建筑垃圾資源化研究

李 雷 周曉燕 李 華 張 浩 姚婷婷 王 濤

(1陜西工程勘察研究院，陜西 西安710068；2重慶長安汽車股份有限公司，重慶400023)

隨著我國城市化進程的快速發展，人們對生活空間、品質的要求越來越高,刺激了建筑業的發展。建筑業成為國民經濟的發展和人民生活水平的改善的核心行業，但同時也帶來了巨大的環境壓力—建筑垃圾。王羅春在《建筑垃圾處理與資源化》[1]中指出,中國每年拆除建筑面積達2億m2,年產建筑垃圾4億t/年,已占到城市垃圾總量的25%～45%，嚴重影響城市生態環境，制約城市化發展。在這嚴峻的情勢下，如何使建筑垃圾減量化、資源化，已成為我國亟待解決的重大問題。

1 建筑垃圾的概念

美國將建筑垃圾定義為[2]：“建筑結構在新建、翻修或拆除過程中產生的廢物材料，主要包括磚、混凝土、石塊、渣土、玻璃、塑料等”。

日本將建筑垃圾定義為[3]：建設工程副產物，包括再生資源和廢棄物兩類。其中，再生資源主要指建設工程中可以再生利用作為原材料使用的物質；廢棄物主要指不能作為原材料使用的物質。

香港環境保護署[4]將其定義為：“任何物質、物體或東西因建筑工程而產生，不管是否經過處理或儲存，而最終被棄置的剩余物料，統稱為建筑廢物。”

邊遠[5]認為：建筑垃圾是指在對建筑物或構筑物的建設、維修、拆除和裝修的活動中產生的對建筑物本身無用或不需要的物料。

本文認為建筑垃圾指：建設、拆遷過程中產生的廢棄物質，有的可以再次利用，有的不能被利用。即建筑垃圾可分為一次性垃圾、再生性垃圾等。

綜上所述，目前對建筑垃圾的概念還沒有明確統一，不同的國家和地區對建筑垃圾的界定都存在一定的差別。

2 建筑垃圾資源化程度分析

許多國家已經將建筑垃圾資源化程度作為其社會發展程度的重要指標，并產生了巨大的經濟價值[6]。

(1)德國在利用建筑垃圾制造再生材料方面處于世界領先水平。早在10多年前，德國對建筑垃圾的再生利用率就達到40%，道路開挖廢物的再生利用率達到90%[7-8]。據了解，德國有世界上規模最大的建筑垃圾處理廠，每小時可處理建筑垃圾1200t/h。

(2)美國建筑垃圾的綜合利用可分為3個等級：第1級“低級利用”，現場分揀、一般性回填，占建筑垃圾總量的50%～60%；第2級“中級利用”，作為建筑物或道路的基礎材料、建筑用磚等，約占其總量的40%；第3級“高級利用”，如將建筑垃圾還原成水泥、瀝青等再利用[9-10]。

(3)日本對建筑垃圾再利用程度也處于世界領先水平[11-12]。日本早在1970年就制定了《廢棄物處理法》；1977年率先制定了《再生骨料和再生混凝土使用規范》，2000年制定了《建設再循環法》等許多與建筑垃圾資源化利用相關的法律、法規和制度。據有關資料報道，各國建筑垃圾利用水平見表1。

表1.各國建筑垃圾利用水平[13]

國內對建筑垃圾資源化研究較為滯后。目前，我國在這方面也正在吸取國外的技術經驗并出臺了相關的建筑垃圾管理政策與技術研究。

1980年至今，我國在建筑垃圾處理方面已制定了相關法律政策，如《城市建筑垃圾管理規定》《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》和一些地方性政策法規[14]。中國建筑材料科學研究總院承擔國家“十五”科技攻關項目專題“建筑垃圾的循環再生及其應用技術研究”。1992年北京建筑工程學院研究了“再生混凝土”并取得了突出的成果。

3 建筑垃圾的危害分析

1)占用空間，污染土地[5]。隨著建筑垃圾的增加，垃圾堆放空間也在逐漸擴大。據估計,每1萬t建筑垃圾約占用67m2的土地。建筑垃圾堆放到城市郊外，影響附近的土質，破壞土壤的結構，降低作物產量。見圖1。

圖1 農田建筑垃圾

2)空氣污染[15]。建筑垃圾堆放狀態下，在溫度、水分等作用下，有機物質分解，產生有害氣體；對空氣有污染；有的垃圾在焚燒過程中產生有毒致癌物質，對空氣造成二次污染。建筑垃圾高溫有毒氣體見圖2。

圖2 高溫有毒氣體

3)水資源污染。雨水的淋濾作用，使建筑垃圾經地表匯流、地下滲流，水資源發生污染。如果含有重金屬類、放射性、化學原料類有害成分，則會對水資源造成嚴重的污染。對人體健康造成很大的危害。

4)破壞城市軟環境，影響市容[16]。

建筑垃圾不及時清理，堆放在市內，堵塞交通，對城市市容、環境帶來很大的影響。

4 建筑垃圾資源化處理工藝分析

經統計分析，建筑垃圾的主要成份為：混凝土、磚塊、砂石、金屬、木材、玻璃、塑料、瀝青等，其中前五種成份占到垃圾總量的80%左右[17]。

研究建筑垃圾資源化技術工藝是解決此問題的根本性趨向。通過填埋、集中堆放、焚燒等粗放式方法預處理建筑垃圾，會造成嚴重的負面影響。通過表1可以看到，國外在建筑垃圾資源化利用方面技術很高。所以，學習國外的處理技術，選擇符合我國實際的建筑垃圾資源化處理工藝，才能實現其高效資源化。

4.1 生產環保型建筑材料

目前，建筑材料中，黏土磚仍是主要材料，但生產黏土磚需浪費大量土地資源，燒制此磚不僅耗煤量大，而且會造成空氣污染。調查發現，河南部分城市采用煤矸石做磚，加水泥等輔助材料處理，不用燒制，使煤矸石變廢為寶。因此，生產環保型建筑材料，可以利用各種垃圾，節約資源，保護環境。

4.2 再生集料

建筑垃圾中的混凝土、磚石等經研磨篩分后可作為再生集料的原料，分為粗集料和細集料[18]。粗集料可當做碎石直接用于地基加固墊層；細集料可用作混凝土砂漿。見圖3。

圖3 建筑垃圾資源化示意圖

4.3 制作夯擴樁

利用建筑垃圾作為填充材料，采用特殊工藝，制成DDC擠密夯擴樁，強度較大，但其適應地區范圍較小，主要適用于軟弱地基和松散地基的一種加固處理新技術。近年來，“DDC擠密夯擴型樁”施工技術廣泛應用于濕陷性黃土地區。單樁豎向承載力設計值可達500～700kN。經測算，該項技術較其他常用技術可節約基礎投資20%左右[19]。見圖4。

圖4 DDC夯擴樁

4.4 建筑垃圾填海工程

我國沿海地區海拔較低，加之全球氣溫的升高，海平面也相應上升，沿海城市的陸地面積逐漸變小。建筑垃圾作為填海的原料是最好的選擇，但必須對建筑垃圾進行分撿、破碎、篩分、清洗除污處理，通過堆載預壓進行填海造陸。填海處理區，應作好軟土固結排水系統。從工程技術、成本角度考慮，應盡量就地取料。

5 建立建筑垃圾管理體系

所謂建筑垃圾管理體系，是實現建筑垃圾最小化、資源化目標的保障[20-21]。

5.1 法律、行政監督系統

從立法、監管等方面完善建筑垃圾管理[22]，彌補了現狀監管體制下多部門多領導、責權不清的缺陷。應將行政監管嵌入各建設項目整個環節當中，嚴格控制建筑垃圾的產生。從保護城市環境理念轉變為具體的以建筑垃圾資源化為核心。將法律與行政監督相結合，形成有效的行政監管機制。

5.2 電子商務系統[23-24]

運用現代電子信息技術，對建筑垃圾的產生、清運、處理等全過程實施動態監控。科學規劃、合理布置建筑垃圾處理廠。

5.3 循環生產管理系統

通過對建筑垃圾處理工藝的研制開發和設備的改進，有效的提高建筑垃圾的重復利用率，實現與世界發達國家技術接軌。

5.4 經濟激勵機制[25]

實行經濟激勵機制，以激勵企業減少排放、提高資源循環利用率。通過減稅、補貼、信貸等調控政策，開發多元化的融資渠道，鼓勵金融機構向企業低息貸款，實現技術經濟可操作性。

5.5 宣傳教育系統[26]

通過政府部門、傳媒機構、行業協會和教育機構等開展建筑垃圾資源化宣傳教育活動，從小開始普及節約資源、垃圾資源化的知識，以增強人們保護環境的意識。建立公眾監督機制，倡導市民對違法、違規現象的監督舉報。

6 結論

通過分析國內外對建筑垃圾資源化技術研究現狀，我國在這方面較為落后。面對建筑垃圾所帶來的嚴重危害，本文通過4種處理工藝，研究了建筑垃圾資源化的方法途徑，科學合理的綜合利用建筑垃圾，改善城市環境。倡導建立相關管理政策體制，充分發揮節約資源，保護環境的意識，實現建筑垃圾減量化、資源化。

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