利用既有建筑改造處置裝修垃圾

李偉豪，尹立新，王銳敏，章雨晨

(常熟理工學(xué)院 商學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

1 引言

隨著城市建設(shè)與改造的提速，建筑垃圾污染和垃圾圍城問(wèn)題日益嚴(yán)峻。到2020年，我國(guó)建筑垃圾產(chǎn)生量將達(dá)到26億t。裝修垃圾是建筑垃圾的一部分，具有量大、組分雜的特點(diǎn)，裝修垃圾處理與資源化的意義不亞于對(duì)整個(gè)建筑垃圾再生利用領(lǐng)域的研究。國(guó)大部分建筑垃圾是在沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理的情況下直接采用露天堆放或填埋的方式進(jìn)行處理[1]。事實(shí)上，建筑垃圾只是放錯(cuò)地方的資源，絕大多數(shù)建筑垃圾是可以作為再生資源重新利用的。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家已建立了完善的建筑垃圾處理及再生利用的法律法規(guī)體系，建設(shè)了一條建筑垃圾處理回收利用的產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)2016年11月通過(guò)了《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》，確立了建筑垃圾污染的三化原則即減量化、資源化、無(wú)害化，為行業(yè)的發(fā)展指明了方向。

然而，建筑垃圾處理中心占地廣、對(duì)專(zhuān)業(yè)設(shè)備要求高，已逐漸成為各地區(qū)新建固廢處理中心的首要障礙。此外，新建建筑垃圾處理中心又會(huì)產(chǎn)生大量新的建筑垃圾，同時(shí)施工過(guò)程中的許多項(xiàng)目又會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大影響，從而讓原本以環(huán)保為目的而大量回收建筑垃圾的做法事與愿違。因此，對(duì)既有廠房實(shí)施改建成為解決這一問(wèn)題的最佳出路。為此應(yīng)開(kāi)展建筑垃圾綜合處置利用示范工程建設(shè),進(jìn)行資源化處置加工，為長(zhǎng)三角區(qū)域解決建筑垃圾問(wèn)題樹(shù)立標(biāo)桿[2]。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 主要思路

新建廠房必然會(huì)占用大量的土地，在現(xiàn)階段我國(guó)土地資源稀缺、占用耕地突出等問(wèn)題的背景下，新建廠房已經(jīng)不是一個(gè)明智的選擇。然而合理的廠房改建措施即可避免上述問(wèn)題，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境綠色施工的目的。關(guān)于建設(shè)建筑垃圾資源化處理中心，傳統(tǒng)的建設(shè)方案以新建固廢處理中心為主，這種方案耗時(shí)長(zhǎng)，需要更多的建設(shè)資金資源。新建廠房過(guò)程中涉及建筑施工、建材生產(chǎn)、建筑裝潢以及部分新建項(xiàng)目涉及到的舊建筑物拆除帶來(lái)的大量建筑垃圾的產(chǎn)生。

對(duì)既有建筑物數(shù)字化改造，采用BIM技術(shù)，對(duì)既有廢棄的廠房進(jìn)行改造，避免因新建廠房導(dǎo)致產(chǎn)生新的建筑垃圾從而規(guī)避了對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染的問(wèn)題。同時(shí)參照裝修垃圾的處置方案設(shè)計(jì)，研究了裝修垃圾分選物的應(yīng)用途徑。

2.2 廠房改造建筑方案

本次廠房改建方案以某市廢舊大型養(yǎng)豬場(chǎng)為原型，基于BIM可視化設(shè)計(jì)，在充分利用原有建筑的基礎(chǔ)上，對(duì)建筑及主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。原養(yǎng)豬場(chǎng)房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)部復(fù)雜，隔墻較多，有二層結(jié)構(gòu)，不適合大型機(jī)具進(jìn)出和固廢處理設(shè)施正常工作，結(jié)合數(shù)字信息化技術(shù)建模用BIM軟件做出如下調(diào)整：拆除原豬廠一層樓板，拆除內(nèi)部隔墻擋板，只保留外部維護(hù)結(jié)構(gòu)，在東側(cè)面開(kāi)一個(gè)大門(mén)以滿足大型機(jī)具進(jìn)出的需要，將原1層所有窗戶(hù)作封窗處理，原2層窗戶(hù)保留，出于環(huán)保目的，在房屋正面設(shè)防塵網(wǎng)，避免粉塵外揚(yáng)污染空氣(圖1)。

圖1 原養(yǎng)殖場(chǎng)外部三維圖及改造后效果

2.3 廠房結(jié)構(gòu)改造及加固方案設(shè)計(jì)

市場(chǎng)調(diào)研廠房改造方案涉及到的新增混凝土柱、屋架加固與該養(yǎng)豬場(chǎng)改建方案設(shè)計(jì)相似，其作法可指導(dǎo)廢舊養(yǎng)豬場(chǎng)的改建。由于機(jī)械及運(yùn)輸要求原廠房的凈空間和跨度需要改造。為滿足處理裝置凈空的需要，需將原有一層梁板及部分柱拆除，拆除后的效果圖如圖2所示。

圖2 改造后的廠房效果

運(yùn)用數(shù)字化信息技術(shù)和PKPM受力分析軟件對(duì)改建后的廠房進(jìn)行了完整的力學(xué)分析并完成改造。改建項(xiàng)目加固的框架柱為鋼筋混凝土柱，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)柱子彎矩較大的部分進(jìn)行加固處理，增大框架柱的底部橫截面面積，即澆筑混凝土配螺旋箍筋，最后對(duì)該方案進(jìn)行了復(fù)核，可以達(dá)到使用要求。在框架柱加固完成、部分框架柱拆除后，基于對(duì)廠房受力結(jié)構(gòu)的整體性研究，廠房框架無(wú)主要豎向荷載，水平風(fēng)荷載需要考慮，同時(shí)由于框架柱的拆除，導(dǎo)致柱間距增大，需在主梁上另加鋼桁架與柱相連，確保主體結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定。

3 裝修垃圾處置及再生利用

3.1 裝修垃圾處置方案

將裝修垃圾破碎、篩分和分選最終得到產(chǎn)品是進(jìn)行裝修垃圾資源化的前提。結(jié)合廠房改建方案，將改建后的廠房作為裝修垃圾處理基地，合理規(guī)劃裝修垃圾處理流程，建設(shè)裝修垃圾處理流水線。

主要工藝流程：裝修垃圾的篩分-裝修垃圾的分選-篩分-再生利用。

篩分完成后直接由履帶送入分選設(shè)備中，由于裝修垃圾各種類(lèi)之間質(zhì)地差異大，在空氣中的浮力和重力各不相同，可將其篩分并得到最終產(chǎn)物[3]。最終裝修垃圾經(jīng)上述破碎、篩分、分選后理論上可得到不同粒徑的副產(chǎn)物，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，確定裝修垃圾的再生產(chǎn)物的利用方向。

3.2 裝修垃圾篩分再生產(chǎn)物的利用

國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者主要針對(duì)建筑垃圾再生利用于道路基層、再生骨料、再生混凝土等建筑建材領(lǐng)域進(jìn)行研究，而對(duì)于諸如建筑垃圾預(yù)處理及分選物的再生產(chǎn)物運(yùn)用于生態(tài)農(nóng)業(yè)、土壤改良、城市綠化行業(yè)等方向的研究和應(yīng)用并不常見(jiàn)。結(jié)合上文關(guān)于裝修垃圾處理流程、考察企業(yè)處理現(xiàn)狀以及部分城市的實(shí)際情況，可預(yù)計(jì)建筑垃圾再生混凝土在中國(guó)有比較好的可實(shí)施性。

3.2.1 制作建筑材料成品

建筑垃圾通過(guò)篩分，提取其中5～20 mm小顆料碎磚，通過(guò)著色、外表面包裹后做成類(lèi)似陶粒的輕質(zhì)顆粒，可以用來(lái)做裝飾物，也可單獨(dú)加工不同規(guī)格的水泥板，將篩分出的砂石按照既有圖案鋪于板上，待凝固后沖刷呈現(xiàn)水泥露出砂石的特殊肌理，起到對(duì)墻面一定的裝飾作用，同時(shí)由于這些物料的多孔性凹凸性也起到一定的吸音作用。批量生產(chǎn)形成一種特殊視覺(jué)、觸覺(jué)效果的具有吸音作用的墻面功能型裝飾 “磚”。

另外一種方案用于園林綠化上邊的覆蓋物。應(yīng)用于盆景中覆蓋土壤，阻止土壤由于過(guò)多澆水結(jié)塊，阻礙了植物根部吸收氧氣。同時(shí)起到美觀的作用。

墻上的“盲線”。通常只有地面上有指引盲人行走的盲道，墻面的盲人無(wú)障礙設(shè)計(jì)有待開(kāi)發(fā)。本項(xiàng)目想運(yùn)用篩選出的建筑垃圾物料鋪貼墻腰處，使盲人通過(guò)手指的觸感，通過(guò)感受不同材質(zhì)的不同排列，達(dá)到指引的作用。

隨著建筑3D打印技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)適用的3D打印材料成為當(dāng)務(wù)之急。可以對(duì)微粉末進(jìn)行改良，加入水泥等材料，用于3D打印材料。

3.2.2 用于處理淤泥或改良土壤

生活污水處理及河道疏浚會(huì)產(chǎn)生大量的淤泥，這些淤泥含水率高，難于工程應(yīng)用。而解決方案是對(duì)其進(jìn)行脫水處理，當(dāng)淤泥含水率降低后，其流動(dòng)性減弱，這時(shí)對(duì)其進(jìn)行回收處置會(huì)變得容易許多，傳統(tǒng)的淤泥脫水方案是用脫水機(jī)通過(guò)物理攪拌振蕩和加藥劑的方式使其脫水但這種處理方法效率低在機(jī)器攪拌振蕩過(guò)程中又消耗更多的機(jī)械能導(dǎo)致能源浪費(fèi)得不償失。而考慮到細(xì)粉末顆粒小、孔隙大、吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)可考慮將其作為藥劑加入淤泥中，經(jīng)機(jī)器攪拌能更好的使淤泥脫水以達(dá)到節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境的目的。

筆者小組設(shè)想以細(xì)粉末為主加入其它顆粒制成改良劑，加入到綠化土中改善土壤pH值，同時(shí)為植物提供部分營(yíng)養(yǎng)支持植被生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

該改造方案符合當(dāng)下社會(huì)發(fā)展以及國(guó)家對(duì)綠色環(huán)保的要求，順應(yīng)了時(shí)代對(duì)綠色建筑潮流的號(hào)召，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)對(duì)既有廢棄廠房進(jìn)行改造，節(jié)省了大量土地資。同時(shí)，針對(duì)裝修垃圾處理回收多渠道再生利用，極大程度上緩解了環(huán)境的壓力，變廢為寶，為綠化行業(yè)、裝潢行業(yè)和3D打印技術(shù)提供新的材料和技術(shù)，帶來(lái)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。