双碳背景下市政工程拆除混凝土循环再生利用探讨.pdf
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1、d o i:1 0.3 9 6 3/j.i s s n.1 6 7 4-6 0 6 6.2 0 2 3.0 4.0 1 1双碳背景下市政工程拆除混凝土循环再生利用探讨石 雯1,张宁洁2,杜 婷2(1.武汉市政工程设计研究院有限责任公司,武汉4 3 0 0 2 3;2.华中科技大学土木与水利工程学院,武汉4 3 0 0 7 4)摘 要:市政工程拆除会产生大量的废弃混凝土,拆除混凝土经过分拣、破碎等处理后可作为垫层、生产水泥的原材料以及生产再生骨料等方式实现资源化再利用,这解决了市政工程拆除废弃混凝土处理难的问题,同时节约了自然资源和减少了碳排放。基于此,论文针对目前市政工程拆除混凝土循环再生骨料
2、这一最广泛的资源化途径,结合工程实践和国外先进经验,对废弃混凝土循环再生骨料的现场和工厂化生产工艺流程进行了梳理,分析了一般现场处理和工厂化生产再生骨料存在的问题,介绍了日本高品质再生骨料生产工艺流程,并提出了推动市政工程拆除垃圾资源化利用的相关建议。关键词:市政工程;拆除混凝土;再生骨料;循环再生A p p r o a c ho nR e c y c l i n ga n dU t i l i z a t i o no fD e m o l i t i o nC o n c r e t e i nM u n i c i p a lE n g i n e e r i n gU n d e rD
3、 u a lC a r b o nB a c k g r o u n dSH IW e n1,ZHANGN i n g-j i e2,DUT i n g2(1.Wu h a nM u n i c i p a lE n g i n e e r i n gD e s i g n&R e s e a r c hI n s t i t u t eC o,L t d,Wu h a n4 3 0 0 2 3,C h i n a;2.S c h o o l o fC i v i la n dH y d r a u l i cE n g i n e e r i n g,H u a z h o n gU n i
4、 v e r s i t yo fS c i e n c e&T e c h n o l o g y,W u h a n4 3 0 0 7 4,C h i n a)A b s t r a c t:Al o to fw a s t ec o n c r e t e i sp r o d u c e d i nt h ed e m o l i t i o np r o c e s so fm u n i c i p a l e n g i n e e r i n g,w h i c hc a nb eu s e da sc u s h i o n l a y e r,r a w m a t e r
5、 i a l sf o rc e m e n ta n dr e c y c l e da g g r e g a t ea f t e rs o r t e da n dc r u s h e d,a n ds oo n.R e c y c l i n gt h ed e m o l i t i o nc o n c r e t ec a ns o l v et h ep r o b l e mo fd i s p o s i n gd e m o l i t i o nc o n c r e t ei nm u n i c i p a le n g i n e e r i n g,s a
6、v en a t u r a lr e-s o u r c e s a n dr e d u c e c a r b o ne m i s s i o n s.I n t h i sp a p e r,a i m e da t t h e r e c y c l i n g t h ed e m o l i t i o nc o n c r e t e i nm u n i c i p a l e n g i n e e r-i n g,c o m b i n e dw i t he n g i n e e r i n gp r a c t i c e a n dr e f e r r e d
7、 t o t h e a d v a n c e d f o r e i g ne x p e r i e n c e,t h e f i e l da n d f a c t o r yp r o d u c t i o np r o c e s s e so f r e c y c l e da g g r e g a t e f r o mw a s t e c o n c r e t ew a s s o r t e do u t,a n d t h ep r o b l e m s e x i s t i n g i ng e n e r a l f i e l d t r e a
8、t m e n ta n df a c t o r yp r o d u c t i o nw a sa n a l y z e d,t h e nt h ep r o d u c t i o np r o c e s so fh i g h-q u a l i t yr e c y c l e da g g r e g a t e i nJ a p a nw a s i n t r o-d u c e d.S o m es u g g e s t i o n so nt h er e c y c l i n go fd e m o l i t i o nw a s t e i nm u n
9、i c i p a l e n g i n e e r i n gw a sp u t f o r w a r d.K e yw o r d s:m u n i c i p a l e n g i n e e r i n g;d e m o l i t i o nc o n c r e t e;r e c y c l e dc o n c r e t ea g g r e g a t e;r e c y c l i n g收稿日期:2 0 2 3-0 6-2 5.基金项目:国家自然科学基金面上项目(5 2 0 7 8 2 3 2).作者简介:石 雯(1 9 8 9-),硕士,工程师.E-m a
10、 i l:3 6 5 5 0 2 4 7 8q q.c o m通讯作者:杜 婷(1 9 6 9-),教授.E-m a i l:t i n g d u 1 2 6.c o m近2 0多年来,随着我国城市化进程的推进,我国温室气体排放量也在剧增,2 0 1 8年二氧化碳排放量达到了9 8.3 9亿t,占全球二氧化碳总排放量的2 9.6 9%1。我国于2 0 2 1年提出“碳达峰”和“碳中和”的目标,大力推进生态文明的建设。而在所有行业中,建筑业碳排放量占到了全国碳排放总量的5 0.9%,而建材生产阶段产生的碳排放在建筑全过程中又是最大的2,因此建材行业具有很大的碳减排潜力。基于此,如能将建筑垃圾作
11、为再生资源加以利用生产再生建材,可以大大减少资源和能源的耗用,减少二氧化碳排放量。据有关报告统计,我国建筑垃圾排放量逐年上升,2 0 2 0年已突破3 0亿t3,其中废弃混凝土占比4 0%左右。根据计算,一条宽9m、面板厚2 4c m的二级混凝土公路翻新改造每公里会产生废弃混凝土21 6 0m3,一条十几、几十公里的公路废弃混凝土就高达几万m3和几十万m34。因此,市政工程拆除混凝土作为再生资源循64建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第4期环利用,可以大大减少自然资源的开采,节省能源,降低对环境的负面影响,具有很好的经济效益、社会效益和环保效益,有利于建材行业的节能减排和低碳发展。当前我
12、国市政工程中对于废弃混凝土大多采用运往郊外填埋的方式处理,少部分作为建筑或道路垫层使用。但填埋方式不仅会产生较大的环境污染和占用土地资源,还会耗费大量的垃圾清运费用和处理费用,也不符合我国当前碳达峰、碳中和的目标,严重制约了土木工程的可持续发展。事实上,将市政拆除垃圾进行分拣、破碎和筛分后,大多是可以作为再生资源重新利用的,即用作土木工程材料生产的原材料5,这显然是建材行业碳减排的一个很好途径。根据相关研究,废弃混凝土循环再生利用生产再生骨料每吨可减少碳排放8.0 2 8k g6。以建筑面积3 74 6 0m2的四层框架结构为例,如将再生骨料应用于混凝土的制备中,再生骨料取代率5 0%的再生混
13、凝土相比天然骨料混凝土可减少二氧化碳排放8.8 21 04k g7。因此,将废弃混凝土进行循环利用生产天然骨料不仅可以减少垃圾排放量、减轻环境污染,还可以减少土木工程原材料的消耗,促进碳减排,对加速我国“双碳目标”的实现具有重要意义。1 废弃混凝土循环再生利用方式市政工程拆除混凝土其成分相对其它建筑垃圾简单得多,其经过分拣、破碎和筛分后,基本可以实现1 0 0%的循环再利用,实现垃圾的零排放。这不仅解决了市政工程拆除垃圾处理难的问题,同时可节约自然资源和能源,大大减少原材料生产和运输过程中产生的碳排放。目前其主要的循环再生利用方式有以下三种:1.1 作为道路和基础垫层将废弃混凝土进行破碎,按照
14、一定级配混合后用于道路、桩基、地基等的填料。作为道路和基础垫层的再利用方式可以将废弃混凝土就地利用,最为简单直接,且处理成本较低,可以减少垃圾清运费用,并减少清运过程中粉尘污染和处理占用的土地资源,减少此过程中产生的碳排放。1.2 作为生产水泥的原材料将废弃混凝土烘干、破碎并粉磨后制成再生粉料,其可作为钙质原料和天然石灰石混合后在高温炉中进行煅烧成熟料,将此熟料进行碾磨可制成水泥。由于废弃混凝土大颗粒中含有惰性S i O2,煅烧难度大,最终产品f-C a O含量高,导致水泥熟料质量下降。且随着废弃混凝土替代石灰石的比例增加,生产的水泥熟料质量逐渐降低,只有当废弃混凝土取代石灰石的比例在6 0%
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