废料回收（共3篇）
废料回收 篇1
目前, 镁合金已经被广泛应用于航空航天、汽车、计算机、通讯、通信和电子产品等方面, 因为其所具有的特殊性质, 所以, 被称为绿色新材料。镁合金能作为金属工程结构材料使用是因为它具有以下优点:质地轻, 但是, 强度和刚度很高, 抗噪减震能力强, 同时, 还具有压铸成型性能优良、能抵抗电磁辐射, 并且能够回收再利用的特点。当前, 镁合金主要应用于铸件压铸中, 镁合金废料也主要是在产品的生产和加工过程中产生的。近几年, 镁合金铸件以每年20%的年增长率快速发展, 但是, 成为产品的只占到了30%~40%左右, 剩下的都作为废料处理, 而另外一些零件因为检测不合格, 成为了不能加工的废品。在一些工厂中, 废料加废品能占到80%.所以, 在镁合金零件使用率越来越高的今天, 镁合金回收已经成为了一个具有现实意义的课题。镁合金再生技术不仅对镁合金的合理利用有很大的影响, 还对降低镁合金铸件压铸成本、减少环境污染、增强企业的市场核心竞争力和建设资源节约型、环境友好型社会有重要的现实意义。
1 我国镁资源现状
我国是镁矿储量最丰富的国家之一, 占世界总量的22.5%, 我国地域辽阔, 镁矿主要来源于菱镁矿、含镁白云岩、盐湖区镁盐和海水等。其中, 菱镁矿已探明储量达到3.4×109 t, 占世界探明总量的28.3%, 含镁白云石达到4.0×109 t, 这些镁资源无论是在储量上还是在质量上都位列前几位。近10年来, 镁资源的使用率呈高速发展趋势。在2000—2007这8年的时间里, 我国镁矿产量就增长了238%, 以19%的年平均率飞速发展。随着开采水平的提高和镁合金金属消费的不断增长, 在2010年, 我国镁合金销量达2.320×105 t, 比上年增长了34.88%.与此同时, 随着各国经济的发展, 国际社会对镁金属的需求量也越来越大, 同时, 对镁资源的再生技术和废料再利用需求也越来越迫切。
2 镁合金废料的分类和回收
2.1 废料的分类
只有对镁合金废料进行合理的分类, 才能有效提高镁合金废料的利用率, 实现节能环保, 降低企业的生产成本, 使企业实现经济效益最大化。在国内外, 镁合金废料的整理归类方法和水平有一定的差异, 但是, 其目的都是一样的。根据合金号归类总结镁合金的废料, 然后再按照形状、废料的清洁程度和化学成分的不同等级分类。只有好的分类才能提高废料的回收利用, 所以说, 科学、有效的分类是回收利用的前提和保证。
2.2 废料的回收方法
对于不需要添加熔化剂的双炉, 适合回收利用清洁的镁合金废料;对于已经分好类, 可以直接融化的清洁废料, 可直接检测, 进炉融化, 再进行铸件加工。这类废料回收简单, 利用率比较高。
对于运用熔剂的坩埚炉, 这种方法主要是针对废料表面依附于油或润滑剂的切屑、粉末、薄板和表面被腐蚀、污染或处理过的。在使用这种方法时, 先要在坩埚底部加入熔剂, 将其加热直到熔剂融化, 之后再加入镁合金废料, 接着加入覆盖剂, 使废料能够更好更快的融化。在废料熔化的过程中, 要随时搅拌, 使熔化剂充分稀释非金属物质。在此过程中, 各个厂可以根据自身的实际情况增减熔剂的分量。
对于运用熔剂的盐浴槽, 设备是由多个室组成的, 各个分室又由带过滤网的小孔连接。镁合金液在经过各个室的净化后再被送到保温炉中进行化学反应。这种方法可以处理各类废料, 尤其是对边角料处理更加显著, 这样回收的镁合金与原生的镁合金在质量上不相上下。这种方法适合大规模连续镁合金废料的回收。
运用氩气底吹和熔体过滤的这2种也不需要熔剂, 但是, 它还不太完善, 没有大量投入生产中, 还处于试验阶段。氩气底吹是在炉底吹氩气, 利用小气泡上浮的作用促进镁合金杂质的分离。熔体过滤运用离心过滤器把镁合金熔体中的杂质分离出来。
3 镁合金废料的再生
镁合金的回收方法有很多, 可归结为厂内回收、厂外回收和卖给自由市场。这3种方式的结合有效实现了镁合金的再生。
根据镁中杂质蒸汽压的不同可以使用蒸馏法进行镁的提纯工作, 虽然这种方法可以高纯度地提取镁, 可以将镁合金废料几乎完全提取出来, 但是, 耗能比较大, 具体操作起来也比较复杂, 所以, 蒸馏法不适合镁合金废料的回收工作。
利用镁和杂质的不同电极电位, 电解发生时在阳极上选择出现和在阴极上选择放电来实现。电解提炼镁的方法不仅电能消耗比较大, 并且在实际使用中的经济投入很大, 所以, 电解法也不实用。
在镁合金废料再生过程中, 最常用的方式是溶解法。将废料熔化, 目的是去除废料中的氧化物, 实现除铁, 调整化学成分完成除气, 最后压铸铸件。根据镁合金废料处理的相关事宜, 可以选择有熔剂和无溶剂2种方法。
4 总结
镁合金废料回收和再生是镁合金生产过程中必不可少的环节, 在镁合金废料的回收过程中, 国内外在方法和质量检测控制上都取得了很大的成绩。现在, 镁合金废料主要是铸件压铸中产生的废品、浇道、浇口和飞边等。目前, 在镁合金废料回收的过程中, 还有一些问题需要不断完善和解决。虽然我国镁资源很丰富, 但是, 镁合金深加工的企业很少, 规模还比较小, 有的企业加工废料后不再当作高纯度的镁, 只能降级使用, 这样就造成了资源的浪费, 增加了生产成本。所以, 随着科技的发展, 许多企业在不断研发新的镁资源回收和再生技术, 同时, 借鉴国外先进的研究成果, 坚持科学、合理、高效地利用镁合金, 对于社会和企业自身的发展有着深远的意义。
参考文献
[1]王晓强, 李培杰, 刘明星, 等.镁合金再生技术综述[J].铸造, 2001 (08) :446-449.
[2]杨明波, 胡红军, 代兵, 等.镁合金废料回收技术的现状及进展[J].铸造, 2005 (5) :420-424.
[3]邹钢.镁合金废料的回收及熔炼技术的研究[G]//全国镁开发应用工作会议暨产业发展研讨会重庆地区论文集.重庆:中国工程机械学会, 2003.
访问美国废料回收工业协会总部 篇2
一、美国废料回收工业协会的发展历史
美国废料回收工业协会是美国废弃物回收利用行业最有影响力的协会，美国废料回收工业协会是由美国国家再生工业协会（创建于1913年）和废杂钢铁研究所（创建于1928年）于1987年合并而成的，它集废弃物再生利用研究与贸易于一体，为废弃物再生利用行业提供了几乎一个世纪的服务，因此，不仅在美国，而且在全世界都有非常高的知名度及影响力。美国废料回收工业协会制定的废料规格手册（废料标准）已被许多国家在废料进出口贸易中采用。
美国废料回收工业协会的成员由较小的家族企业和规模较大的国家经营的或者私人经营的企业组成，其中一些家族企业有100多年的历史。美国废料回收工业协会的会员包括1 400家从事废弃物回收利用和贸易公司和企业，业务范围涉及到废金属、纸张、塑料、橡胶和废化纤以及这些废弃物的再生产品。此外，美国废料回收工业协会的所有会员在废弃物的回收、管理、加工、运输及再生利用方面都是专家，并且能为资源再生企业在废弃物回收方面的计划，运行等活动提供帮助。在开发再生资源的有效途径中，他们的经验和能力可以帮助人们节约大量的时间和资金，并获得最大的效益。美国废料回收工业协会协会活动包括每年的研究会、讨论会、圆桌会及举办各种展览会、出版刊物和媒体宣传，通过对民众进行教育提高了人们对再生资源再生行业发展巨大作用的认识。
二、美国废料回收工业协会的宗旨
美国废料回收工业协会的宗旨是推广回收再利用、节约资源和能源，提倡自由贸易。
促进再生资源的自由贸易，为保护环境做出贡献；与国际组织携手，加强经济和环保意识；为会员企业提供国际联系网络和信息；建立一个探讨商业技术、经济和环保交流合作的平台；提供专业知识，仲裁和其他国际贸易服务。
三、美国废料回收工业协会的服务
1. 提供商业机会。美国废料回收工业协会作为一个非盈利性质的行业协会，为其北美及全球的会员提供商机，最新市场动态和最新行业科技。美国废料回收工业协会每年4月份在北美举办一次世界范围内的展览及论坛，并且每两年都会回到拉斯维加斯举办。每届年会有来自世界各地的展商千余家，代表5 000至7 000人左右。其展会规模是世界范围内废料回收行业内最大的。同时，美国废料回收工业协会还为其会员举办各种圆桌会员及咨询会，为国内外会员提供了良好的商业机会。2013年4月9~13日美国废料回收工业协会将在南部城市奥兰多举办一年一度的盛会，届时中国有色金属工业协会再生金属分会将组织国内企业组团参会。
2. 提供信息服务。美国废料回收工业协会为会员提供法律、商业和回收技术上的信息服务。美国废料回收工业协会发行《废料》、“周一及周五报告”等数十种内外刊物，并制定了北美地区废物回收操作标准，如今此标准已经成为世界范围内的实施准则。
3.提供法律服务。美国废料回收工业协会一直以来致力于努力促成一切有利于回收行业发展的国家关税、配额等环保立法工作。同时也为会员提供依据现有行业法律法规的各种法律分析报告及辩护。例如，依据美国国家有毒废物污染清除基金法案帮助会员申请相应的政府基金或者帮助会员企业提供合理范围内的免责报告。
4.提供各种培训与教育服务。美国废料回收工业协会还为会员企业提供各种业内教育与培训服务。多年来，每年都有专门的北美地区废物回收操作标准培训研讨会专门为会员举办。除此以外，还提供会员其他可以帮助企业节省成本的各种教程及帮助服务。
5.提供各种帮助规范贸易秩序。美国废料回收工业协会为会员提供符合会员需求的在废料贸易中可能出现的各种保险理赔专业服务，并有专门为北美地区货物偷盗做通告和提醒的服务。同时，美国废料回收工业协会也会为会员提供买卖废料可参考的向导报告。
6.提升回收行业在公众认知上的形象。美国废料回收工业协会致力于向社会公众宣传回收行业对社会环境、经济方面的重大贡献与帮助，进而提升公众对回收行业的认知度和支持度。
四、美国废料回收工业协会的组织机构
美国废料回收工业协会总部设在华盛顿，同时在全美共有21个当地分支机构分布在各个州，总部工作人员有40多人，美国废料回收工业协会共设有五个部分，分别是：黑色部、有色部、纸部、轮胎与橡胶部、电子电器部。
1.董事会
美国废料回收工业协会下设董事会管理日常事务，每两年选举一次董事会。董事会成员负责整个协会职责及任务的建立，制定战略发展目标以达到协会整体职责的实现，制定协会制度，召开有行业影响力的论坛。
董事会的成员包含协会领导、各分支机构的主席或者选举出的代表、每个部门3个以内主管人员、1个副会长会员企业以及前任协会主席。
2.组织结构
在设立董事会的同时，美国废料回收工业协会也设立各种委员会及任务小组等机构。其中董事会下面就设有审计委员会及执行委员会。同时，常务委员会有：交流委员会、会议会展委员会、教育与培训委员会、财务委员会、政府和公共关系委员会、领导委员会、会员委员会、行政委员会、破碎设备委员会、贸易委员会；及其他委员会。
五、美国废料回收工业协会和中国有色金属工业协会再生金属分会的合作关系
废料回收 篇3
建筑废料中最主要的组分是损坏的混凝土和拆除的墙体材料 (烧结砖、砌块、砂浆等) 。拆下的这两种材料不能直接利用, 需要经过一定的分离和加工程序。也就是说回收建筑废料的可应用性能取决于回收材料的来源、种类及所使用的加工处理技术。因此在建筑物拆除时就应当按照不同材料的大类进行初步分离, 可提前将不希望有的小部分材料如木材、塑料、纸张、玻璃、金属等清除出去, 对建筑物主体的大宗材料可按以下大类将其区分开来分别拆除和回收:混凝土材料。主要是指梁、板、柱、地面等;较纯的烧结砖瓦废料。屋顶更换时的废瓦片, 或是预先将外墙材料及内隔墙材料分类并分别拆除, 以便得到较纯的烧结砖瓦废料;主要是烧结砖的墙体材料。烧结砖砌体废料中不可避免的含有砂浆和抹灰 (粉刷) 材料。烧结砖砌体废料中含有砂浆和抹灰 (粉刷) 材料量的多少与建设时的使用量有关。但在这一部分砌体废料中烧结砖的组分最大可占有95% (重量比) , 平均也占到80%;其他墙体废料。其他墙体废料如混凝土砌块、轻质混凝土、灰砂砖、粉煤灰砖、加气混凝土、墙地砖、各类板材等。道路、桥梁、水利工程等的废料主要是混凝土, 一般不需分类拆除。因此这类废料在西欧的回收利用率也最高, 主要是用于道路的垫层及回填。
目前西欧用于建筑废料回收处理的工厂 (站) 基本有两种形式:一种是可移动的建筑废料回收处理站, 由初级筛分设备、反击式破碎机、磁力除铁器和必要的转运设备组成。可移动的建筑废料回收处理站可在拆除现场或附近地区, 或是在需要用加工后废料的施工现场对拆下的废料分门别类地进行加工处理。运送来的建筑废料由初级筛分设备将其分为两部分, 筛上粗料送入破碎机进一步破碎, 破碎后的材料经磁力除铁器除去块状铁质物质。这些处理设备一般安装在汽车上, 该种可移式建筑废料回收处理站的示意图见图1。
另一种是固定式的建筑废料回收处理工厂。在固定式的处理工厂中, 一般有两级破碎设备, 如颚式破碎机和反击式破碎机;并有专门的分离工序, 如在输送带上借助于气力或湿洗的方法将不希望有的材料人离出去;该类工厂中还配备有分类设备, 如用颠簸振动设备对轻质材料如木材、塑料、纸片等及有轻度污染的物质的分类和分离;破碎后的物料还可被分成不同用途、不同粒径的无机混合集料, 如德国在固定式的建筑废料回收处理工厂中, 按照德国标准[2,3]DIN4226的要求将回收的建筑废料加工成为0 mm~32 mm, 0 mm~45 mm, 0 mm~65 mm的无机混合集料, 并可提供用于特殊需要场合的、有要求级配的颗粒状集料, 如0 mm~8 mm, 8 mm~16 mm, 16 mm~32 mm的级配集料等, 可用于混凝土、轻质混凝土、混凝土砌块、建筑用砂浆、噪音防护墙、墙板、水泥掺和料、运动场地、烧结墙体材料产品、土壤改良、基础工程、防冻工程、筑坝填充、绿化种植等多种用途。该种固定式的建筑废料回收处理工厂的示意图见图2。
2 回收建筑废料的性能
为了使从建筑废料中回收加工生产的材料有着特定的用途, 就必须对回收加工生产的材料的性能有充分、详细的了解。由于建筑废料成分的多样性, 如果对从建筑废料所加工生产的材料性能缺乏正确的、全面的了解时, 就会限制对建筑废料回收利用方法的开发或是会影响正确的回收和实际应用。因我国在建筑废料回收利用方面研究极少, 目前还不能够用确切的数据来描述我国建筑废料的成分和特性, 本文中用西欧的研究数据简要描述建筑废料的成分和特性如下:
2.1 化学成分
为方便起见, 表1仅汇集了回收的22种纯烧结砖碎块和33种墙体材料废料的化学成分[1,2,3,4,5,6,7], 其他种类建筑废料的化学成分不一一赘述。
从表1中数据可以看出, 纯烧结砖碎块和墙体材料废料的化学成分相差较大。系统的统计数据表明在这些回收材料中的烧失量 (L.O.I.) 、Al2O3、CaO、SO3含量之间相差较大, SO3的差异可能是有石膏存在;烧失量和CaO含量的差异是由于存在砂浆和混凝土组分或是因为硅酸钙类的物质所致;Al2O3的差异是因为在原始材料中就高。
2.2 矿物成分
根据德国魏玛的鲍豪斯大学建筑工程系建筑材料和回收利用主讲教授安内特·米勒博士 (Prof.Dr.Ing.Habit.Anette Müller, Bauhaus University of Weimar, Faculty of Construction Engineering, Chair of Preparation of Building Materials andRecycling) [1,2]所做的矿物研究分析表明:建筑废料的矿物成分主要是石英和各类硅酸盐物质如正长石、钙长石, 还含有莫来石、方解石、赤铁矿等;此外也含有非晶态 (无定形) Si O2和非晶态水化物相。
2.3 回收建筑废料的密度及孔隙率
材料的松散密度或孔隙率是表示大量固体物质物理性能的主要特征, 因此德国在涉及建筑废料回收利用的标准DIN4226-100中, 将密度和孔隙率作为分类的主要特征数值。表2给出了纯烧结砖废料和墙体材料废料的表观密度及加工成颗粒状态时的密度 (仅为颗粒>2 mm的部分) [1,2,6]。
纯烧结砖废料有着较宽的密度分布范围, 这是因为烧结砖的品种和用途不同所致。在实际测定中发现, 烧结的垂直多孔砖、烧结的砌筑砖、缸砖三类材料有着最大的密度。
2.4 回收建筑废料的颗粒强度和抗冻性
回收建筑废料的颗粒强度和抗冻性能随材料种类的不同而变化。正如所预料到的一样, 回收纯烧结砖废料的颗粒强度较低, 但它的抗冻性非常好, 简直令人惊讶。与回收的混凝土材料比较, 在同样的试验条件下, 经冻融后的重量损失分别为4.2%和5.7% (过程P) 或是5.9%和7.7% (过程N) 。这种现象能够用材料的总孔隙率和微孔结构尺寸及分布来解释。材料有较高的孔隙率时, 一般具有较低的机械强度, 然而具有高孔隙率的材料却有着较好的抗冻性。因为合理的孔结构材料有着足够大的孔隙, 能够补偿水在结冰过程中的体积膨胀, 即结冰时的膨胀应力由于孔的存在而被化解或减缓。回收的混凝土材料的抗冻性没有纯烧结砖废料的好, 其真正的原因是回收混凝土材料的孔结构尺寸及分布与纯烧结砖废料的不同。回收的混凝土材料经冻融后, 冻裂了11%;回收的混合材料 (烧结砖、混凝土、砂浆、抹灰材料等) 颗粒经冻融后, 冻裂了7.4%;而回收纯烧结砖废料的颗粒经冻融后, 仅冻裂了1.2%。试验结果表明烧结砖瓦废料有着非常好的性能, 而且便于回收利用。表3给出了回收的纯烧结砖废料颗粒的性能。
*根据德国标准DIN4226-3做的冻融试验, 该试验方法与我国不同;过程P中等程度的湿渗透, 最大重量损失4%;过程N强程度的湿渗透, 最大重量损失4%。
3 回收建筑废料的可利用途经
2005年9月, 来自世界上80多个国家的1700多位代表参加了在日本东京召开的世界可持续发展建筑大会。在该次会议上, 再次强调了建筑物使用寿命终结后所使用的建筑材料的回收利用是可持续发展建筑的重要标志。因此对建筑材料的选用、设计时就应遵循生态学原则, 所用建筑材料不但要有良好的使用功能和耐久性, 而且要符合如下原则:所用建筑材料的生产能耗最小;生产中有害物质的扩散最小或没有;对使用期可能释放的有害物质的判断上认为是安全;对任一建设项目所需材料的流动量应尽可能保持在最低水平上, 即使用最少的材料, 以减少材料流动过程中对能源的消耗和对环境的污染;所用建筑材料要有长期可保持其性能的稳定性, 既有长期稳定的服务寿命。长期的使用寿命也意味着资源和能源的节约;所用建筑材料能够容易地在服务寿命终结后被分离, 以便回收利用。尽可能地采用有高重复利用可能的材料;在一幢建筑物上尽量避免使用太多种类的材料或是使用太多的复合材料, 给以后材料的分离带来不便。装修材料和保温隔热材料与主体材料的分离要容易, 装修材料的分离不能损坏结构。绿色建筑设计体系的标志之一就是所用建筑材料的分离和回收, 例如建筑构件的联结采用螺栓、承插式结构、夹具式结构, 尽量避免焊接或难分离的结构形式。
基于烧结砖瓦产品在使用寿命终结后好分离, 结合烧结砖瓦产品有着非常好的耐久性, 欧洲砖瓦联合会在世界可持续发展建筑大会上提出了现代烧结砖瓦产品是符合可持续发展建筑的材料, 并列举了很多实例来说明烧结砖瓦产品可完全回收利用的特性。建筑废料的回收利用可分为产品回收和材料回收两大类:①产品的回收利用是指建筑材料和建筑构件以它们原有的形式被重新使用或是进一步的延伸其使用范围。原有形式意指原有的用途;②材料的回收是指回收的建筑废料经加工制备后的利用。原有形式 (原有用途) 的建筑构件或制品由于拆除, 或由于加工处理的破碎, 或因其他技术处理方法而消失了。这类经加工制备后的材料可在原有的产品中利用 (如再次用于混凝土作为骨料) , 或以另外的方法利用。以下简述建筑废料回收利用的应用范围及一般性要求。
3.1 未破损烧结砖瓦产品的回收利用
未破损烧结砖瓦产品在拆下并清理后直接利用是最简便的回收利用。在我国广大农村地区对未破损烧结砖瓦产品的回收利用是非常普遍的, 这虽说与农村经济不发达有关, 但更与烧结砖瓦产品优异的耐久性及与其他材料容易分离的特性有关。在城市由于拆除方法等原因, 还没有形成大规模回收利用的环境, 但在有的城市已有了长年专门收集清理废烧结砖瓦的农民工队伍。未破损烧结砖瓦产品的回收对需保护的历史建筑的修缮有着特别重要的意义, 如其他地方旧建筑物拆除下的砖瓦可回收后用于需要保护的古建筑物的修复。另普通建筑拆下的整砖及半砖还可以用于人行道、庭院、公园等地面的铺砌。要充分利用未破损烧结砖瓦产品的关键是在于城市建筑的拆除程序和方法。
西欧的设备制造企业已经开发出了对已有建筑墙体拆除时的大型切割设备, 将完整的墙片整体切下, 以便用于新的建筑, 特别是对于那些高孔洞率、保温隔热性能非常好的烧结砌块 (多孔砖或空心砖) 砌体, 这种方法更有效。另外, 西欧也已研究成功了在隧道窑中用加热的方法来清除烧结砖瓦产品上的灰浆。砖与砂浆分离后, 试验表明在所有情况下, 砖瓦产品仍然保持着原有的技术性能, 符合现有技术标准的要求。这就充分证明了烧结建筑产品有着持久的质量, 完全适合于可持续发展建筑中使用。图3为用回收的废烧结砖建造的建筑物。
3.2 回收建筑废料经加工处理后的颗粒状材料的应用
建筑废料中最主要的回收材料是拆毁的混凝土和拆毁的墙体材料 (烧结砖瓦) , 这两种材料一般不能直接使用, 需经加工处理成具备一定要求的颗粒状物料后再利用。德国每年加工处理建筑废料约1亿t左右[1], 主要利用在绿化种植、垃圾堆放设施及复耕:4%;噪音防护墙或堤防:1%;基础工程、坝堤工程:4%;填充材料:15%;土地改良:4%;停车场、庭院、道路、人行道 (需水泥粘结) :7%;用于需水化材料粘结的基础:1%;抗冻防护工程:15%;砾石基础 (垫层) :17%;其他用途 (运动场地等) :24%;中间存储:8%。
3.2.1 道路垫层
如前述, 回收的建筑废料经加工处理后成为不同级别的颗粒状材料, 这类颗粒状材料可大量用于道路的承重垫层 (不用粘结材料) , 如回收的混凝土废料经破碎后就可直接使用。当然利用时必须符合有关技术规范的要求, 例如原旧混凝土的组成、颗粒尺寸分布及其主要特性是否与拟使用的要求一致。
在德国的道路建设中, 回收的烧结砖瓦废旧材料常常不公平地 (最近的了解表明) 被认为是“不受欢迎”的原始材料, 回收的矿物基材料是农村的主要市场。用于道路建设中的大多数回收的建筑材料, 其用途是作为不凝结的基本材料 (VBC) , 也就是作为一种粗集料或是由矿物集料混合物组成的抗冻覆盖层或垫层, 其颗粒尺寸范围是0 mm~32 mm或是0 mm~45 mm, 它们处于沥青、混凝土或是铺路材料的摩擦层下。根据联邦德国统计局的调查结果分析及最新的建筑废料监测报告 (Bauabf覿lle) 指出:2002年德国就产生了5210万t的无机建筑废料。建筑废料的回收利用率为68.5%, 也就是说有3570万t的无机 (矿物基) 建筑废料被回收利用, 主要是烧结砖瓦碎颗粒料, 也等于重新生产了这么多的矿物基建筑材料。关于回收建筑材料 (加工处理后的建筑废料、道路建筑废料、建筑现场废料共计为5 110万t) 的应用比例是:69.4%用于道路建设中;19.4%用于土方工程;9.6% (490万t) 用于其他方面如园林、陆地风景区建设、运动场地、垃圾掩埋等等。最后的1.6%用于混凝土中的矿物性集料。拆除、新建及修缮、现代装修等的建筑活动中, 包括潜在的可开发利用的原材料在内, 德国每年伴随产生的烧结砖瓦废料量估算至少为1000万t。特别是在东德地区, 现正在产生着大量的建筑废料。因在原德意志民主共和国时期, 那时的建筑政策及所用的建筑材料种类, 造成了现今大量建筑废料的出现。
根据材料成分的不同, 回收建筑材料的用途取决于原始材料的起源、所使用的加工方法以及所使用的技术标准。例如, 回收的矿物基建筑材料很可能是天然石材, 混凝土和砌筑材料 (主要是烧结砖及石灰质岩石) 。在道路建设中当作为非凝结基粗骨料 (UBC) 应用时, 各种回收材料的成分及数量受到“道路建筑中矿物集料购买技术条件” (TL Gestein-St B 04) 的限制。在UBC中还有其他的规定和标准要求。根据TL Gestein对回收的建筑废料成分的判断标准见表4。
在德国, 道路建设中使用废烧结砖块作为非凝结性骨料时, 允许加入的范围是30% (重量比) 。这种非常先进的方法归因于在波鸿 (Bochum) 鲁尔 (Ruhr) 大学的克赖斯和科拉 (Krass/Kollar) 最近的研究论文。该论文的研究成果被直接收录合并在上述的规范中。
在克赖斯和科拉的研究文献中指出:今后如选择了专门的制备工艺, 使砂浆、粉刷层、底层灰浆达到最小化, 在道路及街区路面的建设中能够使用高比例的烧结砖瓦废料作为非凝结性基本骨料。因此, 只要烧结砖瓦废料有足够的强度和抗冻性能, 不论是何种类型的烧结砖瓦废料, 都可以被科学地用于正常情况下的道路铺设材料。
过去, TL Min-St B 2000规定, 用于道路材料时, 其中的缸砖 (类似于墙地砖) 、烧结程度高的建筑砖、瓷器 (<4 mm的组分) 加入的最大量为25% (重量比) , 而石灰质砂岩、烧结程度低的砖、粉刷层、底层灰浆及相类似的材料含量最大不应超过5%。这些规定起源于1985年, 因为那时认为烧结砖瓦废料因其本质上的多孔微观结构, 会引发抗冻性不足、颗粒稳定性差的固有性质问题, 不适应于在道路铺设材料中应用。然而, 将烧结砖瓦废料分为烧结程度的高与低两类, 这就引发出了实际应用中另外的问题, 也就是说怎样快速识别它们的不同。由于烧结砖瓦本身的颜色, 其结果是将大多数砖归结为低烧结程度的类别, 因而按照UBC的规定就必须被限定在5%以内使用。这种最初的规定也表明了砖在道路铺设材料中的应用是受到了很大的限制。的确, 保守的道路建设商不愿意用大量的烧结砖瓦废料作为道路铺设材料。现在, 虽然克赖斯和科拉的发现已经证明了原有规范中不科学的规定, 但是保守的道路建设商还是不愿意使用。现在烧结砖瓦废料已大量使用于土方工程和道路建设工程中, 已经有了很大的进步。物质的闭路循环管理的认识及资源保护的概念已得到广泛地贯彻实施。
在旧混凝土中含有烧结砖瓦废料时, 用于道路承重垫层时按照西欧的规定有所限制, 其颗粒尺寸的总要求必须>4 mm;在回收的旧混凝土中缸砖、密度大烧结程度好的粘土砖、玻化程度较高的烧结粘土制品 (如污水管、陶瓷等) 的含量限制在25% (重量比) 以内;烧结程度不好的粘土砖、灰砂砖、抹灰材料等等的最大含量在5%以内。
砌体废料和碎砖块许多年来一直是用作次要道路的填充及稳定材料, 特别是在较湿的区域如树林和田地。实际上这在某些缺乏足够石材的国家应用非常普遍, 例如丹麦。这种材料使用时一般不破碎。
经破碎的烧结砖、屋面瓦及其他砌体材料能够用于较大的道路建设工程中, 特别是作为不用粘结的基础材料。在瑞士、荷兰、英国、丹麦等国家使用这种材料建设道路。虽然破碎的砌体废料能够用于轻便道路, 但它们不适用重载交通的道路, 因为其颗粒有破裂的危险。在上述两种用途中, 这种材料中绝对不能含有非烧结的污染物, 以免溶解于水引发污染。砖块、屋面瓦或是经选择的砌体废料通常没有问题, 除非被一些杂质如矿棉及混凝土等污染。
虽然利用这种材料时在拆除、转运等过程中要使用能量, 但从重新利用的观点看, 烧结材料废料的利用所使用的能量比使用“最初”的原材料所需能量低。的确, 在小型道路上使用拆毁的建筑废料, 甚至可以减少森林地带设备及农用设备的能耗。图4所示为用于道路垫层破碎的废烧结砖块。
3.2.2 音障墙 (堤) 混凝土制品中的应用
在回收加工后的颗粒混合料中, 当烧结程度较好的废砖含量>25%时, 或是烧结不充分的砖含量>5%时, 这类混合料可用于音障墙 (堤) 混凝土制品中。
含有大量废烧结砖的回收墙体材料颗粒, 也可用于音障墙 (堤) 混凝土制品中, 例如用70%的主要是烧结砖的回收墙体材料颗粒、10%的陶粒、7%的天然砂、13%的水泥制造的音障墙空心砌块, 有着高度的隔声 (吸声) 性能及高的孔洞率, 耗能低, 砌筑安装容易。
用于音障墙 (堤) 混凝土制品中对回收颗粒材料的总要求为:仅允许含有少量的如木材、树枝等外来物;适当的体积稳定性, 制品表面不能出现变形;合理的颗粒尺寸分布范围, 不允许出现沉陷;要有适当的变形模量、颗粒堆积强度、稳定性及抗剪强度, 以便能承受连续的静荷载和外来荷载;应由粘结材料 (如水泥) 来控制其养护时间;预防长期荷载下的沉陷变形;在表面上可生长绿草及植物。
3.2.3 用于基础工程、回填工程、混凝土下垫层、壕沟的填充料
用于基础工程、回填工程、混凝土下垫层、壕沟的填充料对回收颗粒材料的总要求为:外来物质如金属、玻璃、塑料应以磨碎形式存在, 不能含有害杂质;要有适当的体积稳定性;要有适当的压实强度, 防止长期沉陷。
3.2.4 土壤的改良
用于土壤改良的建筑废料颗粒, 要求有一定的颗粒尺寸分布范围及一定的材料成分, 且与需改良土壤的性能相适应, 如混凝土废料颗粒根本不可能用于土壤的改良。用于土壤改良的建筑废料主要是来自具有多微孔结构的如烧结砖瓦的墙体废料。
3.2.5 运动场地
运动场地使用的这类经加工形成的无机颗粒混合物, 主要是烧结砖破碎后的砖砂, 在不使用粘结材料的情况下用于场地如网球场地的填充并夯实。因为砖砂具有均匀、耐久、漂亮的颜色;具有良好的耐磨性能和抗冻性能;具有良好的水分可渗透性及可压缩性, 是运动场地理想的环保型建设材料。这种运动场地结构形式可使雨水通过垫层, 迅速渗透进入地下, 特别是网球场地。德国标准DIN18035对在运动场地使用的回收建筑废料颗粒有详细的规定。这类颗粒状材料大多是由烧结砖砌体废料或是烧结屋面瓦废料经破碎制成, 不能含有毒的、膨胀性的、有固结的成分在内。运动场和网球场主要使用的颗粒尺寸范围是:0 mm~1 mm;0 mm~2 mm;0 mm~3 mm, 以单层或多层来填实。一个新建的网球场需用砖砂25 t~30 t, 一个网球场每年的维护需砖砂1.5 t左右。图5为粉碎后的烧结砖瓦废料在运动场地上应用的实例。
3.2.6 种植绿化方面的应用
种植绿化方面使用的回收建筑废料主要由烧结砖瓦成分组成的、破碎后的烧结砖瓦粗砂类颗粒材料。因烧结砖瓦产品是有大量多微孔结构体系的材料, 烧结砖瓦废料粗砂颗粒中同样有大量多微孔结构, 这些孔结构能够储存水分和营养, 非常有利于植被生长的需要, 并可长期保持植物生长所需的水分和营养。此外, 这类材料还可调节植物根系 (地下) 气体的平衡, 并可迅速地排除雨水。主要含烧结砖瓦的颗粒状回收材料, 因在化学性能上呈中性, 对绿化种植来讲, 特别适应于:屋顶的绿化种植和建筑物表面的绿化种植;城镇道路旁或其他地方植树时树坑的底部垫层;草坪的下垫层, 可以单层或双层的方式铺垫。偶尔也用于停车场或紧急出口通道处。
用于屋顶绿化时, 是单层铺垫 (滤水系统) 还是多层铺垫则取决于想要种植的草木类型以及屋顶的斜度。此外, 也根据下列情况来选择铺垫的方式:
大面积种植茎叶肥大 (多肉) 的植物、草本植物、草坪植被时, 可铺垫一层或两层, 植物生长的高度应保持在50 cm以内。屋顶绿化时附加的荷载量大约在50 kg/m2~150 kg/m2。
种植灌木及木本植物时, 应相互之间分层铺垫, 即多层分开铺垫, 树木的生长高度可达10 m。此时的荷载量>150 kg/m2。
用于屋顶绿化时的单层铺垫, 是在已做好的防水层的屋面上铺设种植层和滤水层, 滤水层的厚度一般为100 mm~150 mm;双层铺设时, 其滤水层和种植层是分开铺设的。其滤水层和种植层的材料都可用回收的废烧结砖瓦来生产。例如用于滤水层的材料可以用主要含烧结砖的墙体材料废料经破碎制得, 但不能含有细颗粒组分。用于滤水层的颗粒尺寸范围为4 mm~16 mm或8 mm~16 mm。由破碎后的筛分出的细颗粒组分, 也有着较高的水渗透能力, 可用于种植层, 并可将提供营养的肥料与之混合, 效果较好。德国“绿化开发和工程协会”对滤水层和种植层的墙体废料颗粒材料的要求已有了详细的规定。西欧有关机构对具有开放型孔结构的34种回收的松散颗粒材料进行了详细的绿化种植研究, 在诸如浮石、熔岩、粘土陶粒、页岩陶粒、泡沫玻璃、矿渣、加气混凝土、烧结砖废料等作为屋顶绿化种植的垫层材料的研究结果表明:烧结砖瓦废料颗粒的适应性最好。研读结果也表明, 烧结程度较高的砖废料及熔岩颗粒有相对高的大约为1.0 g/cm3的密度, 总孔隙率较低, 因而其吸水容量和空气含量也较低, 但这完全可满足绿化种植的要求。在植物生长的长期试验表明:回收材料和肥料的混合物有着很好的绿化种植适应性。根据西欧的研究文献, 回收墙体废料中的砂浆组分可能会引起碳酸盐含量的增高, 但这不影响滤水层中水的汇集和流动。德国“绿化开发和工程协会”2002年发布的“绿化指导”中说明, 在滤水层和种植层中的碳酸盐并不作为绿化种植的评价标准。因此绿化种植用的材料除了纯的烧结砖废料颗粒和富含烧结砖的墙体材料废料颗粒外, 含碳酸盐的回收材料也可用于绿化种植。
与传统的平屋顶比较, 绿化的屋顶同时有着美学和生态学的优势。对屋顶绿化的成本效益分析表明:附加的费用是增加了房屋的承重荷载及绿化种植过程的经营管理, 但从整个项目计算结果看, 房屋的使用成本却降低了, 因为屋顶有着更长的耐久性, 屋顶雨水的排放费用要低得多。特别是屋顶种植绿化延长了屋顶防水层的使用寿命, 改善了房屋顶层的居室环境, 这些已在20世纪70年代的屋顶绿化种植的试验中证实。
从绿化工程的观点看, 烧结砖瓦废料在园林、陆地景观建设项目中应用是颇具使用价值的培养基母体的构造材料。在绿化工程上使用废旧烧结砖瓦及焙烧生产过程中的废品, 其方法多种多样, 如专门的利用方法、单一用途的利用方法、高标准的方法、调节环境及再回收利用等。被破碎及分类后的废弃烧结砖瓦材料, 有着高的颗粒强度, 同时也具有高的保水能力 (孔隙率) 和中性的化学性质, 因此它们就具备了作为绿化时母体构造材料及作为培养基骨料物质的先决条件。其用途也远超出了屋顶绿化用的培养基的范围, 如苗床的砂砾垫层、草坪垫层、绿化带铺面材料、路边树坑的培养基等, 其用途正在不断地增多, 烧结砖在绿化方面的应用却急剧增加, 这是因为数量巨大的建筑废料得到了回收利用。
回收的建筑废料在园林及陆地景观工程 (Ga La Con) 中的使用, 已经发展到了类似在土方工程和道路铺设材料中的使用一样, 有着非常大的潜在应用范围。回收建筑废料潜在的用途是在交通繁忙地区的路面工程上使用, 这方面的应用已经取得了成功。具有高含量烧结砖瓦的建筑废料已经在市场上进行着交易, 因为其价格便宜, 特别是在私人建筑项目上的应用。
回收建筑废料在“环境绿化”方面的用途, 概括的讲是围绕着陆地景观建筑发挥着巨大的作用。这不仅是在经济方面的优势, 而且更多的是烧结砖瓦材料的特性起着非常重要的作用, 因为植被对选用的材料有着专门的要求。的确, 对不同植被的生长条件来讲, 多微孔的石材和矿物类骨料多年前就引起了人们极大的关注。例如, 在屋顶绿化中这些材料可长期用于种植层 (植被生长发育层) 和排水层。在德国, 这些应用的范围已由《屋顶绿化的规划、实施与维护指南或称屋顶绿化指南——2002》给出了详细的规定。排水层可由纯的烧结砖瓦废料组成, 而植被生长发育层烧结砖瓦废料的使用量可达95%, 这则取决于绿化的目标。这其间的区别是绿化的密集程度和绿化范围的形式, 主要的不同是预设层的厚度、种植的植物类型 (高度) 及其后的维护要求。烧结砖瓦废料 (也就是碎砖块) 已被认定是非常好的母体材料。
在屋顶绿化中使用的大多数废旧建筑材料, 是以园艺栽培方式而引入的, 也就是说, 最初一次就将材料放置好并摊平, 既没有排水层, 也没有被压紧的植被发育生长层。因此屋顶绿化基层的铺设与道路铺设材料所压紧的规定和压紧程度的试验要求应一致。所以在屋顶绿化基层的铺设时应考虑分层逐步铺设。
回收的单一种类的烧结砖瓦废料, 特别是烧结粘土屋面瓦废料, 已被认定是市场上的高质量材料, 完全可以替代如火山熔岩和浮石类材料。
除了前述的屋顶绿化应用方法外, 最近几年, 回收的烧结砖瓦废料也已经进入了道路、公路及住宅区的环境绿化工程。其中也包括了对植被发育生长层有高度压实要求方面的应用。回收的烧结砖瓦材料可用于:碎石苗床;不同植被特征的基础层;绿化带接合处、人行道及混凝土路面之间绿化带的基础层;树坑基础垫层。
实际中制定的这些应用规范是由标准制定委员会根据研究的成果而做出的。在实际应用中与土壤接触的是植被培育生长层, 该层给出了足够的空间可供植物的根系生长。然而该层也必须满足承载能力和稳定性的严格要求, 因为它们必须保证在其后的绿化层不会下陷。这一方面的应用要求多孔矿物材料具有足够的破碎强度, 以便长期保证对植被非常重要的空气和水的来源, 并能在整个绿化期长期地保持这种性能。这些要求与结构上的要求不一样, 特别是烧结砖瓦废料有着独特的内部微孔结构, 的确能提高水的保持能力。
确实在先前绿化铺设材料的规定目录中, 没有考虑烧结砖瓦废料及它们的特性, 主要考虑高颗粒强度和高抗冻性的岩石学特性。因而在道路建设中应用的无机材料总是要求必须有高密度及坚固的矿物微观结构。强度愈高, 密度愈大, 该材料就被认为越好。然而, 严格地说这些特性对植被的生长是不够的。
绿化中对烧结砖瓦废料的应用不仅要考虑到道路、马路本身, 而且要考虑到整个交通区域的利用潜力。这些包括了自行车道、人行道、路缘及路边的预留地带的绿化。
除了自行车道和人行道外, 主要涉及的是交通区域的种植绿化。在道路两旁的树木绿化带, 从它们的功能上来考虑, 在绿化带中铺设材料成为道路稳定剂。就此点而论, 人们说这是“敞开”的结构, 因为仅在敞开的地带上才能够种植。它们不同于封闭的结构, 雨水不会沿着道路和街道流失, 而是通过有意设置的空地及接点渗入到地下结构中供给植物生长使用。这种水可渗透性的另一术语为“交通路面的增强作用”。从结构工程的观点看, 渗入地下的水总是会引发一些问题的, 例如结构的承载能力或是它的基础出现问题, 或是因雨水渗入易引发冻害等。这似乎是损害了或是使结构的功能完全失效。事实上在结构的承载能力及抗冻性与地层下存在的地下水量之间有一个相互依存的关系, 道路结构中一些多余水的排放也是非常必要的。
压实程度是另一个重要的因素。仅能够由地基和各铺设层的充分压实来达到足够的承载能力, 充分压实是达到承重要求的条件。尽管是压实的, 但固体的体积仍是恒定的。压实程度的增加, 孔隙总体积会降低, 其关系如下:密度指数 (随压实程度的增大而增加) ;水的渗透能力 (随压实程度的增大而降低) 。
因此, 高的承载能力取决于高的密度, 而高密度则取决于相应高的压力。而高的压力总是要降低孔隙率和水的渗透能力。所以结构工程标准与绿化规范之间不一样:渗透的水应不受阻碍地流出;但是由于压实而使孔隙率降低的因素没有考虑, 孔隙率的降低与土壤或是烧结砖瓦废料的特性有关。
从绿化工程的观点讲, 有利于植物生长的则要求烧结砖瓦废料有高的孔隙率及低的密度, 同时也必须有适度的承载能力。同样, 道路旁预留绿化带的敞开形式也像种植铺设材料一样成为道路的稳定剂, 绿化带形状也允许雨水的渗透和滤出, 同时也是植物生长所需要的。对承载能力而言, 也许在下层铺设粗大的颗粒, 为了确保植物能够接收到足够的水分, 就必须降低水的可渗透性, 使其各层都有较好的保水能力, 但是, 提高保水性能可能会对其承载能力造成影响。真正能够解决的方法是在充分考虑了所有影响因素后在结构和绿化要求之间的最佳化, 在这两种相互矛盾的规定之间能有一个好的折衷, 既要防止不利植物生长的因素, 也要防止有结构上的缺陷。
例如, 在砂砾苗床和草坪的应用中, 必须考虑到适用于通行 (例如用于停车或紧急情况下的使用:路边绿化带、防火通道等等) , 这里的应用不像屋顶花园绿化的垫层一样, 它们要与土壤接触, 必须达到高度的压实水平, 因此这包括了种植层下各层在其结构稳定和有益于植被生长之间所必要的平衡, 其表面层的增强不需要达到严格的稳定性上的要求。
事实上, 绿化带铺设材料作为一种道路稳定剂被归类于结构的基本形式中, 因而它们属于德国辅助的道路结构目录下的V和VI类, 其意思是使用范围被限制在很少通行的区域允许使用。但是通过对结构模式适当的修订后, 降低了原压实的压力, 而得到了使用的许可 (可阅读:为了植被更好的生长, 降低道路基础的承载能力从45 MN/m2最小化25 MN/m2) 。这种基础承载能力的变化, 给出了植被额外的根系可穿透土壤的可能, 因此永久性地改善了砂砾苗床的外观质量 (见图6) 。
不论迟早, 道路边的树为了维系其生命的生长, 根系穿透土壤的体积在300 m3以上。按照这种存在的要求判断, 树在地下的根系必然能够延伸到路面铺设材料加强层之下。为了有助于树木根系的扩展, 建在地上和地下的树坑垫层应当满足于在FLL推荐 (表5) 的结构模式2中定义的要求。在这一定义中, 充分考虑了植被和结构上的平衡需求。例如, 用于栽培树木的植被生长发育层 (树坑垫层) , 在压实后必须有最少35%的总孔隙空间 (TPS=total pore space) , 以便为植物生长提供足够的空气。特别是树木, 缺乏空气 (也就是垫层中有微孔的粗颗粒不足) 是限制生长的重要因素。这种要求由相互平行的规定得到了补偿, 例如规定的最小承载能力为45 MN/m2, 这一足够高的强度, 用多微孔的无机物质——类似于烧结砖瓦的材料就可达到这种条件。因此用烧结砖瓦废料同时能够解决结构和植物生长的双重需求。
注:①在给定的颗粒尺寸分布范围内必须画出颗粒分布曲线;②不要求;③此数值非常小, 但应测定;④如必要时, 就必须测定。
类似于踏步砖的砖渣对树坑表面暴露部分是非常好的矿物覆盖材料 (图7) 。在魏玛的鲍豪斯大学, 利用烧结砖瓦废料极好的美学价值, 在园林和陆地景观工程中做出了示范。根据专门开发的方法, 将烧结砖块加工成为装饰性颗粒, 用于树坑暴露范围的无机覆盖材料。图7为粉碎后的废烧结砖瓦颗粒状物料用于花卉种植的实例。
用于路面、停车场、庭院地面的垫层或面层时需要用水泥作为粘结材料。铺路、停车场、庭院地面对回收颗粒材料的总要求为:外来物质如金属、玻璃、塑料应以磨碎形式存在, 不能含有木材或块状的粘结材料;要有适当的抗冻性和耐风化性能;要有适当的体积稳定性。
应按所要求的颗粒组分分类, 并在每一组分中应有合理的颗粒尺寸分布范围。
3.2.8 混凝土骨料
将回收的混凝土加工成为骨料再用于混凝土的生产, 但是回收混凝土的加工和分离过程至今在实际中还是较为困难的一种过程。
3.2.9 轻质混凝土骨料 (主要为烧结砖瓦废料)
破碎后的烧结砖瓦废料是标准的轻质骨料, 可用于轻质混凝土或钢筋混凝土构件, 例如混凝土桥墩、桥梁、带形基础、地下室墙基础、码头、钢筋混凝土构件、混凝土砌块、混凝土屋面瓦等。但是这类从墙体材料中回收的轻质骨料必须满足以下要求:至少应含有65% (重量比) 的烧结砖;灰砂砖、混凝土块的最大容许含量为35%;砂浆的最大容许含量为25%;轻质混凝土、陶瓷产品 (墙地砖) 、天然石材最大容许含量为20%;加气混凝土最大容许含量为10%。
3.2.10 用回收的墙体材料废料 (主要是烧结砖瓦) 生产的混凝土制品
德国的标准实例:根据DIN18151可生产轻质混凝土空心砌块;根据DIN18152可生产轻质混凝土实心砌块;根据DIN18153可生产轻质混凝土建筑砌块;根据DIN18162可生产轻质混凝土墙板;
奥地利的研究报道:可生产混凝土烟囱盖顶砌块;可生产音障墙空心砌块;可生产建筑用层高条板;可生产内隔墙建筑砌块;可生产地下室墙用砌块;可生产预制用的楼板构件 (样式同烧结楼板砖) ;性能和成分稳定的回收废料骨料可用于商品混凝土的生产。
3.2.11 烧结砖瓦废料可用于水泥混合材
因烧结的砖瓦产品废料具有火山灰性质, 完全可用于水泥的混合材。
3.2.12 烧结砖瓦废料生产蒸压硅酸盐建筑制品
用高压釜蒸汽蒸压的方法, 利用水热硬化的原理, 生产建筑用砖, 其工艺与灰砂砖或砌块完全相同, 已报道的实例是用74%的回收墙体废料, 19%的水洗砂, 7%的生石灰生产建筑砖。但是这种产品的抗冻性还需进一步研究。
3.2.13 建筑用砂浆
利用回收墙体废料加工成的砂状材料, 可以制作建筑用砂浆。但是用这种材料制作的新拌砂浆的工作度不好, 需进一步研究其外加剂或是水泥粘结材料。
3.2.14 烧结砖瓦废料在烧结砖瓦中的利用
在很多情况下, 试验和研究了用破碎的砖瓦或是回收的墙体材料的颗粒状物料生产烧结砖。但在这一方面仍存有争议。主要是用这种方法生产出的产品无法与传统的烧结砖进行竞争 (价格和观念) 。已报道的实例是用主要由烧结砖组成的墙体材料废料粉, 褐煤的粉煤灰, 外加10%的塑性粘土, 经挤出成型、干燥后, 在1 120℃~1 140℃下烧成。
荷兰最新的研究成果是:用90%的墙体材料粉料或是纯烧结砖的粉料, 掺加10%的塑性粘土, 用软泥砖的成型方法, 非常成功地制造出了烧结砖, 并证实了这种工艺的可行性。因为荷兰偏爱使用软泥砖成型工艺, 从而为大量使用建筑废料生产烧结砖开发出了新途径。生产中如使用的回收粉料太低时, 粘土和回收粉料的均化处理上较为困难;当回收粉料加入量太高时, 在成型上又有困难。试验表明, 要使均化效果和成型效果达到最佳状态, 回收粉料和粘土的比例大致上是相等的 (各占50%) , 此时, 生坯也有足够的强度。在1 100℃下焙烧后, 成品的密度为1.5 t/m3~1.95 t/m3, 产品强度也较好。烧结砖瓦墙体废料粉碎后再用于烧结砖瓦的生产从技术角度看毫无疑问, 主要是在其价格上与现有产品的竞争。
3.2.15 用于园林美化等的装饰性颗粒产品
主要由烧结实心砖组成的建筑废料可被加工成为用于园林美化等用途的装饰性颗粒产品。但这类装饰性颗粒产品要求其颗粒形状必须是圆弧形, 并且其颗粒表面必须是光滑的和干净的。因此用烧结砖废料制造装饰性颗粒产品就必须经过研磨处理。根据德国魏玛的鲍豪斯大学建筑工程系建筑材料和回收利用主讲教授安内特·米勒博士 (Prof.Dr.Ing.Habit.Anette Müller, Bauhaus University of Weimar, Faculty of Construction Engineering, Chair of Preparation of Building Materials and Recycling) [1,2]所做的研究及半工业性试验结果表明, 用烧结实心砖制造装饰性颗粒产品, 可选择如下两种工艺方法:
a.全部材料的研磨处理
来自建筑废料回收工厂的烧结砖废料→预破碎 (反击式破碎机) →全部材料的研磨处理 (球磨机, 不加任何研磨介质) →分类 (振动筛, 去掉小于8 mm的组分) →装饰性颗粒产品 (分为三类:8 mm~16 mm;16 mm~31.5 mm;31.5 mm~64 mm) 。
b.颗粒自身研磨处理
来自建筑废料回收工厂的烧结砖废料 (初始材料的特性:块体形态;有无其他成分) →预破碎 (反击式破碎机;中间材料的特性:颗粒尺寸及颗粒形状的分布) →预分类 (振动筛, 去掉小于8 mm的组分) →颗粒材料的自身研磨 (球磨机, 不加任何研磨介质) →分类 (振动筛, 去掉小于8 mm的组分) →装饰性颗粒产品 (分为三类:8 mm~16 mm;16 mm~31.5 mm;31.5 mm~64 mm) 。
在上述两种工艺过程中, 筛分出小于8 mm的组分可用于水泥混合材、蒸压硅酸盐建材产品等。颗粒自身研磨处理的最大特点是:废砖块上的砂浆、粘结材料可完全剥离干净。有时研磨后的装饰性颗粒产品的颜色上出现差别, 这主要是由于原来砖的颜色不同所致, 但如果数量上搭配合适, 可进一步增加美化的效果。经研磨处理后的装饰性颗粒产品具有非常好的抗冻性。经研磨处理后的装饰性颗粒产品的性能见表6。由废烧结砖制造的装饰性颗粒实物见图8。
3.2.16 用墙体废料生产膨胀陶粒
已进行的半工业性试验结果表明:用墙体废料生产膨胀陶粒是完全可行的。半工业性试验中使用的材料为加气混凝土废料和烧结砖墙体废料。半工业性试验的工艺为:
加气混凝土和烧结砖墙体废料 (原材料化学成分的均匀性、颗粒尺寸分布、密度、吸水率) →初碎 (反击式破碎机或辊式破碎机, 出料颗粒小于4 mm) →细磨 (带筛板的球磨机) →搅拌 (加入气孔形成剂;犁式搅拌机) →成型 (成球盘) →烧成 (回转窑) 。
在加工处理中重要的工序是将加气混凝土和烧结砖墙体废料磨细到小于100μm, 然后混合。烧结砖墙体废料的加入量可达100%;而加气混凝土废料的加入量不应超过30%。可加入膨胀剂如Si C废料, 之后在成球盘中成球。成球时, 不能用过去的观念来对待, 如要用有可塑性、粘性的粘结剂。成球过程主要是依靠磨细的废料颗粒之间的表面力来形成稳定的料球颗粒。影响烧成的主要因素是原材料性能的均匀性, 如化学成分的均匀性、烧成温度、保温时间、气孔形成剂加入量及影响、膨胀效果等。用加气混凝土和烧结砖墙体废料生产的陶粒的基本性能如表8。
4 结论与建议
通过对西欧在建筑废料回收利用的研究和应用形势的分析, 提出了我国在不远的未来面临建筑废料回收利用问题的严峻性。因而建议政府有关部门在政策上给予扶持, 在经济上给予优惠, 确立研究开发项目, 尽快制定我国建筑废料回收利用的规定及应用规范, 大力推动我国建筑废料回收利用的工作。此外, 建议从建筑设计阶段就应充分考虑到建筑物使用寿命终结时建筑材料的回收利用。绿色建筑设计体系的标志之一就是所用建筑材料的分离和回收, 所用建筑材料能够容易地在服务寿命终结后被分离, 以便回收利用。尽可能地采用有高重复利用可能的材料;在一幢建筑物上尽量避免使用太多种类的材料或是使用太多的复合材料, 给以后材料的分离带来不便。装修材料和保温隔热材料与主体材料的分离要容易, 装修材料的分离不能损坏结构主体。
虽说建筑废料的回收利用涉及的大多数是砖、瓦、灰、砂、石这些最基本的建筑材料, 但就是这些最基本的建筑材料却关乎我们对自然环境的保护及对有限的自然资源的合理利用。烧结砖瓦产品涉及到宝贵的土地资源 (但属不可枯竭资源) ;页岩山的利用有时也涉及植被的破坏;砂石 (属可枯竭资源) 的开采不但破坏了生态环境, 甚至危及到了河流、航道、坝堤、桥梁、铁路、公路的安全;在某些地区, 政府部门不得不下令关停砂石场。特别是某些大中城市目前建筑用砂石料就非常短缺, 所以建筑废料的回收利用有着多方面的积极意义。
参考文献
[1]Prof.Dr.-Ing.Habit, Anette Müller, Recycling of masonry rubble-Status and new utilization methods.ZI6/2003, Part1;ZI7/2003, Part2;ZI11/2003, Part3.
[2]Prof.Dr.-Ing.Habit, Anette Müller, Recycling of brick residues.Zi-ANNUAL, Annual for the Brick and Tile, Structural Ceramics and Clay Pipe Industries, 1996, s.31~49.
[3]Specification for concrete with recycled aggregates.RILEM Technical Committee TC121-Feb.1994.
[4]BARONIO, G.;BIND, L.:Study of the pozzolanicity of some bricks and clay.10th International Brick and Block Conference, Calgary, Canada, 1994, Proceedings, Vol.3, s.1189~1197.
[5]SERSALE, R.;Advances in Portland and Blenden cements.9th International Congress on the Chemistry of Cement, New Delhi.India, 1992.Congress Reports, Vol.1, s.261~302.
[6]Hansen, H.:A method for total reutillization of masonry by crushing, burning, shaping and autoclaving.Demolition and Reuse of Concrete.RILEM1994, s.407~414.
[7]Van Dijk, k.;Fraaij, A.;Hendriks, Ch.F.;Mulder, E.;Van der Zwan, J.:Recycling of Masonry Debris as a Raw Material in the Ceramic Industry, Sustainable Concrete Construction, Proceedings of the International Conference held at the University of Dundee, Scotland, UK, September2002, s.291~304.
[8]Dipl.-Ing.Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Harald Kurkowski, Bricks-the multi-functional building material for vegetation-engineering applications in garden and landscape construction, Zi-Annual, 2007, pages85~95.