建筑垃圾再生利用技術及適應性研究

□ 文/許 元 /

浙江廣廈建設職業(yè)技術學院

建筑垃圾再生利用技術及適應性研究

Recycling Technology and Adap tive Research of Construction Waste

□ 文/許 元 /

浙江廣廈建設職業(yè)技術學院

建筑垃圾的再生利用是今后建筑行業(yè)節(jié)能環(huán)保的重點領域，本文以循環(huán)經濟理論為指導，在明確建筑垃圾分類及再生利用技術的基礎上，對建筑垃圾的源頭控制減少產生量，支持企業(yè)培育產業(yè)，強化環(huán)保認知，變資源浪費為資源再生等方面展開思考。

國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要中明確提出“推行循環(huán)型生產方式，推進大宗工業(yè)固體垃圾和建筑、道路廢棄物資源化利用。”并且把建筑垃圾綜合利用列為循環(huán)經濟的重點發(fā)展工程之一?！秶鴦赵宏P于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》文件中，節(jié)能環(huán)保是目前重點發(fā)展的七大新型產業(yè)之一，在環(huán)保產業(yè)資源循環(huán)利用領域，重點是廢水、廢氣、固體廢棄物的“三廢”處理，其核心是將廢棄物轉變?yōu)榭芍匦吕玫馁Y源及將再生資源轉變?yōu)楫a品。雖然目前建筑垃圾資源化利用存在著政策法規(guī)不完善、管理監(jiān)督不到位、技術偏理論少應用、利用企業(yè)少沒有形成產業(yè)等諸多問題，但建筑垃圾循環(huán)利用有顯著的社會效益、有巨大的市場空間，建筑垃圾的再生利用必將是今后建筑行業(yè)節(jié)能環(huán)保的重點領域。

一、建筑垃圾概述

建筑垃圾是由開挖地基和道路、拆除舊建（構）筑物、建筑施工、生產建材以及裝飾裝修而產生的廢棄材料。主要包括五大類：一是廢棄塊渣料，包括廢混凝土、廢砂漿塊、廢磚瓦、廢陶瓷、廢石灰石膏、廢玻璃、廢砂石、廢渣土等；二是廢棄金屬料，包括廢鋼筋和鋼架、廢鋼門窗、廢電線、廢鐵質材料等；三是廢棄竹木料，包括廢竹木、包裝材料、廢紙等；四是廢棄化學料，包括廢塑料管材、廢塑料板材、塑料包裝材料、廢塑鋼門窗、廢瀝青、廢橡膠等；五是有毒有害廢棄料，包括受放射性、重金屬、有機物污染的建筑垃圾。建筑垃圾不僅成分種類多、性質復雜，而且數量巨大，據國家發(fā)改委文件，截止到2010年建筑垃圾的年產生量達8億噸。由于建筑垃圾中金屬料、竹木料、化學料等的回收與再生利用之間有較大的增值空間，它們在市場中已經形成了廢品回收產業(yè)。廢棄塊渣料附加值低，相關再利用企業(yè)沒有利潤空間，現在由國家包攬?zhí)幚?，目前對其處置的主要方式是露天堆放和填埋。這種傳統(tǒng)而簡單的處置，占用大量土地、破壞土壤結構、污染水域環(huán)境、影響空氣質量、破壞市容市貌、惡化城市衛(wèi)生，對環(huán)境造成了廣泛持久的影響。下面就以建筑垃圾中廢棄塊渣料的資源化利用為分析重點。

二、建筑垃圾再生利用技術分析

建筑垃圾的再生利用在國外發(fā)達國家起步早發(fā)展快，已經較為成熟。 近年來，我國在借鑒先進經驗的基礎上，已經在建筑垃圾資源化利用的理論和實驗室研究方面開始一些基礎研究工作，有少數地區(qū)在政府、研究單位、企業(yè)的共同努力下，根據當地的實際情況，通過個案工程的應用，開始探索具體的適合我國國情的建筑垃圾資源化利用技術和管理模式。

根據建筑垃圾處理手段和利用方式的不同，建筑垃圾資源化利用可以分為二級。初級資源化主要是比較直接的利用，關鍵工藝是分選技術與設備；高級資源化主要是生產建材原料，例再生骨料，進一步用于生產建材產品，關鍵技術再生骨料的特性和改性，再生建材的性能和耐久性，生產工藝優(yōu)化和自動化。

1．建筑垃圾的初級資源化利用

廢棄金屬料回爐熔煉重新利用；廢棄竹木料可以利用它的可燃性，進行焚燒以回收能量，還可以制造成刨花板、纖維板等木纖模壓板；廢棄化學料可以與植物纖維合成，制成防水防潮環(huán)保的可以代替木材的塑木復合材料。占建筑垃圾85%的廢棄塊渣料，應該是建筑垃圾資源化考慮的重點，廢棄塊渣料的初級利用，是簡單破碎后，作為回填材料直接應用。例：道路地基填筑、建筑物低洼地基回填、夯擴樁填料、堤壩砌筑、堆砌造景、圍海造田等。河北工專新興科技服務總公司以廢棄塊渣為填料，開發(fā)成功夯擴超短異型樁施工技術。該項技術采用強夯工藝和減隔振技術，經重錘夯擴形成擴大頭的鋼筋混凝土短樁，此樁單柱豎向承載力設計值達500-700kN，用于軟弱地基和松散地基的加固，經計算，該項技術較常規(guī)技術節(jié)約基礎投資約20%。國外資料顯示，建筑垃圾的回填應用，是目前建筑垃圾的主要應用之一，美國建筑垃圾利用率75%左右，其中現場直接回填利用量及道路和建筑基礎建設利用量占到總利用量的50%～60%。

2．建筑垃圾的分選技術及設備

建筑垃圾分選是資源化利用的基礎，分類到位，后期利用難度小，應用價值高。建筑垃圾量大質重，分選工藝應該以機械為主，人工為輔，可以根據資源化利用要求和建筑垃圾的特點合理選用組合不同設備。破碎是分選的第一步，德國是世界上對建筑垃圾回收處理時間最早的國家，目前國內的破碎設備大多數在引進德國先進技術的基礎上創(chuàng)新發(fā)展而來，采用多級粉碎，破碎篩分一體化，一般有：固定式破碎篩分站、輪胎式移動破碎篩分站和履帶式破碎篩分站等。根據實際情況，分選處理可以選擇在施工現場、垃圾中轉場、垃圾受納場，再生利用廠等場所。建筑垃圾破碎后應根據不同材料的物理性質采用不同的分選工藝，金屬料一般采用磁選，根據物質磁性差異通過磁性技術進行分揀，化學料、竹木料一般采用風選，根據材料的密度差異通過鼓風技術進行分揀，廢棄塊渣料的分選主要是根據顆粒的大小進行篩選。目前國內對建筑垃圾中廢棄金屬料、廢棄化學料、廢棄竹木料的分選，還停留在由拆遷人員、拾荒人員手工分揀操作層面。目前，國內對分選裝備的研發(fā)和生產還是空白。

3. 再生骨料及應用技術

再生骨料是由建筑垃圾中廢棄塊渣料破碎而成的顆粒，其中顆徑大于4.75m m的顆粒叫再生粗骨料，顆徑在0.075m m～4.75m m間的顆粒叫再生細骨料，顆徑在0.075mm以下的叫再生微粉。從目前研究來看，再生粗骨料與天然骨料相比，吸水率提高127.6%，含水率提高270.0%，壓碎指標提高42.0%，表觀密度下降10.1% ，由于建筑垃圾成分復雜，且在破碎時顆粒內部產生了微裂縫，再生骨料與天然骨料相比性能有較大幅度下降。提高再生骨料的力學性能，通常從下面兩個方向考慮，一是分離廢棄塊渣料中性能相對較高的混凝土塊，單獨收集、破碎成再生骨料，原生混凝土強度越高，破碎后再生骨料性能越好。二是破碎建筑垃圾時，通過機械磨削、加熱磨損等物理方法，磨圓骨料的棱角，磨掉表面附含的砂漿；通過浸漬水泥、粉煤灰、水玻璃、Kim粉等漿液的化學方法，粘合微裂紋，填充孔隙，以提高再生骨料的性能指標。上述對再生骨料強化的方法，做為實驗和個案應用已經可行，大規(guī)模生產還存在著操作和成本上的諸多困難。

再生骨料的用途決定了建筑垃圾處理的方法，根據目前的研究，再生骨料可以用于制備再生混凝土、再生砂漿制品、再生塊體材料等。

再生骨料質量對再生混凝土的耐久性有較大影響，由于建筑垃圾廢棄塊渣料來源的多樣性，經破碎、篩分、清洗生產的再生骨料，根據性能指標進行分類。我國技術規(guī)范規(guī)定，用于結構混凝土的再生粗骨料：Ⅰ類可用于配制各種強度等級的混凝土，Ⅱ類用于配制強度等級C40及以下的混凝土，Ⅲ類用于配制強度等級C25及以下強度等級的混凝土。用于結構混凝土的再生細骨料：Ⅰ類可用于配制強度等級C40及以下的混凝土，Ⅱ類用于配制強度等級C25及以下的混凝土。Ⅲ類再生粗骨料不宜配制有抗凍要求的結構混凝土，Ⅲ類再生細骨料不宜配制結構混凝土，再生骨料不能用于配制預應力混凝土。當再生骨料不符合現行分類標準規(guī)定時，經過試驗試配驗證能滿足使用要求，可用于非結構混凝土。再生細骨料可以用于配制砌筑砂漿、抹灰砂漿、地面砂漿，用于地面砂漿時不宜用于地面面層。Ⅰ類可用于配制各種強度等級的砂漿，Ⅱ類用于配制強度等級M 15及以下的砂漿。Ⅲ類用于配制強度等級M 10及以下的砂漿，再生細骨料的取代率不宜大于50%。

再生塊體材料是摻用了再生骨料用于承重或自承重墻體的實（空）心或多孔正六面體的磚或砌塊。根據生產工藝的不同，可分為再生燒結磚、再生蒸養(yǎng)磚、再生混凝土磚。再生燒結磚，是以再生微粉及煤矸石等為原料經成型和高溫焙燒而成，由于再生骨料塑性指標低，為保證制坯必需的塑性，一般要加入塑性材料，例：粘土，由于粘土一般取自農用土，易造成土地的退化和廢棄，并且燒制過程能耗大易污染，背離國家節(jié)能降耗可持續(xù)發(fā)展方向，各地已經根據當地實際情況，出臺控制燒結磚生產的政策。再生蒸養(yǎng)磚以石灰、再生細骨料等為主要原材料，與適量水攪拌，壓制成型后，在高壓養(yǎng)護或常壓養(yǎng)護或自然養(yǎng)護中發(fā)生熱合反應，生成硅酸鹽類膠凝物質，形成較強的結構強度，是一種強度高、性能穩(wěn)定的免燒磚，它適用于多層混合結構建筑的承重墻體，是一種優(yōu)良的新型節(jié)能墻材產品。再生混凝土磚以水泥為膠結材料，再生骨料為集料，根據需要加入摻合料、外加劑，經料漿澆筑、振動成型、養(yǎng)護制成，它具備混凝土產品的特質，強度高、品種多、骨料利用面廣而便于就地取材。其中，混凝土實心磚由于它容重大耗材多，現在已經在多地限制生產；加氣或泡沫混凝土磚使用礦物微粒，輕質多孔、保溫隔熱，一般用于是非承重的填充墻，相對其它墻體材料它的價格較貴。再生混凝土多孔磚，與燒結磚形似，但性能優(yōu)于燒結磚，產品強度等級易調整、施工簡便是新型承重墻體材料。

三、建筑垃圾再生利用的幾點思考

循環(huán)經濟是在人、自然資源和科學技術組成的系統(tǒng)內，在資源投入、企業(yè)生產、產品消費、垃圾丟棄的全過程中，按生態(tài)系統(tǒng)物質要素環(huán)狀流動方式建立的新型經濟模式。循環(huán)經濟指導下的生產活動以資源的充分利用為前題，實現污染的低排放以至零排放，保護生存環(huán)境，實現社會、經濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。“減量化、再利用、資源化”是循環(huán)經濟的基本原則，對建筑垃圾來說，“減量化”是指在設計、施工、建材產品等生產過程中減少資源消耗和垃圾產生，是應該優(yōu)先實施的原則；“再利用”是指將建筑垃圾的全部或部分直接作為產品或者經翻新后繼續(xù)作為產品使用；“資源化”是指將建筑垃圾直接作為原料進行再生利用。循環(huán)經濟理論指導下，建筑垃圾的循環(huán)利用不再是建筑垃圾產生后，再進行加工處理的末端回收利用，而是從源頭控制開始，進行全過程的管理，充分利用。

1、源頭控制，減少建筑垃圾的產生量

通過科學管理和有效的控制措施，在建筑垃圾形成之前，就使其減量化，可以采取的措施有：

一是提高建筑物的耐久性和平均壽命，英國建筑的壽命是132年，美國是74年，而我國只有30年，除了施工中提高質量，嚴防“樓歪歪”、“樓脆脆”、“樓倒倒”發(fā)生，保證建筑物的耐久性，更要杜絕隨意拆建，樹立規(guī)劃的長期性和權威性，嚴禁“形象工程”、“政績工程”，避免朝令夕改。迫不得已拆除舊建筑物時，以末端處理方式為分類原則，合理選擇拆毀和解構程序，框架和門窗等可以直接利用的盡量保持原狀；有毒有害部分預先拆除，單獨處理，以減少有害物處理費用；優(yōu)先考慮就地利用和回收，便于資源化處理實現分類收集。

二是從設計和選材開始，就應該采取減少建筑垃圾量的各項措施，例：優(yōu)化建筑設計，選用盡可能減少垃圾量產生的設計方案，同時避免邊設計、邊施工、邊修改；選用環(huán)保節(jié)能的建材，杜絕偷工減料、以次充好，增加材料的使用年限，選用材料考慮將來的維修和改造，以至將來拆除時的再生問題。

三是施工中要推廣節(jié)能降耗的建筑新技術和新工藝，提高施工精度，避免修補帶來的材料浪費、鑿除產生的建筑垃圾。要加強施工現場管理，提高施工人員的節(jié)約意識，避免由于施工現場技術交底不詳細，工人技術不過關而造成的返工，建筑材料預算不準確而造成的剩料，建材質量有問題、責任心不強、操作不當而產生的廢料。

2、支持企業(yè)培育產業(yè)， 助推建筑垃圾的再利用

與天然骨料相比，再生骨料的制備增加了回收、運輸及管理費用，在天然砂石價廉量大的情況下，再生制品企業(yè)沒有利潤空間，沒有發(fā)展動力，所以國內建筑垃圾資源化利用的專業(yè)企業(yè)數量少規(guī)模小，年生產能力100萬噸以上的企業(yè)不到20家，而德國上規(guī)模企業(yè)有200余家，在柏林就有20多家。要改變這一現狀，國家要著力保障大力扶持。法律上明確規(guī)定，建設部2005年頒布了《城市建筑垃圾管理規(guī)定》，多地也制定了建筑垃圾處置的地方性規(guī)定，但是這些法規(guī)缺乏整體性和強制性，無法為進一步開展建筑垃圾再生利用提供法律上的保障，國家要盡快出臺建筑垃圾處置的強制性條例、完善建筑垃圾利用環(huán)境污染控制標準、在建設項目環(huán)評內容中增加建筑垃圾處理內容等專項法律，政策上鼓勵扶持，利用貼現撥款、低息和無息貸款等金融優(yōu)惠政策，發(fā)揮財政資金的帶動作用；通過增加填埋稅、焚燒稅、天然建材稅等稅種，減免再生利用企業(yè)的稅費等稅收傾斜政策，調控產業(yè)鏈的利益分配。經濟上杠桿調節(jié)，提高天然砂石資源的使用價格，對建筑垃圾產生單位實行收費制度。技術上研究支持，研究機構與企業(yè)密切合作，共同研究開發(fā)適用于工業(yè)化生產的再生利用技術，為企業(yè)開展建筑垃圾循環(huán)利用提供技術支持?？傊?，要讓垃圾產生者擔責任、付代價，讓建筑垃圾利用企業(yè)有利潤、能生存，促進資源化利用向規(guī)?；?、產業(yè)化方向發(fā)展。

3、強化環(huán)保認知，變資源浪費為資源再生

建筑垃圾的資源化綜合利用是建設環(huán)境友好型社會的必然要求，通過宣傳、措施、行動，讓全社會了解建筑垃圾再生利用的重要性，讓民眾認識到建筑垃圾是可利用的城市礦產資源，是人類生存可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。國家在出臺兩項產品標準一項行業(yè)標準的基礎上，全面制定利用建筑垃圾生產建材的生產標準和技術規(guī)范，資源化生產企業(yè)確保產品質量的基礎上，力求品種更多樣、性能更優(yōu)越、銷價更合理、使用更方便，使再生建材產品更有競爭力。政府部門要率先使用綠色建材產品，消除人們對再生材料的“不安全”“不環(huán)保”的種種顧慮，引導鼓勵完善機制，提高全社會綜合利用建筑垃圾的積極性。

略