日本混凝土骨料再生技術(shù)的現(xiàn)狀與動(dòng)向
2008-06-20 00:00
采用加熱搓擦法實(shí)現(xiàn)含有細(xì)骨料高質(zhì)量骨料的回收
在建設(shè)產(chǎn)業(yè)，資源消費(fèi)量非常之大，同時(shí)工程建設(shè)中副產(chǎn)物及其舊建筑結(jié)構(gòu)廢棄物產(chǎn)量隨之增加。在日本，2000年混凝土塊的排放量為3500萬(wàn)噸，盡管其中96%進(jìn)行了再循環(huán)，但大部分設(shè)施是中間處理設(shè)施，產(chǎn)品限于作路基材料使用。從社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，今后混凝土塊發(fā)生量將急劇增加，站在資源循環(huán)的立場(chǎng)上考慮，如不用再 要從混凝土塊中回收高質(zhì)量的骨料，必須開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的再生骨料回收設(shè)備，許多國(guó)家都在進(jìn)行研究這方面的技術(shù)，下面就日本所采用的“加熱搓擦法”再生技術(shù)作一概要介紹。
1 機(jī)理：
混凝土中的水泥與水混合生成水化物，具有骨料間粘合劑的功能。若將混凝土加熱至300℃，則一方面，附著在骨料周?chē)乃酀{進(jìn)行脫水，使水化物得到分解、混凝土變脆；另一方面，由于被加熱，骨料膨脹從而使結(jié)合面處的水泥漿層發(fā)生變形，產(chǎn)生微小裂紋，使水泥漿變脆，且處于容易從骨料剝落的狀態(tài)。此時(shí)，只要施以不破壞骨料的輕微沖擊力和搓擦作用，就能選擇性去除水泥漿，能回收與JIS（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）一樣質(zhì)量的粗、細(xì)骨料。
關(guān)于由加熱而引起骨料的熱變質(zhì)問(wèn)題，根據(jù)研究，若加熱至500℃以上，則因含有粘土礦物質(zhì)的脫水和SIO2的轉(zhuǎn)移會(huì)使骨料質(zhì)量下降，但只要加熱溫度在500℃以下，不會(huì)影響骨料質(zhì)量。
2 移動(dòng)型高質(zhì)量骨料回收設(shè)備：
該回收設(shè)備由東京大學(xué)開(kāi)發(fā)，其工藝流程是：
?。?）用輪式裝載機(jī)將粒徑40~50mm以下的破碎混凝土塊投入接收料斗，經(jīng)過(guò)有定量供給器的傳送帶并使用多料式提升機(jī)將其提升至加熱設(shè)備上部，并投入連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
為防止直接火焰對(duì)骨料的熱損傷，在充填型加熱設(shè)備上裝有熱風(fēng)發(fā)生裝置，預(yù)先將燈（煤）油等燃燒氣體與冷卻空氣混合，將450℃的熱風(fēng)送入充填層。為使充填層的溫度分布均勻一致，故使熱風(fēng)從周?chē)暗撞糠较蛲瑫r(shí)吹入。然后從設(shè)備上部投入混凝土塊，從下部吹入熱風(fēng)，骨料在向下移動(dòng)過(guò)程中加熱至約300℃，利用設(shè)置在最下部的盤(pán)式料機(jī)排出系統(tǒng)外。
（2）粗骨料回收設(shè)備，采用以鋼球?yàn)槊浇槲锏呐P式回轉(zhuǎn)式筒形粉碎設(shè)備，對(duì)混凝土塊進(jìn)行連續(xù)搓擦處理。粉碎機(jī)內(nèi)部為雙層圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒設(shè)有7mm篩孔用來(lái)排出砂漿及微粉成分，以防止細(xì)骨料的破壞并提高搓擦處理效率。
細(xì)骨料回收設(shè)備與粗骨料相同，采用筒形粉碎式，細(xì)骨料的回收，因必須利用媒介物抑制細(xì)骨料的粉碎程度，故研究比鋼球比重小的媒介物，并采用回收粗骨料工序后進(jìn)行細(xì)骨料回收，即將從粗骨料回收設(shè)備排出的粗骨料及砂漿成分（包括微粉成分）一起投入細(xì)骨料回收設(shè)備，將粗骨料作媒介物，并利用砂漿成分進(jìn)行搓擦，回收再生細(xì)骨料，微粉成分利用粉碎機(jī)內(nèi)通氣流（通風(fēng)）去除，并用袋式過(guò)濾器回收。
在移動(dòng)設(shè)備時(shí)，要卸下管道和電氣配線，拆卸各裝置間結(jié)合的連接零件，將全部設(shè)備分解成單元，再把其裝載在拖車(chē)上進(jìn)行搬運(yùn)。
3 回收骨料的質(zhì)量和回收率：
用加熱搓擦法回收再生骨料時(shí)，吸水率與干密度呈直線關(guān)系，故再生骨料的質(zhì)量受骨料表面附著水泥漿量的影響，粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速等搓擦條件也必須與水泥漿量相匹配，故可通過(guò)設(shè)定適宜的搓擦條件，即能同時(shí)回收與JIS相同質(zhì)量的粗、細(xì)骨料，通過(guò)了由日本建筑中心進(jìn)行的建筑結(jié)構(gòu)用再生骨料的技術(shù)鑒定。
通過(guò)對(duì)比，要得到與JIS相同質(zhì)量的粗、細(xì)骨料，當(dāng)不進(jìn)行加熱處理時(shí)，回收率僅有70%，相反，若施行加熱處理，則回收率可達(dá)到90%以上。由此可見(jiàn)，加熱處理是提高回收高質(zhì)量骨料的有效手段。
4 結(jié)束語(yǔ)：
關(guān)于骨料再生的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了許多研究。但以往的再生技術(shù)因使用巖石破碎機(jī)等不能充分去除附著有骨料上的水泥漿，存在混凝土質(zhì)量問(wèn)題，故不能用作結(jié)構(gòu)用混凝土。另外，作為循環(huán)型經(jīng)濟(jì)社會(huì)的再循環(huán)技術(shù)必須滿足：①能反復(fù)進(jìn)行再循環(huán)；②不降低質(zhì)量；③不將廢品轉(zhuǎn)移至其他領(lǐng)域。高質(zhì)量的骨料回收技術(shù)必須具備 采用加熱搓擦法回收骨料技術(shù)不僅能有效利用混凝土塊，而且保護(hù)自然環(huán)境。另外，若將副產(chǎn)品微粉用途水泥原料和土壤改良材料，還能大幅度降低二氧化碳排放量等環(huán)境污染物。
（中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）
在建設(shè)產(chǎn)業(yè)，資源消費(fèi)量非常之大，同時(shí)工程建設(shè)中副產(chǎn)物及其舊建筑結(jié)構(gòu)廢棄物產(chǎn)量隨之增加。在日本，2000年混凝土塊的排放量為3500萬(wàn)噸，盡管其中96%進(jìn)行了再循環(huán)，但大部分設(shè)施是中間處理設(shè)施，產(chǎn)品限于作路基材料使用。從社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，今后混凝土塊發(fā)生量將急劇增加，站在資源循環(huán)的立場(chǎng)上考慮，如不用再 要從混凝土塊中回收高質(zhì)量的骨料，必須開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的再生骨料回收設(shè)備，許多國(guó)家都在進(jìn)行研究這方面的技術(shù)，下面就日本所采用的“加熱搓擦法”再生技術(shù)作一概要介紹。
1 機(jī)理：
混凝土中的水泥與水混合生成水化物，具有骨料間粘合劑的功能。若將混凝土加熱至300℃，則一方面，附著在骨料周?chē)乃酀{進(jìn)行脫水，使水化物得到分解、混凝土變脆；另一方面，由于被加熱，骨料膨脹從而使結(jié)合面處的水泥漿層發(fā)生變形，產(chǎn)生微小裂紋，使水泥漿變脆，且處于容易從骨料剝落的狀態(tài)。此時(shí)，只要施以不破壞骨料的輕微沖擊力和搓擦作用，就能選擇性去除水泥漿，能回收與JIS（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）一樣質(zhì)量的粗、細(xì)骨料。
關(guān)于由加熱而引起骨料的熱變質(zhì)問(wèn)題，根據(jù)研究，若加熱至500℃以上，則因含有粘土礦物質(zhì)的脫水和SIO2的轉(zhuǎn)移會(huì)使骨料質(zhì)量下降，但只要加熱溫度在500℃以下，不會(huì)影響骨料質(zhì)量。
2 移動(dòng)型高質(zhì)量骨料回收設(shè)備：
該回收設(shè)備由東京大學(xué)開(kāi)發(fā)，其工藝流程是：
?。?）用輪式裝載機(jī)將粒徑40~50mm以下的破碎混凝土塊投入接收料斗，經(jīng)過(guò)有定量供給器的傳送帶并使用多料式提升機(jī)將其提升至加熱設(shè)備上部，并投入連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
為防止直接火焰對(duì)骨料的熱損傷，在充填型加熱設(shè)備上裝有熱風(fēng)發(fā)生裝置，預(yù)先將燈（煤）油等燃燒氣體與冷卻空氣混合，將450℃的熱風(fēng)送入充填層。為使充填層的溫度分布均勻一致，故使熱風(fēng)從周?chē)暗撞糠较蛲瑫r(shí)吹入。然后從設(shè)備上部投入混凝土塊，從下部吹入熱風(fēng)，骨料在向下移動(dòng)過(guò)程中加熱至約300℃，利用設(shè)置在最下部的盤(pán)式料機(jī)排出系統(tǒng)外。
（2）粗骨料回收設(shè)備，采用以鋼球?yàn)槊浇槲锏呐P式回轉(zhuǎn)式筒形粉碎設(shè)備，對(duì)混凝土塊進(jìn)行連續(xù)搓擦處理。粉碎機(jī)內(nèi)部為雙層圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒設(shè)有7mm篩孔用來(lái)排出砂漿及微粉成分，以防止細(xì)骨料的破壞并提高搓擦處理效率。
細(xì)骨料回收設(shè)備與粗骨料相同，采用筒形粉碎式，細(xì)骨料的回收，因必須利用媒介物抑制細(xì)骨料的粉碎程度，故研究比鋼球比重小的媒介物，并采用回收粗骨料工序后進(jìn)行細(xì)骨料回收，即將從粗骨料回收設(shè)備排出的粗骨料及砂漿成分（包括微粉成分）一起投入細(xì)骨料回收設(shè)備，將粗骨料作媒介物，并利用砂漿成分進(jìn)行搓擦，回收再生細(xì)骨料，微粉成分利用粉碎機(jī)內(nèi)通氣流（通風(fēng)）去除，并用袋式過(guò)濾器回收。
在移動(dòng)設(shè)備時(shí)，要卸下管道和電氣配線，拆卸各裝置間結(jié)合的連接零件，將全部設(shè)備分解成單元，再把其裝載在拖車(chē)上進(jìn)行搬運(yùn)。
3 回收骨料的質(zhì)量和回收率：
用加熱搓擦法回收再生骨料時(shí)，吸水率與干密度呈直線關(guān)系，故再生骨料的質(zhì)量受骨料表面附著水泥漿量的影響，粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速等搓擦條件也必須與水泥漿量相匹配，故可通過(guò)設(shè)定適宜的搓擦條件，即能同時(shí)回收與JIS相同質(zhì)量的粗、細(xì)骨料，通過(guò)了由日本建筑中心進(jìn)行的建筑結(jié)構(gòu)用再生骨料的技術(shù)鑒定。
通過(guò)對(duì)比，要得到與JIS相同質(zhì)量的粗、細(xì)骨料，當(dāng)不進(jìn)行加熱處理時(shí)，回收率僅有70%，相反，若施行加熱處理，則回收率可達(dá)到90%以上。由此可見(jiàn)，加熱處理是提高回收高質(zhì)量骨料的有效手段。
4 結(jié)束語(yǔ)：
關(guān)于骨料再生的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了許多研究。但以往的再生技術(shù)因使用巖石破碎機(jī)等不能充分去除附著有骨料上的水泥漿，存在混凝土質(zhì)量問(wèn)題，故不能用作結(jié)構(gòu)用混凝土。另外，作為循環(huán)型經(jīng)濟(jì)社會(huì)的再循環(huán)技術(shù)必須滿足：①能反復(fù)進(jìn)行再循環(huán)；②不降低質(zhì)量；③不將廢品轉(zhuǎn)移至其他領(lǐng)域。高質(zhì)量的骨料回收技術(shù)必須具備 采用加熱搓擦法回收骨料技術(shù)不僅能有效利用混凝土塊，而且保護(hù)自然環(huán)境。另外，若將副產(chǎn)品微粉用途水泥原料和土壤改良材料，還能大幅度降低二氧化碳排放量等環(huán)境污染物。
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