城市固废路用材料资源化

　　本书为“无废城市———固体废物资源化利用丛书”第二本。我国每天都会产生数量可观的城市固体废弃物，其处理处置问题刻不容缓；同时，城市道路的高速建设消耗了大量天然矿山资源，需要寻找合适的替代品以减缓对自然资源的消耗。通过技术手段将固体废弃物用作道路材料，既减少了城市固体废弃物的环境污染，又为道路建设找到了新的原料来源，可谓一举两得。本书首先从固废资源化利用的矿物学研究入手，将固废视为矿物资源，阐述了典型固废的成分及选矿技术；随后对固废资源化利用的材料用途和性能、环境问题、变异性等方面的研究成果进行了系统介绍。关于固废材料性能，本书主要介绍了它与传统路用材料性能上的差异，并对其有利特性和不利特性分别进行了分析；关于固废材料潜在的环境问题，本书对其资源化利用过程中各环节所可能产生的环境问题进行详细剖析，阐述相关的评价指标，并提出相应的污染预防及控制措施。介绍了固废变异性的表征，并分析了在固废资源化的取样、选矿、产品设计、应用等环节控制变异性的技术。本书后半部分详细介绍了多个固体废弃物资源化的应用和研究案例，包括旧沥青路面厂拌热再生、废旧轮胎用于沥青改性、生活垃圾焚烧炉渣资源化、工程废弃泥浆资源化利用、建筑装修垃圾资源化处置技术等，通过实践来验证相关理论和技术的可行性。

　　过震文 博士，教授级高级工程师，现任华东建筑集团股份有限公司工程总监。上海市领军人才，享受国务院特殊津贴，长期从事路桥领域建设管理和科研工作。先后获得国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步特等奖1项、一等奖2项、二等奖2项；授权专利20项；主编和参编专著7部，主编地方标准3部，发表学术论文15篇。 徐斌 博士，教授级高级工程师，现任上海市市政规划设计研究院有限公司副总工程师。长期从事道路工程与环境工程研究，获省部级科技进步二等奖1项，中国公路学会科技进步二等奖2项；授权发明专利7项；出版专著3部，发表学术论文27篇。 苏凯 博士，博士后经历（日本国立港湾空港技术研究所），高级工程师，现任上海城投研究总院党委书记、副院长。长期从事道路、机场和桥梁工程研究和建设管理工作，获得中国公路学会科技进步二等奖1项，参编英文专著2部，发表中英日学术论文30余篇。 何昌轩 高级工程师，现任上海市市政规划设计研究院有限公司研发中心主任。长期从事道路工程研究，获上海市科技进步二等奖1项，中国公路学会科技进步三等奖1项；授权专利17项；参编专著4部；参编地方标准3部；发表学术论文11篇。

第一章 绪论

1.1 城市固体废弃物简介 /1 

1.2 城市固废资源化的国内外现状 /3

1.2.1 欧洲/3 

1.2.2 美国/5

 1.2.3 日本 /7 

1.2.4 中国/7

1.3 城市固废资源化面临的挑战 / 9

1.3.1 城市固废在空间和时间上的变异性/9

 1.3.2 城市固废处理的成本 / 9 

1.3.3 城市固废处理的环境要求 / 9 

1.3.4 城市固废资源化的质量要求 /9 

1.3.5 城市固废资源化的技术挑战 / 10 

1.3.6 固废资源化后工程应用的挑战 /10 

1.3.7 固废资源化利用的文化心理因素 /11 

1.3.8 固废资源化利用的政策驱动与政策保护 /11 

1.4 固废资源化产业的政策扶持 /12

1.4.1 经济政策上的支持 /12 

1.4.2 法规政策的支持 / 15

1.4.3 固废资源化产业的后续技术研究支持/15

第二章 固废资源化综合利用的矿物学研究17

2.1 从矿物学角度对固废的认识 /17

2.1.1 固废的成矿过程与内蕴矿产/17 

2.1.2 矿山选矿与城市选矿的异同/18

2.2 固废的选矿技术 / 19

2.2.1 固废选矿的附属作业 / 19 

2.2.2 面向固废的重力选矿/ 29 

2.2.3 面向固废的磁力选矿 /33 

2.2.4 面向固废的化学选矿/ 37

2.2.5 基于传感器的面向固废的自动选矿/ 40 

2.3 针对固废分离的城市选矿技术研究展望 /41

第三章 固废资源化综合利用的材料性能研究43

3.1 固废资源化材料主要用途 /43

3.2 固废资源化利用对产品性能表征的挑战 /45 

3.2.1 固废材料磨耗性能的试验 /46

3.2.2 橡胶沥青的表征与玛蹄脂黏度的概念 /48 

3.2.3 沥青混合料面向固废的矿物填料标准再认识 /50 

3.3 固废额外的材料特性 / 51

3.3.1 自黏结特性 /51 

3.3.2 火山灰特性 /53

3.4 固废使用过程中的安定性 / 54

3.4.1 自由石灰引发的膨胀 / 54 

3.4.2 铁锈蚀引发的膨胀 / 55 

3.4.3 硅酸二钙转换引发的膨胀 / 55 

3.4.4 金属铝氧化的凝胶膨胀与产氢爆裂 / 56 

3.4.5 硫酸盐产生的膨胀 / 57

3.4.6 碱氧化硅反应（ASR）引发的膨胀 /58 

3.4.7 冻融与冻胀 /59

第四章 固废资源化综合利用的环境问题研究61

4.1 固废堆放的环境问题 /61 

4.2 固废运输的环境问题/62 

4.3 固废加工的环境问题/63 

4.3.1 扬尘问题 / 64 

4.3.2 噪声问题 /67

4.3.3 气味问题 /69 4.3.4 工艺水问题/ 70

4.4 固废使用寿命期间的环境问题 /73

4.4.1 公路工程的环境特点与环境影响评价的目标 /74 

4.4.2 公路工程中使用的固废的源头环境特征 /75

4.4.3 室内评价固废产品在公路环境中污染物浸出的试验方法/76 

4.4.4 公路环境中固废产品污染物浸出与迁移的数字模拟 /77 

4.4.5 公路工程固废资源化利用环境影响评价的标准 /79 

4.4.6 公路工程固废产品环境污染的预防措施 / 80

第五章 固废变异性的控制 82

5.1 固废变异性的影响和来源 / 82

5.1.1 固废变异性的影响 / 82 

5.1.2 固废变异性的来源 / 83 

5.1.3 固废变异性的研究目标 /83 

5.2 固废变异性的表征 / 84

5.2.1 元素存在形态的变异 / 84 

5.2.2 矿物相对组成的变异 / 86 

5.2.3 固废混合体相关性质的变异 / 87 

5.3 固废取样技术研究 / 88

5.3.1 问题的引出 / 88

5.3.2 Gy 取样理论向固废的应用 / 89

5.3.3 关于固废取样使用 Gy 理论的一些讨论/91 

5.4 利用城市选矿技术控制材料变异性 / 92

5.4.1 选矿的分离判据与目标 / 92

5.4.2 减小固废选矿变异性的途径——多级串联选矿/92

5.4.3 减小固废选矿变异性的途径——敏感性分析与自动控制技术/93 

5.4.4 减小固废选矿变异性的途径——后续产品的再加工 /94 

5.5 目标应用产品中，通过材料组成设计控制固废变异性/95 

5.6 面向变异性的固废资源化利用目标/98

5.6.1 含固废产品实现过程中变异性的控制/98 

5.6.2 面向应用的产品异质性分析/99 

5.6.3 目标应用面向固废材料的变异性分析/100

第六章 固废资源化实施案例101

6.1 生活垃圾焚烧炉渣 / 102

6.1.1 新加坡大士海运中转站生活垃圾焚烧炉渣厂/ 102 

6.1.2 荷兰阿尔克马尔生活垃圾焚烧炉渣全集成水洗工厂 / 105 

6.1.3 英国布伦特福德生活垃圾焚烧炉渣加工厂 / 108 

6.2 建拆垃圾 /109

6.2.1 穆扎法拉巴德建筑废墟再生工程 / 109 

6.2.2 印度布拉里建拆垃圾再生工厂 /111 

6.2.3 荷兰建拆垃圾高质量再生体系 /112

第七章 旧沥青路面厂拌热再生应用116

7.1 旧沥青路面材料资源化利用概述 /116

7.2 旧沥青路面材料厂拌热再生工程应用选矿技术 /117

7.2.1 从原路面获得回收的混合料 / 117 

7.2.2 对间歇式拌和楼的改造 / 118

7.3 旧沥青路面材料厂拌热再生工程应用材料特性 /120

7.3.1 沥青老化与再生机理分析 / 120

7.3.2 再生沥青和沥青混合料的设计指标要求 /126 

7.3.3 AC-25 型再生沥青混合料（RAP掺量 30%）性能/127 

7.3.4 AC-25 型再生沥青混合料（RAP掺量 50%）性能 /128 

7.4 旧沥青路面材料厂拌热再生工程应用变异性控制/129

7.4.1 旧沥青路面材料厂拌热再生工程应用变异性事例概述 /129 

7.4.2 旧沥青路面材料厂拌热再生工程应用变异性原因分析/130 

7.4.3 旧沥青路面再生料的分档 / 132 

7.4.4 旧沥青路面再生料矿料级配的优化 / 134 

7.4.5 现场试验段验证 / 136 

7.4.6 预防施工变形性控制 / 139

第八章 废旧轮胎用于沥青改性应用144

8.1 废旧轮胎资源化利用概述/144

8.1.1 废旧轮胎的环境问题 /144 

8.1.2 废旧轮胎再利用途径 /145

8.1.3 废旧轮胎用于道路工程的优势/146 

8.2 路用废轮胎胶粉选矿技术 /146

8.2.1 废胎胶粉的分类 /146 

8.2.2 废胎胶粉生产工艺 /146

8.2.3 路用废胎胶粉技术要求研究 /147 

8.3 路用废轮胎胶粉材料特性 /148

8.3.1 橡胶沥青的作用机理分析 /149 

8.3.2 橡胶沥青技术指标体系 / 153 

8.3.3 橡胶沥青性能影响研究 / 155

第九章 生活垃圾焚烧炉渣应用161

9.1 生活垃圾焚烧炉渣资源化应用概述 /161

9.1.1 生活垃圾焚烧处置现状分析 /161

9.1.2 生活垃圾焚烧炉渣存在问题分析 /162 

9.2 焚烧炉渣选矿技术 / 162

9.2.1 按物料粒度大小差异的分选技术/162 

9.2.2 按物料密度差异的分选技术 /165

9.2.3 按物料光、电、磁效应差异的金属分选技术/167 

9.2.4 物理分选工艺介绍 / 169

9.2.5 干式选矿与湿式选矿技术对比 /169 

9.3 焚烧炉渣集料材料特性 /171

9.3.1 焚烧炉渣物理性质 / 171 

9.3.2 焚烧炉渣化学性质 / 172 

9.3.3 焚烧炉渣集料材料性质 / 173

9.3.4 炉渣集料粗粒径二灰碎石基层材料性能 /174 

9.3.5 炉渣集料细粒径二灰碎石基层材料性能 /180

第十章 工程废弃泥浆资源化利用185

10.1 工程废弃泥浆概述 / 185

10.1.1 工程废弃泥浆的定义 /185

10.1.2 废弃泥浆的环境影响 /186 

10.1.3 国内外废弃泥浆处理现状 /186 

10.2 工程废弃泥浆选矿技术 /187

10.2.1 泥浆脱水技术研究 / 187 

10.2.2 泥浆脱水机械研究 / 188 

10.2.3 日本 YS工法固化泥浆/189 

10.2.4 钻孔灌注桩压滤泥 / 189 

10.3 工程废弃泥浆资源化材料特性 /190

10.3.1 盾构泥浆固化材料特性 /190 

10.3.2 钻孔灌注桩压滤泥浆材料特性/193 

10.4 工程废弃泥浆资源化材料用途 /196 

10.5 固化废弃泥浆资源化应用案例/198

第十一章 建筑装修垃圾资源化处置技术201

11.1 建筑装修垃圾资源化处置概述 /201

11.1.1 装修垃圾定义/ 201

11.1.2 建筑装修垃圾的产生与分类 /201 

11.1.3 建筑装修垃圾的特征 / 203

11.1.4 建筑装修垃圾资源化必要性分析/203 

11.2 建筑装修垃圾选矿技术 /204 

11.2.1 国内外分选技术简介/ 204

11.2.2 浦东新区曹路试验基地分选技术/205 

11.3 建筑装修垃圾材料特性 / 210

11.3.1 装修垃圾分选物 /210 

11.3.2 第一道工序粉料（粗粉）/211 

11.3.3 第二道工序细集料（石屑）/ 214 

11.3.4 粗集料试验 / 215

参考文献 220