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建筑垃圾等固废材料高效利用技术

本项目将质量较差的建筑垃圾等固废材料、低等级粉煤灰等矿物掺合料、水泥、水按照一定比例及拌和工艺制备而成可代替传统回填材料的低强度水泥基材料。

#节能环保
中试

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市场应用前景

随着我国城市化进程的快速推进,大量废旧建筑物的拆除改造,产生大量富含红砖建筑垃圾,其中红砖成分可达40%以上,同时道路、建筑等基础设施建设、维修养护等工程需要大量的建筑材料。以北京市为例,目前的天然建筑材料主要来源于周边河北省,将来有不可持续发展的趋势,废弃材料的再生利用势在必行。从环境保护方面,北京市陆续规划、建成若干条建筑垃圾再生骨料生产线,但面临的共同问题均是质量较差的富含红砖建筑垃圾骨料的消纳问题,这部分低品质再生骨约占建筑垃圾总量的30-50%,数量巨大且无处消纳,露天堆放很容易带来二次污染。从使用需求方面,北京市道路、建筑等市政工程中,尤其是道路管沟、路基回填、“三背”回填、建筑基坑回填等工程,常因传统回填无法压实而导致路表出现不均匀沉降、裂缝、桥头跳车等病害。本项目开发的快速、高性能、绿色施工材料和新型技术,对提升北京市道路工程建设质量和使用品质,减少道路病害、延长道路使用寿命方面均具有重要意义,可以广泛应用于道路基础设施建设领域,具有较好的应用前景。该材料在未来的发展趋势是种类多样化、生产智能化,同时也可以向“干混砂浆”方向发展和提升。 本项目还可以实现其他固废材料的再利用,应用范围广。

项目简介

在建筑新建、拆除及改扩建过程中产生大量建筑垃圾,主要含有废混凝土、废砂浆、废砖瓦及渣土等。以北京市为例,每年新增建筑垃圾数千万吨,存量超过3亿吨,大量的建筑垃圾由于得不到妥善处理而带来诸多问题。同时,新建工程消耗大量天然石材,造成资源紧缺。因此,部分学者运用建筑垃圾制备再生沥青混合料、再生混凝土、水泥稳定碎石,以及铺路石、路缘石及混凝土管道等。当前,城市建筑垃圾中质量较好的集料已经得到再生利用,但粒径小于5mm且质量较差的细料却没有很好的再生渠道,据不完全统计,细料占城市建筑垃圾总量的20~50%。除少数成果将建筑垃圾细料生产再生砖、再生砌块外,无其他更好的再生方法,且现有方法对细料的再生量远小于其产生量。

本项目将质量较差的建筑垃圾等固废材料、低等级粉煤灰等矿物掺合料、水泥、水按照一定比例及拌和工艺制备而成可代替传统回填材料的低强度水泥基材料。其主要存在以下特点:1)和易性优良、易调节、无需振捣,流动度范围为160mm-240mm,可以对狭窄空间进行回填;2)水泥用量少,经济性好,便于工程推广应用;3)矿物掺合料选材自由度高;4)强度易调节,28d强度根据不同工程需要可控制在1-8MPa;5)应用范围广,如道路管沟、路基、检查井周边、“三背”回填、建筑基坑、道路边坡等各种回填工程。特别是该种回填材料,可满足常规回填施工技术无法完成的工程回填任务。

此外,其中的骨料来自富含红砖建筑垃圾等固废材料,这将大大提高低品质建筑垃圾再生利用率,解决建筑垃圾的100%再生利用问题,显著降低大量开采砂石材料对生态环境的破坏,符合人类社会可持续发展的要求。

产业化条件

该项目产业化所需条件与商品混凝土拌合站相似,客观方面需要储备建筑垃圾骨料等废弃物的料仓,拌和所需要的拌料筒,运输罐车等;建筑垃圾流动化回填材料的质量控制方面需要配套的试验条件;建筑垃圾再生骨料的制备需要具备有相关资质的建筑垃圾处理厂来完成,建筑垃圾等废物的来源要相对稳定,可以保证对建筑垃圾再生骨料的供料。

产业化成本收益分析及应用案例

相同配比条件下,使用建筑垃圾细料制备的流动化回填材料成本要明显低于由天然细集料制备的流动化回填材料成本,主要是因为渣土类、富含红砖类建筑垃圾细料,质量较差,成本较低。与传统压实土相比,建筑垃圾流动化回填材料中由于添加了水泥等成分而使得材料成本有所上升,但流动化回填材料工法的施工成本在整体上比传统工法更具有一定的竞争优势。建筑垃圾流动化回填材料成本明显低于二灰土、水泥稳定碎石、C15混凝土的成本,具有显著的经济效益。回填材料本身的成本主要由胶凝材料与用量较大的细料的成本所决定,胶凝材料成本要小于C15混凝土、二灰土中胶凝材料成本,而用量较大的细料的成本要远小于水泥稳定碎石中的集料成本。

以本次建筑垃圾流动化回填材料中试工程为例来说明,京开高速公路(魏永路-西黄垡桥段)拓宽工程中央隔离带填充由原设计的C15混凝土替换为建筑垃圾流动化回填材料,由施工方反馈的信息可知,总用量为2374m3,节约成本21.4万元,经济效益明显,具有一定的竞争力。

图片信息

建筑垃圾流动化回填材料

回填材料中试工程

转化方式

产学研合作、技术转让、合作研发

其他说明

该项目研究成果已经相对成熟,并进行了中试工程,在一些大型工程中得到实验性应用,可以将相关技术进行转让,也可以与其他单位合作进一步研发。

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