本报告简本 武汉理工大学武汉理工大学 长安大学长安大学 内遂高速公路土建工程项目经理部二公司分部内遂高速公路土建工程项目经理部二公司分部 2012 年年 6 月月 PDF 文件使用 “pdfFa

2、ctory Pro“ 试用版本创建 目目 录录 1 引言 . 1 2 项目研究的技术路线 . 2 3 项目研究的主要成果 . 3 3.1 建筑废弃物再生工艺与基本性能 . 3 3.2 建筑废弃物表面活化处理技术与分类标准 . 4 3.3 建筑废弃物再生骨料在路面中的研究与应用 . 6 3.4 建筑废弃物再生填料的相关应用 . 11 3.5 建筑废弃物再生细粒土路基的相关研究 . 15 4 项目在依托工程中的推广应用及效益 . 18 4.1 依托工程中的推广应用 . 18 4.2 经济效益分析. 19 5 项目技术的创新点. 21 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建

3、 1 1 引言引言 目前中国建设施工所产生的建筑废弃物大概是每年20亿吨，旧建筑拆除每年超过5亿吨。 这些建筑废弃物主要是指拆除房建设施等产生的废弃混凝土和废弃砖块，以及在道路建设和翻修过程中产生的废弃水泥混凝土。对其进行合理回收、再生利用，有利于资源的可持续发展，也有利于环境保护。一些发达国家建筑废弃物利用率一般在80%100%，如欧盟国家建筑废弃物资源化率超过90%，日本建筑废弃物资源化率已经达到98%，而我国建筑废弃物资源化率不足5%。特别是四川汶川特大地震灾害发生后，受灾地区建筑物大面积倒塌、损毁，造成的大量建筑废物急待处理，灾后重建也会遇到建筑原材料匮乏的困难。因此，建筑废弃物的资源

4、化再生利用是我国当前面临的重要工作之一。 另一方面，随着我国公路建设的蓬勃发展，相应的道路建筑材料需求量大，且对材料性能提出了更高的要求。但目前我国不少地区砂石资源日渐短缺，特别是长期以来，由于矿产资源的无序开采，使得诸如优质石灰石、河砂等常用建筑材料日渐匮乏，部分地区已难以寻找优质的砂石料。专家预测未来高质量石料的不足将成为很多地区的主要问题。 因此， 将建筑废弃物再生骨料应用于道路建设，既解决了大量建筑废弃物的处理问题，又满足了道路建设不断增长的需求，避免了对生态环境的破坏，可以起到一箭双雕的作用。与天然骨料相比，建筑废弃物再生骨料强度低、多孔、吸水率较高，必须经过特殊的强化处理，否则配制

5、的路基、路面材料强度也较低，水稳性、抗冲刷、抗裂性等也很难满足工程要求，实用价值不高，经济性较低。 所以对建筑废弃物回收处理，制作成循环再生骨料，一方面可以解决大量建筑废弃物的处理困难和由此引发的对环境的负面影响等问题，同时可以节省大量的废弃物清运和处理费用；另一方面，可以减少公路建设对天然砂石等自然资源的大量消耗和破坏，从根本上解决资源的日益匮乏及对生态环境的破坏问题。因此，对建筑废弃物进行处理、得到再生集料并进行活化改性，实现建筑废弃物集料在路基路面中的成功应用，具有显著的社会效益和环保效益，对西部地区以及灾区公路建设具有重要的现实意义。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“

6、 试用版本创建 2 2 项目研究的技术路线项目研究的技术路线 经过一段时间的搜集国内外相关研究资料以及理论分析， 我们制定翔实的试验计划，具体的技术路线如下： （1）建筑废弃物再生骨料的制备； （2）建筑废弃物再生骨料的表面活化处理技术及其性能评价； （3）含建筑废弃物再生骨料的路基路面材料组成设计方法； （4）含建筑废弃物再生骨料的路基路面材料的性能评价； （5）含建筑废弃物再生骨料的路基路面材料施工工艺； （6）建筑废弃物再生骨料路基路面效益分析。 建筑废弃物 表 面 改 性再生骨料 SEM、XRD、 SEM- EDXA 等 矿料级配设计 水泥/沥青用量优选 矿料级配设计 高、 低温性能

7、水损害性能 疲劳性能 性能分析 路用性能评价 施工工艺 路用性能观测 NO YES 图 2-1 技术路线图 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 3 3 项目研究的主要成果项目研究的主要成果 3.1 建筑废弃物再生工艺与基本性能建筑废弃物再生工艺与基本性能 1 建筑废弃物再生工艺建筑废弃物再生工艺 项目研究认为， 应最终根据工程需求量确定整条再生工艺流程应具有的生产能力，并以各组成设备的生产率匹配为前提，制定再生设备的配置。提出了再生破碎设备配置流程图流程图，如图 3- 1 所示。 图 3- 1 再生破碎设备配置流程图 在上述再生设备静态配置流程的基础上，依据各再生

8、设备的生产率运行规律， 从各大机械设备生产厂家所能提供设备的数据库和自身拥有的可供选用的设备数据库中选取适宜的破碎、筛分等用于建筑废弃物再生的机械设备。在不影响整个再生流程正常工作的前提下，应当优先考虑自身所拥有的可供选择的设备，以节约成本。 客户需求量 确定再生工艺流程的生产能力 确定各段碎设备生产率 确定各级筛分设备的生产率 确定各段破碎机的类型、数量和型 号 确定各级筛分机的类型、 数量和型号 由总破碎比确定各破碎段 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 4 2 建筑废弃物材料的基本性能建筑废弃物材料的基本性能 相关实验证明废弃物再生粗骨料的洛杉矶磨耗值和吸水

9、率不能满足试验规程对天然骨料的技术要求外，其它性能指标则均能满足对天然骨料的技术要求。 表 3- 1 建筑废弃物再生粗骨料的基本性能指标 试验项目 再生 石灰岩 天然骨料技术要求 压碎值（%） 27.7 22.7 28 洛杉矶磨耗值（%） 37.8 24.3 30 表观相对密度 2.584 2.715 2.50 吸水率（%） 6.76 0.20 3.0 坚固性（%） 4.0 3.4 12 针片状颗粒含量（%） 9.9 11.0 18 表 3- 2 建筑废弃物再生细骨料的基本性能指标 试验项目 再生 石灰岩 天然骨料技术要求 表观相对密度 2.629 2.681 2.50 坚固性（%） 2.6

10、3.1 12 棱角性（%） 49.5 49.1 45 吸水率（%） 16.8 8.5 - 3.2 建筑废弃物表面活化处理技术与分类标准建筑废弃物表面活化处理技术与分类标准 由于再生骨料在吸水率、粘附性与强度等性能上略有缺陷，在实际使用之前需要进行一定的表面活化处理，从而做到在性能上达标。 1 建筑废弃物表面活化处理技术建筑废弃物表面活化处理技术 项目采用有机硅树脂浸泡再生骨料， 使再生骨料缝隙中的有机硅树脂固化成膜，堵住再生骨料表面的空隙与裂纹，从而显著降低再生骨料的吸水率。同时有机硅防水抗油剂固化后也有一定的粘结强度，可以提高再生骨料的强度，改善再生骨料的表观密度，吸水率和压碎值等几项关键指

11、标。可以看出，经过有机硅树脂防水抗油剂的处理之后， 建筑废弃物再生骨料的洛杉矶磨耗值和吸水率均能满足相关的国家标准，再生骨料的吸水率由 6.76%大幅降低至 0.97%，骨料的粘附性也达到了 5 级，超额完成了任务书的关键指标。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 5 图3- 2 再生粗骨料经有机硅溶液浸渍后SEM 表 3- 3 强化改性后建筑废弃物再生骨料的基本性能指标 试验项目 试验结果 天然骨料技术要求 压碎值（%） 26.4 28 洛杉矶磨耗值（%） 29.7 30 表观相对密度 2.559 2.50 吸水率（%） 0.97 3.0 表 3- 4 地震建筑

12、废弃物再生骨料的粘附性 组成成分 强化改性前 强化改性后 天然骨料技术要求 废弃混凝土 5 级 5 级 4 级 废弃砖瓦 3 级 4 级 废弃陶瓷 3 级 4 级 注：5 级即无沥青剥落；4 级即沥青剥落小于 10%；3 级即沥青剥落小于 30%。 2 建筑废弃物再生利用的分类标准建筑废弃物再生利用的分类标准 1、按再生骨料性能分类 表3- 5 按再生粗骨料性能分类的分类标准 指标 I 类 II 类 III 类 表观相对密度 2.50 2.45 2.40 吸水率（%） 3 10 17 压碎值（%） 28 30 35 洛杉矶磨耗值 （%） 30 40 40 砖瓦含量（%） 10 30 50 PD

13、F 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 6 表3- 6 再生细骨料的性能 指标 再生细骨料 A 再生细骨料 B 天然细骨料技术要求 表观相对密度 2.663 2.629 2.50 砂当量（%） 73 87.2 60 棱角性（%） 48 49.5 45 注： 除以上要求外， 再生骨料还应满足我国 公路沥青路面施工技术规范（JTGF40- 2004） 对坚固性、针片状颗粒含量、含泥量、软石含量、粒径规格、粘附性等性能指标的要求。 2、按沥青混凝土性能分类 表3- 7 按沥青混凝土分类的分类标准 指标 I 类 II 类 III 类 最佳沥青用量比（%） 120 200 300 理论最大相对密度比（%） 90 75 60 劈裂抗拉强度比（%） 70 50 30 注： 除以上要求外， 再生粗骨料还应满足我国 公路沥青路面施工技术规范（JTG F40- 2004） 对坚固性、针片状颗粒含量、含泥量、软石含量、粒径规格、粘附性等性能指标的要求。 3 关键参数控制关键参数控制 项目研究结果表明，当再生骨料中含有超过 30%的红砖时，其制备的水泥稳定建筑废弃物再生骨料混合料的抗压强度小于 3.0MPa，不能满足规范要求相吻合。所以为确保符合规范范围的压碎值应控制红砖的含量在 30%以下。 3.3 建筑废弃物再生