全生命周期視角下建筑垃圾資源化利用分析

張 敏，潘雨潔，曹聰慧，張仁猛

（1.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)，石家莊 050061；2.陜西中構(gòu)建筑科技有限公司，西安 070000）

改革開放以來，我國現(xiàn)代化建設(shè)取得了重大進(jìn)展，新型城鎮(zhèn)化持續(xù)推進(jìn)，城市化規(guī)模不斷擴(kuò)大。2020年，在疫情影響下，建筑業(yè)增加值增速依舊高于國內(nèi)生產(chǎn)總值增速，建筑業(yè)總產(chǎn)值為26.39 萬億元，支柱產(chǎn)業(yè)地位穩(wěn)固[1]。在建筑業(yè)取得可喜成績的同時(shí)，建筑垃圾的處置問題日益凸顯。近幾年，我國城市建筑垃圾產(chǎn)生量超過20 億t/a，約為生活垃圾的10 倍[2]。如何提升建筑垃圾的資源化利用率、最大化減少對(duì)環(huán)境的影響是目前亟待解決的問題。

1 建筑垃圾相關(guān)研究

建筑垃圾是指各類建（構(gòu)）筑物建設(shè)與拆除中產(chǎn)生的廢棄物[3]。根據(jù)建筑垃圾定義，基于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，筆者通過檢索梳理了2001—2021年建筑垃圾相關(guān)研究文獻(xiàn)，研究主題包括建筑垃圾、再生骨料、再生混凝土等。相關(guān)文獻(xiàn)的年度發(fā)文數(shù)量變化趨勢(shì)如圖1所示。

由圖1 可知，建筑垃圾相關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。對(duì)篩選的文獻(xiàn)涉及學(xué)科分布、研究層次分布進(jìn)行可視化分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，排名前三的學(xué)科為建筑科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)與資源利用、無機(jī)化工，占比分別為25.47%、24.15%、8.16%；排名前三的研究層次為應(yīng)用基礎(chǔ)研究、技術(shù)研究與工程研究。此外，研究機(jī)構(gòu)主要為各大高校，企業(yè)較少。

圖1 建筑垃圾相關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量變化趨勢(shì)

1.1 建筑垃圾資源化利用分析

1.1.1 全生命周期建筑垃圾產(chǎn)生量計(jì)算

要想對(duì)工程全生命周期中產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行資源化利用，必須對(duì)項(xiàng)目組織策劃、設(shè)計(jì)、施工和拆除階段產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行量化分析，精確預(yù)測(cè)垃圾產(chǎn)生量。

項(xiàng)目組織策劃階段可以利用投資額單位產(chǎn)量法，較為準(zhǔn)確地估算出建筑垃圾產(chǎn)生量[4]。該方法的實(shí)施需要對(duì)本地區(qū)相關(guān)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行充分調(diào)查、研究，得到投資額和建筑垃圾產(chǎn)生量的關(guān)系，進(jìn)而預(yù)測(cè)建筑垃圾產(chǎn)生量。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段可以利用建筑面積單位產(chǎn)量法和建筑信息模型（BIM）預(yù)測(cè)法，估測(cè)建筑垃圾產(chǎn)生量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單位建筑面積垃圾產(chǎn)生量的均值為38 ～ 43 kg/m2。BIM 技術(shù)在實(shí)際建設(shè)過程中的應(yīng)用日益廣泛，“所見即所得”的建模功能可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑垃圾產(chǎn)生量和種類，為建筑垃圾資源化提供翔實(shí)的參考依據(jù)。

施工階段可以用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研法預(yù)測(cè)建筑垃圾產(chǎn)生量，其有直接調(diào)研和間接調(diào)研兩種形式。直接調(diào)研在施工現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)建筑垃圾類別和數(shù)量，可得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但效率較低；間接調(diào)研通過記錄進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)的車輛，參考車輛裝載垃圾的種類與數(shù)量，對(duì)建筑垃圾產(chǎn)生量進(jìn)行估算，效率較直接調(diào)研明顯提高，但準(zhǔn)確性降低。

拆除階段，建筑垃圾產(chǎn)生量與需要拆除建筑物的面積成正相關(guān)，采用建筑面積乘以相關(guān)系數(shù)的方法，可以預(yù)測(cè)建筑物拆除階段建筑垃圾產(chǎn)生量。

1.1.2 建筑垃圾資源化利用方法

近年來，我國在建筑垃圾資源化利用研究上取得了較大進(jìn)步，建筑垃圾分類處理與再利用形成了初步體系。例如，廢舊混凝土經(jīng)過分揀、剔除雜物后進(jìn)行粉碎，得到粗骨料和細(xì)骨料，將其作為再生混凝土的粗、細(xì)骨料；廢棄磚石經(jīng)過破碎，用于制作標(biāo)準(zhǔn)磚、空心磚、多孔磚和空心砌塊等再生產(chǎn)品；廢棄鋼材等金屬材料經(jīng)分揀后降級(jí)使用，制作鋼纖維或回爐生產(chǎn)新的金屬材料；廢玻璃可以用作生產(chǎn)玻璃的原料等。

1.2 全生命周期視角下建筑垃圾資源化利用問題分析

1.2.1 建筑垃圾處置政策結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化

目前，我國建筑垃圾治理工作已取得積極成效，部分項(xiàng)目采用就地取材的資源化利用方式，在節(jié)約垃圾清運(yùn)費(fèi)的同時(shí)提升了回收率[5]。2020年，《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》修訂稿對(duì)建筑垃圾減量化等做出了規(guī)定，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部進(jìn)一步印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)建筑垃圾減量化的指導(dǎo)意見》和《施工現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾減量化指導(dǎo)手冊(cè)（試行）》，明確建筑垃圾減量化的主要目標(biāo)和具體措施。從我國建筑垃圾處置相關(guān)政策的內(nèi)容來看，規(guī)劃通知型政策占比最高，法律法規(guī)型政策極少，說明目前政策結(jié)構(gòu)體系不夠完善，約束效力低且約束范圍有限，難以保障建筑垃圾處置產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[2]。

表1 列出了我國和其他國家部分建筑垃圾處置政策與核心內(nèi)容。從我國來看，已出臺(tái)的法律法規(guī)涉及建筑垃圾資源化利用的條文多是鼓勵(lì)性的，缺乏約束效力，難以滿足建筑垃圾資源化利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的實(shí)際需求，無法從根本上解決建筑垃圾產(chǎn)生量持續(xù)增加與資源化利用率低的矛盾。新形勢(shì)下，從根源上控制建筑垃圾產(chǎn)生量，并串聯(lián)垃圾處置全過程，促進(jìn)建筑垃圾資源化利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展成為當(dāng)前的關(guān)鍵。

表1 建筑垃圾處置政策對(duì)比

1.2.2 資源化利用費(fèi)用高，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不明朗

建筑垃圾是沒有被合理利用的寶貴資源，資源化利用需要對(duì)各階段產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行回收、分類和處理，消耗大量的人工、材料和機(jī)械費(fèi)用、時(shí)間成本，遠(yuǎn)超填埋或者簡單堆置的費(fèi)用。在實(shí)際推行中，限于費(fèi)用問題，施工單位和承包商往往選擇直接棄置建筑垃圾，阻礙了建筑垃圾資源化發(fā)展進(jìn)程。另外，再生資源在建材市場(chǎng)中缺乏優(yōu)勢(shì)，建筑垃圾資源化利用上下游企業(yè)較少，部分已投產(chǎn)建筑垃圾資源化利用項(xiàng)目存在運(yùn)行成本高、產(chǎn)量低等問題。建筑垃圾再生產(chǎn)品需求量低、資源化原材料供應(yīng)量不足等因素也阻礙了再生資源流入市場(chǎng)，致使建筑垃圾資源化利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。整體來看，我國建筑垃圾處置已取得積極成效，但政策結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化，我國欠缺全生命周期視角下的建筑垃圾處置管理和資源化利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

2 全生命周期視角下建筑垃圾資源化策略

2.1 決策、設(shè)計(jì)階段源頭減量化

減量化是建筑垃圾管理的先決條件，良好的規(guī)劃、設(shè)計(jì)方案是源頭減量化的第一步。堅(jiān)持綠色策劃、綠色設(shè)計(jì)，借助建筑信息模型等可視化技術(shù)對(duì)建筑垃圾數(shù)量和種類進(jìn)行預(yù)測(cè)與精準(zhǔn)管理，促進(jìn)源頭減量化落地實(shí)施。此外，統(tǒng)籌考慮工程建設(shè)的全過程，施工方、建設(shè)方參與前期決策與設(shè)計(jì)，多方協(xié)調(diào)合作，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化，避免后續(xù)因施工問題造成資源浪費(fèi)。

2.2 施工階段循環(huán)再利用

施工階段是建筑垃圾減量化的具體實(shí)施階段，堅(jiān)持綠色施工，推廣預(yù)制裝配式建筑，不僅可以加快施工進(jìn)度，更能顯著減少施工現(xiàn)場(chǎng)垃圾。除了應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件、預(yù)拌混凝土、預(yù)拌砂漿，采用先進(jìn)施工工藝，選用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施、工具式腳手架和模板等，可有效減少施工階段的建筑垃圾產(chǎn)生量。

2.3 拆除階段資源化利用

拆除階段是建筑垃圾產(chǎn)生量占比最大的階段，必須建立完整的建筑垃圾再生產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)。各類標(biāo)準(zhǔn)是開展建筑垃圾減量化工作的技術(shù)依據(jù)。各地要建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，完善施工現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾分類、收集、統(tǒng)計(jì)、處置和再生利用等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為建筑垃圾減量化工作提供支撐。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建全國建筑垃圾資源化利用產(chǎn)業(yè)相關(guān)主體共同遵循的管理與治理機(jī)制，推動(dòng)建筑垃圾資源化利用朝系統(tǒng)化處理方向轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)論

本文從工程全生命周期視角出發(fā)，剖析了我國建筑垃圾處置現(xiàn)狀及制約我國建筑垃圾資源化利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。我國建筑垃圾處置成效已顯，新發(fā)展形勢(shì)下，應(yīng)大力推動(dòng)建筑垃圾資源化利用向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，從源頭上預(yù)防、過程中減量到拆除后資源化，有效減少工程全生命周期的建筑垃圾排放，不斷推進(jìn)工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。