建筑工程中再生材料應用探析

高 陽

(中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200082)

1 概述

我國正處于城鎮化建設加速期，如何有效地節約建造成本保護自然環境，使得工程建設具有一定歷史意義。基于此，筆者總結歸納廢舊建筑材料再生后應用到建筑工程中一些具體部位。需要說明的是，受再生技術手段限制，再生材料性能總體不如開采自然資源制成的原生材料，因此，本文所提到建筑工程部位均為安全性要求低，對建筑整體安全性不起到決定性作用的部位，這些部位可用再生材料替代原生材料，進而實現節材、節地、節源的目標。

2 再生混凝土材料應用

在建筑工程中，混凝土材料應用十分廣泛，從單一混凝土制品到混凝土外加其他材料產品，從混凝土平臺翻邊到同建筑等高的墻柱，種類眾多，應用廣泛。在這里，從混凝土小型砌塊及混凝土磚這兩種材料入手，闡述這兩種再生混凝土制品在建筑工程中應用到哪些具體部位。

2.1 再生混凝土小型砌塊應用

混凝土砌塊有多種，采用骨料及工藝不同，又可分為普通混凝土砌塊，輕骨料混凝土砌塊，蒸壓加氣砌塊等類型砌塊。從抗壓強度及砌塊密度來看，這些小型砌塊又可分為承重砌塊和非承重砌塊，這里主要闡述再生混凝土小型砌塊材料用于建筑非承重墻體和圍墻處。

2.1.1 再生混凝土小型砌塊應用于非承重墻體處

建筑非承重墻體主要起到分隔和圍護作用，通常采用混凝土小型空心砌塊或蒸壓加氣混凝土砌塊，不起到承擔荷載作用，對建筑整體安全性影響極小，對建筑整體隔聲、保溫及防水性能基本無影響，因此，在分隔和圍護墻體處，無須采用利用自然資源開采加工而成的原生材料，可以用再生混凝土小型砌塊來替代利用自然資源加工制成的混凝土小型砌塊。

2.1.2 再生混凝土小型砌塊應用于圍墻處

再生混凝土小型砌塊除了應用于建筑非承重處之外，還可應用于工程項目的邊界圍墻處。大部分圍墻結構形式為上部采用金屬隔墻，由型鋼或鑄鐵材料構成，下部為小型砌塊矮墻，少部分出于隱私需求，圍墻全部采用小型砌塊砌筑，但無論采用何種結構形式的圍墻，整體高度都較低。基于圍墻的結構形式及高度特性，采用再生混凝土小型砌塊不影響圍護、分隔及隱私保護的作用，所以，可使用再生混凝土小型砌塊來替代原生混凝土小型砌塊。

2.2 再生混凝土磚應用

混凝土磚同混凝土砌塊一樣，種類多，應用廣，這里主要講述再生混凝土透水磚應用在人行道處和再生混凝土實心磚應用于磚胎膜處。

2.2.1 再生混凝土磚應用于人行道處

人行道采用透水磚，可減少暴雨徑流，將地面水快速滲透進地表中，補充地下水，緩解城市熱島效應，起到平衡城市生態系統作用。從安全和穩固性考慮，人行道路上主要以人行為主，少數情況走自行車及手推車，小型車及其他車輛不會在人行道上通行，因此，對地面鋪裝所承受均布和集中荷載要求低，人行采用再生骨料混凝土透水磚應用于小區人行道路處安全可靠，完全可替代原生材料制成的混凝土透水磚。

2.2.2 再生混凝土磚應用于人行道處

再生骨料混凝土除了可以制成透水磚，還可以制成再生骨料混凝土實心磚，替代原生材料制成的混凝土實心磚胎膜。磚胎膜是用磚砌筑成的模板，替代木模板，用于定型澆筑的混凝土，通常應用于地下部位，如底板側壁、各類地下井坑及少部分難以拆除模板的地方。之所以采用磚胎膜是因為上述這些部位通常位于地下部分，都需要做防水處理，由于防水方式常規為迎水面防水，即外防水，需要在墊層上做防水層并將防水層先附著在磚胎膜上，以確保日后澆筑完混凝土之后，防水層能附著在混凝土墻的側壁上，起到迎水面防水作用，若采用常規木板作為模板，則防水層很容易受到木材質伸縮或潮濕變形而開裂，澆筑完混凝土側壁后，側壁外的防水層很可能處于開裂狀態，這樣，則極大影響地下建筑防水防潮需求，因此，磚胎膜用在地下部位做模板對于地下防水層形成起到很大幫助，而磚胎膜不起到承擔荷載的作用，只起到模板的作用，所以，采用再生骨料混凝土實心磚做磚胎膜完全可替代遠程材料制成的混凝土實心磚胎膜。

2.3 再生混凝土碎渣應用

混凝土材料是建筑工程中必不可少的建筑材料，如采用砌塊結構形式的建筑物，過梁、構造柱均為混凝土材料制成，使用混凝土的數量相對較少；如采用框架結構形式建筑，框架柱、框架梁、過梁、構造柱及導墻均為混凝土材料制成，使用混凝土的數量較大；如采用框架剪力墻及純剪力墻結構建筑，除了框架柱、框架梁、過梁、構造柱及導墻均為混凝土材料制成之外，許多橫、縱向墻體也采用混凝土制成，使用混凝土的數量巨大，簡言之，混凝土材料是一棟樓房必不可少的建筑材料。而在當今，我國正處于城鎮化建設高速期，土地資源有限，一些新建樓房建立在老、舊及廢棄建筑拆除后原址新建而獲得新的生機，但這些老、舊及廢棄建筑拆除后的混凝土材料數量巨大，因拆除后混凝土材料絕大部分是以碎塊及碎渣混合形式呈現，所以，這些拆除后的混凝土材料在一般建筑工程中難以再次發揮建造作用，通常被回收后運往垃圾填埋場，消耗大量的人力、物力、財力。但在道路工程中，需要很多不同粒徑的碎石及碎礫石，利用這些廢舊混凝土，經過回收，打碎等工藝，將拆舊后的廢舊混凝土材料變成不同粒徑的混凝土碎渣，以滿足道路工程中所需粒徑，應用于基礎和道路面層中。

2.3.1 再生混凝土碎渣應用于基礎中

碎石墊層是建筑基礎中的重要組成部分，位于混凝土墊層下方，壓入素土中，起到強化地基的作用，碎石墊層主要組成材料為級配碎石和素土，而碎石是通過開采礦山資源經過加工而制成，對這種不可再生資源來說是一種破壞性行為，而廢舊混凝土碎塊強度和密度高，通過回收、加工制成同級配碎石粒徑大小的混凝土碎渣，可替代開采自然礦山資源而加工制成的級配碎石，將同級配碎石粒徑大小的混凝土碎渣作為基礎墊層重要組成材料，這不僅對廢舊混凝土循環再利用起到一定經濟價值，更對自然資源起到保護作用。此外，同級配碎石粒徑大小的碎石混凝土不僅可應用于建筑工程的碎石墊層中替代級配碎石，還可以應用于道路工程中替代墊層中的碎礫石。因道路工程中，路基面積較大，采用碎礫石的數量也非常大，采用同級配碎石粒徑大小的混凝土碎渣作為替代品應用于墊層中，不僅對經濟效益起到明顯地提升作用，更對自然資源起到重要地保護作用。

2.3.2 再生混凝土碎渣應用于路面中

瀝青路面由粗、中、細式瀝青混凝土組成，主要成分為不同粒徑的混凝土由瀝青膠結而成。這種路面在小區、城市道路中應用范圍廣泛，對混凝土需求量較大，對密實度有一定要求。廢舊建筑中的混凝土碎塊及碎渣的數量較大，經回收加工后，可制成不同粒徑的混凝土碎渣以滿足瀝青路面所需的不同粒徑混凝土材料，將其替代經自然資源開采加工而成的原生混凝土材料，不僅促進循環經濟發展，更對節約資源，綠色建筑及可持續發展做出較大貢獻。

3 再生金屬材料應用

以混凝土為承重構件的結構類型中，金屬材料應用范圍有限，鋁、鋼、鐵為常用金屬材料，這里從鋁、鋼、鐵這三種材料入手，闡述這三種金屬材料在建筑工程中的應用。需要補充說明的是，鋼結構形式建筑類型中，鋼材應用量大，也很廣泛，但基于再生鋼結構形式建筑尚未得到應用的相關案例及相關數據，筆者在這里不再贅述。

3.1 再生鋁材應用

再生鋁是指以廢鋁作為主要原料，經預處理、熔煉、精煉、鑄錠等生產工序后得到鋁合金，相比較原生鋁通過開采鋁礦得到的鋁礦石鋁礬土，再通過電解槽提煉出的純鋁而言，其強度、硬度、韌性及抗氧化性相對差一點，但用在室內門窗，不受風吹、雨淋及日曬等室外環境影響，可替代原生鋁制成的門窗型材，起到隔聲、采光、分隔及觀察等作用。此外，從環保角度，我們應該鼓勵大量使用鋁制品及鋁合金，因為鋁是一種完全可以循環的原材料。2016年《國務院關于印發“十三五”生態環境保護規劃的通知》提出，到2020年，全國工業固體廢物綜合利用率提高到73%。2019年《關于推進大宗固體廢棄物綜合利用產業集聚發展的通知》再次強調，到2020年要建設50個大宗固體廢棄物綜合利用基地、50個工業資源綜合利用基地，基地廢棄物綜合利用率達到75%以上[1]。以2008年中國鋁業集團有限公司在青島建設20萬t的再生鋁工程為例，應用鋁制品及鋁合金材料符合國家發展循環經濟、創建資源節約型社會的要求，對資源綜合回收利用有良好的促進作用。

3.2 再生鋼鐵應用

再生鋼鐵是廢舊鋼鐵經過回收及加工處理后生產出來的鋼鐵產品，與開采鐵礦石生產而來的鋼鐵相比，再生鋼鐵含有微量非金屬雜質，抗壓和抗拉強度相對差一點，但可應用在無需過高抗拉及抗壓性能要求的景觀小品及圍墻處，再生鋼鐵可完全替代開采鐵礦石生產而來的原生鋼鐵。

1)再生鋼鐵應用于景觀小品處。景觀小品是景觀設計中對室外空間起到點綴作用的物品，包括建筑小品、生活設施小品及道路鋪設小品。景觀小品在室外環境中表現的種類眾多，包括雕塑、藝術裝置及垃圾箱等。這些種類的小品通常體量不大，占用空間小，在室外空間起到較小功能性作用，主要起美化環境及裝飾室外空間的作用，對材料自身性能或承受外界荷載要求不大，因此，采用再生鋼鐵材料作為室外景觀小品，可替代利用鐵礦石而制成的景觀小品。

2)再生鋼鐵應用于圍墻處。再生鋼鐵除了可應用于室外景觀小品處之外，還可應用于工程項目地界圍墻處。上文中提到，大多數圍墻結構形式為上部采用金屬隔墻，下部為砌塊矮墻，整體圍墻高度不大。上部圍墻通常采用鋼鐵材料制成，起到界限劃分作用，主要承擔自身跨度上的撓度變形、室外風荷載及由溫度引起的伸縮變化，受其他外界因素影響較小，要求鋼鐵材料承受外界荷載等性能較低，所以，再生鋼鐵材料可以替代原生鋼鐵材料用于圍墻上部結構。需要說明的是，再生鋼鐵不僅是一種可再生資源，還是唯一可以替代鐵礦石的原材料，與對自然開采的鐵礦石比較，使用廢舊鋼、鐵材料作為生產原材料加工生產可以減少對自然資源開采與保護及大幅度降低排放污染，對建筑工程綠色發展起到推動和促進作用。

4 再生玻璃應用

玻璃這種材料在垃圾處理中存在一定難度，相比以塑料為主的白色垃圾，其化學性質很穩定，在自然空氣環境中難以分解，通過土壤填埋的方式也很難降解，焚燒又會附著在爐壁上，影響焚燒效率，要經常停爐清潔，甚至停爐整修。因此，對于玻璃來說，最好的處理方式便是回收再利用。通過對廢舊玻璃回收，經過清洗，顏色分類，去除雜質等工藝可被再次利用，尤其是建筑玻璃，顏色種類和雜質少，經過回收和加工后可再次用于室內的門窗玻璃、玻璃磚、玻璃矮墻或玻璃隔墻，這些玻璃部件不受外墻玻璃風荷載及環境溫度變化影響，起到窗隔聲、采光、分隔及觀察等作用，可替代淘洗石英砂而制成的原生玻璃。

5 再生木材應用

在建筑工程中，廢舊木材所占比較小，且作為再生材料應用于建筑工程中范圍較小，筆者在這里簡單闡述再生木材的主要用途。破損嚴重的木質構件可作為木質再生板材的原材料，如不同密度的板材，應用于墻體或衛生間簡易隔斷墻體處，也可經回收物為作為墻紙的原材料，經打漿、過濾、凈化處理而成，但相對于原生木漿紙，該類紙的韌性相對比較弱，表面多為發泡或半發泡型。需要說明的是，對于尚未明顯破壞的木材，可通過簡單加工，直接替換改造建筑中破損嚴重的木質構件，減少對原生態木林砍伐，為樹木資源保護起到推動作用。

6 結語

建筑工程中采用再生材料，不僅節約自然資源，穩定國內資源，同時，也為綠色建筑發展，實現循環經濟及生態文明建設奠定堅實基礎。希望本文對同行設計師提供一定技術參考和依據。