主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 四川大学     

基本信息

项目名称:
环境友好型建筑垃圾再生砖
小类:
能源化工
简介:
回收建筑垃圾,经过压制制成再生砖。采用最优配合比:建筑垃圾66.7%、细砂20.2%、水泥8.1%、水约11%(混凝土:粘土砖=2:1、粗骨料5~10㎜,砖、细砂≤5㎜)。其技术指标超国家标准,优于粘土砖;成本较低,市场前景广阔;经LCA分析,比粘土砖节能57.9%,CO2、CO、SO2、NOx、粉尘排放量分别减少35.1%、99.0%、86.4%、99.8%和94.2%。
详细介绍:
作品的设计目的 将拆迁或地震产生的大量的建筑垃圾变废为宝,制成再生砖取代传统粘土烧结砖;保护国家土地资源,避免传统砖生产过程带来的环境污染问题;在一定程度上缓解震后建筑垃圾处理压力,为地震灾区灾后重建做出贡献;在建筑方面支持国家“新农村”建设。 设计思路 在地震或拆迁后的建筑垃圾中,回收废弃混凝土和粘土砖,将其加工为再生骨料,重新制成建筑用砖。本发明通过大量的实验探究,确定了符合国家规范《GB 5101-2003 烧结普通砖》和《GB/T 21144-2007混凝土实心砖》的最优配合比。通过测定再生砖块的各项技术指标、经济成本分析和环境影响评价,与普通粘土烧结砖进行对比,体现了该技术再生砖在力学、热学性能方面的优越性、环境友好性以及生产的社会与环境收益。 具体思路: 技术指标对比: 在养护过程测定7d抗压强度,28天抗压、抗折强度,在养护结束后测定表观密度、干燥收缩率、尺寸偏差、外观质量、抗风化性能、软化系数、碳化系数等主要技术指标。然后与国家规范(《GB 5101-2003 烧结普通砖》和《GB/T 21144-2007混凝土实心砖》)要求和普通烧结粘土砖的相关性能进行对比。 表5 规范要求以及与普通砖技术参数对比 砖类别 主要内容 GB 5101-2003 烧结普通砖规范/ GB/T 21144-2007混凝土实心砖 从某一砖厂购买的1000块砖的抽样调查 环境友好型建筑垃圾再生砖 尺寸允许偏差/mm【优等品(长,宽,高)】 样本平均偏差 (±2.0,±1.5,±1.5) (+1.0,-1.1,+1.3) (-0.9,+1.0,-1.2) 样本极差≤ (6, 5,4) (5, 4, 3) (5,3.8, 2.8) 外观质量(优等品)(单位:mm) 两条高度差 ≤ 2 1.8 1.5 弯曲 ≤ 2 1.8 0.8 杂质突出高度 ≤ 2 1.9 0.7 强度(单位:兆帕) 抗压强度 MU10 10.0 11.0 12.6 抗折强度 — 2.86 抗风化性能 5h沸煮吸水率/%≤ 19 15 13.6 干燥收缩率/% ≤ 0.05 — 0.04 其他性能 泛霜 无泛霜(优等品) 无泛霜 无泛霜 密度( ) ≥2100(A级) 1900 2300 软化系数 ≥0.08 — 1.0 碳化系数 ≥0.08 — 1.2 导热系数(w/(m•℃)) — 0.34~0.36 0.289 经济成本对比: 通过分析制砖的直接成本(材料费、运输费、能源消耗费、人工费等)与间接成本(垃圾处理费、占地费、税费、环境污染治理费等),与市场普通烧结粘土砖进行比较,体现其低成本的特点、经济效益与市场推广前景。 环境影响对比: 通过分析该生产技术与常规烧结技术对环境的影响,与传统生产方式高能耗、高排放、高污染的缺点形成对比,体现该技术的环保效应与节能效益。 能耗对比 环境友好型再生砖能耗清单(kJ/块标准砖) 名称 建筑垃圾破碎 生产工艺能耗 硅酸盐水泥生产 公路运输 能耗量 660.000 375.833 844.625 14.604 总计:1895.062 普通烧结砖能耗清单(kJ/块标准砖) 名称   其他 焙烧  能耗量   2274.470 2230.91 总计:4505.389  环境排放对比 环境友好型再生砖环境排放清单(g/块标准砖) 名称 CO2 CO SO2 NOx 粉尘 排污量464.0 0.009 0.979 0.008 2.028 普通烧结砖环境排放清单(g/块标准砖) 名称 CO2 CO SO2 NOx 粉尘 排污量715.122 0.931 7.211 4.212 34.701

作品图片

  • 环境友好型建筑垃圾再生砖

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

发明目的: ①建筑垃圾变废为宝,取代粘土砖; ②保护土地资源,避免环境污染; ③缓解建筑垃圾处理压力; 基本思路: 回收建筑垃圾,经过压制制成再生砖。本发明通过实验探究确定最优配合比。通过测定各项技术指标、经济成本分析和环境影响评价,与普通粘土烧结砖进行对比,体现了性能优越性、环境友好性。 创新点: ①用建筑垃圾制砖,废物再利用; ②加入秸秆,减免焚烧,改善空气质量; ③加入粘土砖密实度高,遇火强度不降反增; ④压制而成免烧制,工艺简单无污染; 技术关键: ①骨料配比: 建筑垃圾66.7%,细砂20.2%,水泥8.1%,水11%,【66.7%为混凝土,33.3%为粘土砖,粗骨料5~10㎜,砖、细砂≤5㎜】。 ②压制方式: 以10kN/s的速度预压至500kN,卸载清除多余骨料,再以相同速度加压至600 kN成型。 ④养护方式:洒水养护。 主要技术指标: 尺寸(mm):240×115×53 表观密度:2300 吸水率:13.6% 抗压强度:12.60 MPa 抗折强度:2.86 MPa 干燥收缩率:0.06% 碳化系数:1.2 软化系数:1.0 导热系数:0.289W/(m•K) 均符合国家标准《GB 5101-2003 烧结普通砖》和《GB/T 21144-2007混凝土实心砖》

科学性、先进性

科学性: 该种建筑垃圾再生砖技术经过多次试验总结出最为合理与科学的骨料配合比:“骨灰比=10.0,粗骨料/细骨料=1.0”(含水率w≈11%)。此配合比水泥用量较少(含量仅为8.09%),较其他技术节约成本。级配情况更为科学,粗骨料采用5~10㎜连续级配,砖、细砂采用≤5㎜连续级配,使砖体更为致密坚硬,从而具有更为良好的抗压、抗折性能。 先进性: 节能环保: 该种建筑垃圾再生砖技术的骨料来源为建筑垃圾,缓解了土地资源高消耗问题,变废为宝提高了资源的利用率。该种再生技术采用压制成型的“冷处理”技术,不仅原料来源环保,其整个生产过程中更是低能耗,低排放,零污染。对比传统烧制砖更具有环保价值与社会收益。 耐高温: 该种环境友好型建筑垃圾再生砖在遭遇火灾情况下,在0-300℃的区间内,该砖抗压强度将增长50%左右;在300-500℃区间内,该砖抗压强度将增长70%左右;当温度升至800℃时,该砖强度开始下降,因此本发明为人们在火灾中迅速安全撤离提供了强度保障。

获奖情况及鉴定结果

1、本发明已经向权威科技查新机构“高等学校科技项目咨询及成果查新中心四川大学工作站” 提出了国内外范围的科技查新申请。 2、本发明荣获“挑战杯”四川大学2010年学生课外学术科技作品竞赛二等奖。

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

技术作价入股或一次性转让

作品可展示的形式

实物、产品,图纸,磁盘,现场演示,图片,录像

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

技术优势: ①原料多、价格低 ②骨料处理技术成熟 ③压制免烧,生产工艺简单 ④性能优良、潜在市场巨大 ⑤环保节能、环境友好 适用范围: ①低层砖混结构承重墙 ②框架或框剪结构填充墙 ③人行道路面砖 推广前景: 该种再生砖取材广、成本低、强度高,适应社会科学发展与节约型社会的方针,必将成为产业发展的趋势,有极大的市场前景。

同类课题研究水平概述

国外研究和利用情况: (1)日本 日本早在1977 年就制订了《再生骨料和再生混凝土使用规范》, 并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂。日本建设省于1997年10月 制定了“建设资源再利用推进计划”和“建设工程材料再生资源化法案”。 (2) 美国 美国较早提出环境标志,其制定的《超级基金法》规定:“任何生产有工业废弃物的企业,必须自行妥善处理,不得擅自随意倾卸”。美国一家建筑公司利用回收的废混凝土、金属、纸板、木材等建筑垃圾建造房屋,被称之为“资源保护屋”,俗称“垃圾屋”。 (3) 欧洲各国 德国是世界上最早推行环境标志的国家,其每个地区都有大型的建筑垃圾再加工综合工厂,德国钢筋委员会1998年8月提出了“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”; 法国利用碎混凝土和碎砖块生产出了砖石混凝土砌块,符合与砖石混凝土材料有关的NBNB21-001(1988)标准;英国已开发了专门用来回收湿润砂浆和混凝土的冲洗机器; 英国伯明翰大学曾研究过:内含高比例的再生骨料和碎黏土砖的再生混凝土在普通混凝土结构的潜能和极限。结果表明,碎黏土砖的含量能明显地增加渗透性,并且在再生骨料中的比例在20%之内,仍能生产出非常好的混凝土,但是一旦比例超过50%,混凝土的质量便达不到好的标准。 葡萄牙阿威罗大学也做过一项研究,结果清晰地显示,用碎砖替代天然骨料,并且比例控制在25%以内不会有强度损失。 (4)其他国家 澳大利亚悉尼理工大学研究表明,废黏土砖中的化学和矿物成分与大量的莫来石和方解石以及少量的石英混合能达到很高的强度。 国内研究和利用的情况: (1) 1997年,建设部将“建筑废渣综合利用”列入科技成果重点推广项目。 (2)2002年,上海市科委设立重点项目,对废混凝土的再生与高效利用技术开展国较为系统胡研究。 (3)2007年科技部将“建筑垃圾再生产品的研究开发”列入国家科技支撑项目。 (4)武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室的马保国等人曾做了关于“利用建筑垃圾制备新型高利废墙体砖”的研究。他们以建筑垃圾粉料、再生细骨料、电石渣、石灰为基本原料,引入改性剂,采用蒸压养护工艺,制备出强度为MU12 级的承重墙体砖。
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