溫州市建筑固體廢棄物再生資源的應用探討

楊思韓，黃偉明

（溫州設計集團有限公司，浙江 溫州325000）

0 引言

溫州市政府“大拆大整”、“大建大美”行動的聯動推進，打開了城市轉型和經濟轉型的廣闊空間，呈現出溫州發展的巨大潛力和美好前景。然而，在大拆大整過程中危舊建筑和違章建筑的拆除，形成了大量建筑垃圾，已經嚴重影響生態環境的質量。

伴隨著經濟發展，城市建設對于材料的需求急劇增加，而天然原材料的供給日趨緊張，建筑垃圾因其特殊的組成和性質，具有很大的資源回收潛力。但目前大部分建筑垃圾未經任何處理，便被施工單位運往郊外或鄉村，露天堆放或填埋，耗用大量征用土地費、垃圾清運費等建設經費，同時，清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境污染。因此，建筑垃圾的資源化利用已成為亟待解決的問題。

為了合理利用建筑垃圾，打造循環發展經濟，貫徹國家有關節能減排、環境保護和綠色建筑的技術經濟政策。本文就建筑固體廢棄物再生資源的特點和技術指標，及其可適用的具體部位和場合進行研究，以期能為溫州市及相關地區對建筑固體廢棄物再生資源在各類建設工程中的應用提供有益的思路。

1 再生產品的定義及分類

建筑垃圾指人們在從事建設、拆遷、裝修、修繕等建筑業的生產活動中產生的渣土、磚石、泥漿及其它廢棄物的統稱[1]。從建筑垃圾的來源和類別可以看出，建筑垃圾大多為固體廢棄物，一般是在建設過程中或投入使用后舊建筑物維修、拆除過程中產生的。溫州市現有的建筑固體廢棄物為原民房拆除，除建筑物中的混凝土、預制多孔板、燒結紅磚、玻璃和粉刷砂漿外，還有舊家具、廢舊衣料、木料、鋼筋、電纜、塑料等雜物。為了合理利用建筑固體廢棄物，先通過人工分揀分離出以上雜物，將雜物分類處理經過機械篩選、破碎、鋼筋分離、粒徑分類、清洗等流程后，建筑固體廢棄物可轉化為再生骨料，而混雜的生活垃圾等就分揀送至相應的處置點處理。

在我國，再生骨料主要用于取代天然骨料來配置普通混凝土或普通砂漿，或者作為原材料用于生產非燒結砌塊或非燒結磚。例如：采用再生粗骨料部分取代或全部取代天然粗骨料配置混凝土，已經在很多工程中得以成功應用，有些商品混凝土攪拌站已經專設儲存庫將再生骨料作為固定原材料；采用再生細骨料部分取代天然砂來配置建筑砂漿也有意見有不少工程實例；利用再生骨料生產非燒結砌塊和非燒結磚能夠消納更多的建筑垃圾，是我們目前建筑垃圾資源化利用的主力軍，全國已經擁有數十條生產線，相關產品也已經廣泛應用[2]。

因此，建筑固體廢棄物再生產品（以下簡稱再生產品）即是指以建筑固體廢棄物為原料制成的成型產品，或對建筑固體廢棄物進行一定處置程序后，達到相關標準，可以直接再應用到新建、改建、擴建建設工程項目中的物料。根據實際應用情況，再生產品可分為再生骨料、再生骨料混凝土、再生骨料砂漿、再生骨料水泥穩定混合料、再生骨料砌塊、再生骨料混凝土透水磚、植草磚等。由再生骨料制成的再生產品中，再生骨料取代天然骨料的質量百分比不宜低于30%，甚至可以達到100%。如果再生骨料摻量過低，配置技術實際上就與普通產品無區別，不能體現再生產品的技術內涵。

2 再生產品的特點及性能指標[3]

由于再生骨料的性能有別于天然骨料，其應用也有一定的特殊性。為了保證再生骨料應用的效果和質量，首先要對其特點及性能指標進行分析研究。依據浙江省德森再生資源科技有限公司對溫州市雙嶼營樓建筑固體廢棄物再生骨料送檢試驗數據及相關的研究，其性能指標如下：

2.1 再生骨料成分組成

現有的建筑固體廢棄物為原民房拆除，經過生產工藝流程形成再生骨料后，其成分主要為混凝土、磚塊、碎石、砂漿和少數木屑等雜質。

2.2 再生骨料的特點及性能指標

（1）形狀特點：再生骨料棱角容易脆裂，在混合料中壓實過程中極易發生破碎，采用顎式破碎后，針片狀顆粒甚至達到50%。從顆粒形狀上看，反擊式破碎及顎式破碎后再生骨料具有很差的顆粒形狀，不宜在道路工程中使用。通過微觀形貌分析，再生骨料中磚塊、砂漿、混凝土塊等顆粒表面有相當多的凸起，相對天然玄武巖，再生骨料有豐富的微觀表面紋理及表面構造。

（2）顆粒級配：級配一般為0～4.75 mm、47.5～10 mm、10～31.5 mm 三種級配，可以配置符合各類建設工程要求的級配。

（3）含泥量與泥塊含量：因生產過程中采用了振動篩網的方式，對直徑小于50 mm 的建筑垃圾材料經過振動平臺后進行處理。因此，再生骨料中含泥量與泥塊含量較少，其中泥塊含量平均約為1.2%，小于規范要求的3%。同時，再生粗骨料經過水洗后含泥量更少，與天然石料的潔凈程度相近。而再生細骨料的潔凈程度與原材料有很大關系，故建議再生細骨料（粒徑0～4.75 mm）僅在道路底基層及附屬工程構件中使用，其余部位不宜使用。

（4）有機質含量：采用燒失量法測試，將再生細骨料在砂浴鍋中加熱至550℃，測試4.75 mm 以下物質的有機質含量。測試結果顯示再生細骨料中有機質含量約為0.21%，遠小于規范要求的2%，符合在道路底基層及附屬工程構件中的使用要求。

（5）建筑成分分析見表1。

表1 再生骨料成分分析

磚塊和黏土的主要成分是SiO2、Al2O3以及少量的FeO3，兩者的礦物成分接近，磚塊在燒煉過程中主要礦物成分并沒有較大變化。天然巖石以CaO 和其它礦物成分為主，砂漿以SiO2和CaO 料為主，混凝土的成分主要由骨料材質及表面裹附的砂漿所決定，從混凝土礦物成分分析，混凝土的成分介于天然巖石與砂漿之間。因此，在再生骨料的主要成分中，混凝土、磚塊和砂漿的礦物成分差異較大。

（6）主要材料技術指標

如圖1 和圖2 所示，磚塊的吸水率為混凝土的4～5 倍，為砂漿的2～4 倍，為天然巖石的8～10倍。且磚塊和砂漿的自身密度遠小于天然石料。

圖1 材料的吸水率對比圖

圖2 材料的相關密度圖（單位：g/cm3）

根據試驗，摻有建筑固體廢棄物再生骨料混合料離散性大、規律性差，再生骨料摻量（尤其是磚塊和砂漿的含量）越大，則再生混合料的最佳含水量就越大，最大干密度就越小，試驗結果離散性也就越大。因此，再生骨料（特別是再生磚塊）的含量對再生混合料的性能影響顯著。再生骨料中各主要材料的技術指標見表2。

表2 再生骨料主要材料的技術指標

自然休止角和內摩擦角指標見表3。

表3 自然休止角和內摩擦角指標

（7）無側限抗壓強度與彈性模量

再生混合料中再生骨料摻量達50%和25%時，其抗壓強度平均是天然混合料的65%和70%，其彈性模量平均是天然混合料的69%和78%。因此，再生骨料的摻量越小，再生骨料中混凝土比例越高，則混合料強度模量就越高。

（8）劈裂強度與干縮性能

規律與抗壓強度基本一致，再生骨料摻量越小，再生骨料中混凝土占比越高，則混合料試件的劈裂及干縮性能就越好，可認為磚塊是再生骨料中影響抗裂與收縮性能的主要因素。

（9）疲勞性能

再生混凝土比普通混凝土有著更多的界面過渡區，組分也更加復雜。新舊的界面過渡區直接控制著再生混凝土在外力作用下的力學響應，影響了再生混凝土的破壞時間和極限荷載。因此，再生骨料摻量越小，再生骨料中混凝土占比越高，則混合料試件的疲勞性能就越好，但仍與天然骨料有一定的差距。

3 再生產品在建設工程中的應用

由以上論述可知，當前溫州市建筑垃圾所生產的再生產品具有吸水率高、物理性能不穩定的缺陷，在滿足安全和環保要求以及產品同等性能條件下，可在市政工程、建筑工程、景觀工程等建筑物、構筑物、鋪設物中的適宜部位應用。

3.1 市政工程中的應用

根據各再生產品的不同性能、參數及特點，可將再生產品應用于道路工程、給排水工程及各類附屬工程的相關部位。

（1）再生骨料可作為路基回填及管線溝槽回填料，其質量標準應符合相關規范要求。同時用作行車道范圍路基回填時，需通過試驗段加以驗證，相關參數確定后方可進行大面積實施。

（2）再生骨料水泥穩定層混合料適用于路面基層和底基層，并應符合路面基層的相關技術標準。在用于市政道路車行道基層時，應通過試驗段加以驗證，試驗段應設置在生產路段上，長度宜為200～300 m。

（3）再生骨料混凝土在市政工程中的適用部位及其常用強度等級宜符合表4 規定。

表4 再生骨料混凝土適用部位及常用強度等級

（4）再生骨料砂漿在市政工程中的適用部位及其常用強度等級宜符合表5 規定。

表5 再生骨料砂漿適用部位及常用強度等級

（5）塊材類再生產品作為砌體或鋪設物時，適用于市政工程中的道路工程、給排水工程、電氣工程和交通工程相關部位，其具體適用部位及其常用強度等級宜符合表6 規定。

表6 塊材類再生產品適用部位及常用強度等級

3.2 建筑工程中的應用

（1）再生骨料適用于建筑工程基礎底板找平層、地下室基坑回填、附屬工程溝槽回填及場地土方回填等，其質量標準應符合設計及相關規范要求。

（2）再生骨料混凝土適用于混凝土墊層或非結構受力部位，不宜用于建筑工程結構受力部位。同時應符合節省材料、降低能耗與保護環境的要求。

（3）再生骨料砂漿適用于各類建筑工程中的一般抹灰砂漿、砌筑砂漿，但不宜用于地面面層。并應符合以下規定：

a. 砂漿的品種選用應根據設計和施工等要求確定；b. 不同品種或不同規格的砂漿不應混合使用；c. 再生骨料砂漿較為適用于有保溫和隔聲等特殊要求的場合。

（4）建筑工程中的砌體塊材類再生產品主要有再生骨料砌塊（磚）、再生骨料混凝土小型空心砌塊、再生骨料非承重混凝土多孔磚、再生骨料承重混凝土多孔磚、再生骨料混凝土實心磚。除非承重混凝土多孔磚外，其余砌體塊材類再生產品均可用作砌筑建筑墻體，其結構設計應符合相關設計規范要求。砌體塊材類再生產品應用時，應采用預拌砂漿，砂漿強度等級應符合相關設計規范要求。

砌體塊材類再生產品非承重墻體所采用的砌筑砂漿或抹灰砂漿可分為M5、M7.5、M10 三個等級，并應與砌體具有良好的匹配性和粘結性。承重墻體的外墻傳熱系數應按相關質檢機構所提供的測定值采用；如無此值，可按砌體塊材類再生產品參數選用。同時，非承重墻體的防火性能按可砌體塊材類再生產品自身參數選用，墻體的耐火極限應符合現行建筑防火規范。

（5）再生骨料輕質隔墻條板主要用作工業、居住與公共建筑的非承重內隔墻，也可用作非承重管道井壁等。其生產、試驗及技術參數應符合相關規范要求。

3.3 景觀工程中的應用

根據再生產品的不同性能、參數及特點，可將其應用園林景觀工程中的地面工程、廣場、園路、人行道、登山道、排水溝及其它小型工程等。

（1）再生骨料可用于體育場、停車場、廣場、地下室頂板的土方回填及人行道、園路墊層。

（2）再生骨料混凝土可用于體育場、停車場、公園、廣場、人行道、園路的路基；綠化帶、人行道的路緣石；無結構受力要求的小品、雕塑等的制作。不得用于景觀水景、水池構件等涉水防滲部位和有結構受力要求的景觀構筑物。

（3）再生骨料砂漿可用于景觀工程構筑物、景墻等砌筑和抹灰。

（4）再生骨料砌體（磚）、再生骨料混凝土小型空心余土砌塊（磚）等砌體塊材類再生產品可用于景觀工程構筑物、室外圍墻、景墻、園路、廣場和樹池等處。

（5）再生骨料混凝土路面磚、再生骨料混凝土透水磚、再生骨料混凝土植草磚、再生骨料混凝土路緣石等鋪設物塊材類再生產品可用于景觀工程中路面、廣場、停車場、園路、人行道和登山道等處，其技術參數應符合相關規范要求。

4 再生產品的應用要求

用于以上各類建設工程時應對再生產品進行試驗，試驗指標滿足要求后方可使用。

（1）制備回填料的再生骨料，應對其泥塊含量、有機質含量進行檢驗。

（2）制備混凝土的再生粗骨料，應對其泥塊含量、吸水率、壓碎指標和表觀密度進行檢驗。

（3）制備混凝土和砂漿的再生細骨料，應對其泥塊含量、再生膠砂需水量比和表觀密度進行檢驗。

（4）制備水泥穩定再生骨料混合料，應對其壓碎值、針片狀顆粒含量、0.075 mm 以下粉塵含量、軟石含量、塑性指數、有機質含量和硫酸鹽含量進行檢驗。

（5）制備砌塊和磚的再生粗骨料，應對其泥塊含量和吸水率進行檢驗。

同時，應區分再生產品在各類建設工程中的不同應用情況，采取相應不同的施工質量及現行行業驗收標準和規范要求。

5 結語

建筑垃圾的資源化利用，既可以節約大量的城市土地、解決建筑垃圾所帶來的環境污染問題，提升城市市容市貌；也可以部分解決城市建設對砂石原料的需求、減少了山體開采規模。它是維持城市建設的動態平衡，進而實現城市建設、社會發展與自然生態環境協調的需要。

建筑固體廢棄物再生產品的應用部位和場合是多種多樣的，在滿足安全和環保要求以及產品同等性能條件下，我們應該積極地在各類建設工程進行廣泛應用。