淺析綠色建筑可持續循環發展理念及工程實踐

文/楊澤萌 盧新發 何 為

隨著我國城鎮化進程的持續推進，城市與農村現代化更新對建筑行業提出了更高的要求。建筑行業在新建、改建與拆建建筑物過程將產生大量建筑垃圾。截至2020年底，我國建筑垃圾堆存總量高達200 億噸，約占城市固廢總量的40%，且資源化利用水平較低[1]。以往建筑垃圾以堆存或填埋為主要處理方式，不僅占地范圍大、影響市容市貌，而且產生的浸漬液會污染地下水，對人體造成潛在危害[2]。因此，需要在建筑行業引入可持續發展理念，以建筑垃圾資源化利用為中心，構建綠色建筑發展新理念。

建筑垃圾主要以廢棄混凝和碎石塊為主，通過多級破碎、篩分技術可生成不同粒徑的骨料，加工后的再生產品可重新用于建筑工程，實現建筑垃圾的閉環管理。隨著建筑垃圾再生制品產品標準和應用技術規程的逐漸完善，以及國家大力推行的建筑項目優先采用建筑垃圾再生制品等措施，再生建材將具有更好的市場應用前景。

1 綠色建筑可持續循環發展

建筑垃圾資源化將助力綠色建筑高質量發展。2013年發布的《綠色建筑行動方案》提出將在全國范圍內開展綠色建筑行動。2019 年修訂的《綠色建筑評價標準》作為行業指導文件，進一步助推我國綠色建筑發展的可持續性。當下“碳達峰、碳中和”政策的深入貫徹實施，對建筑行業提出了更高要求，綠色建筑將作為建筑行業碳減排的重要抓手。

傳統建筑材料能耗高，污染重，具有較大的節能減排潛力，推廣綠色建材是綠色建筑發展的重要支撐。2020年發布的《關于加快推進綠色建材產品認證及生產應用的通知》，進一步明確了推廣利用綠色建材的重要性。近年來，我國已在粉煤灰、礦渣生產水泥、高強混凝土、新型墻板等綠色建材領域取得一定成果，但目前對于建筑垃圾再生建材的關注度，認可度較低。我國建筑垃圾存量和產量巨大，資源化屬性賦予其潛在的開發價值。利用建筑垃圾再生骨料可生成預拌干混砂漿、再生混凝土、砌塊等高附加值產品。考慮到綠色建材對于節約自然資源，保護自然環境層面的要求，高附加值再生建材將逐步降低對自然資源的依賴，減少建筑垃圾堆存對環境造成的影響，利廢、環保等特性符合綠色建材要求。若高值化建筑垃圾再生建材納入綠色建材，將促使建筑垃圾資源化利用與綠色建材發展形成良性互動，形成市場引導機制，并激勵培育一批高附加值再生建材企業，實現“建材-建筑垃圾-再生建材”的行業內循環。如圖1 所示，綠色建筑可持續循環發展工藝流程圖將促進建筑行業永續發展。

圖1 綠色建筑可持續循環發展工藝流程圖

2 建筑垃圾資源化

建筑垃圾的資源化生產工藝主要依托“人工分揀-磁選-風選-多級破碎-多級篩分-資源化利用”等方手段[3]。根據建筑垃圾再生骨料的品質特性，通過調整原料和添加料的種類和配比，可獲得多元化的再生建材[4]。

截至目前，我國的建筑垃圾資源化利用示范已在北京、陜西、浙江等地形成工程試點。建筑垃圾資源化利用的項目概況、工藝特點、產品類型及優缺點等指標分析，如表1 所示。

表1 國內建筑垃圾資源化利用項目對比表

從表1 中可以看出，建筑垃圾資源化再生產品種類豐富，主要包括再生骨料、再生混凝土、再生磚和砌塊等建材產品。其中，生產預拌干混砂漿的項目較少。而在《綠色建筑評價標準》的要求中，建筑砂漿應采用預拌砂漿，并在滿足使用性能的前提下利用以廢棄物為原料生產的建筑材料。建筑垃圾再生干混砂漿作為優質的新型綠色建材，相比于傳統砂漿性質穩定，易于保證工程質量，而且能夠減少施工現場噪聲和粉塵污染，節約資源[8]。

3 工程實踐實例

3.1 項目概況

面對建筑垃圾堆存的突出問題，為推動建筑垃圾資源化進程高質量發展。江蘇某建筑垃圾資源化利用項目，結合市場背景，響應國家大力發展綠色建材要求，配套建設干混砂漿生產線。本項目處理規模為110 萬噸/年，并配套建有30 萬噸/年干混砂漿生產線，該生產線以建筑垃圾再生細骨料部分代替天然細砂生產干混砂漿。

本項目建筑垃圾處理線以拆除垃圾和裝修垃圾為主要原料，配套干混砂漿生產線以再生細骨料為原料代替天然砂石，并通過調整水泥、粉煤灰、水和細骨料的配合比生產不同類型的干混砂漿-砌筑砂漿、抹灰砂漿和地面砂漿等，從而構建綠色建筑可持續循環發展模式。

3.2 工藝流程設計

以建筑垃圾為原料制備干混砂漿的工藝流程如圖2 所示。建筑垃圾再生骨料烘干干燥后，采用篩分裝置將粒徑≥5mm 的粗砂去除，粗砂經砂頭的皮帶輸送機和斗提機輸送至粗砂倉回收備用；0-5mm 粒徑的合格細砂經斗提機輸送至概率篩，根據不同產品對粒徑的要求，將不同粒徑范圍的干砂分類分級送入中轉倉中備用，粉料、添加劑在對應倉庫中儲存備用。產品混拌系統將干砂、粉料和添加劑等計量后卸入混合攪拌機中進行混合，得到的干混砂漿產品經散裝機送入散裝罐車直接運往施工場地，或者經由斗提機送入成品倉儲存。

根據各部分的主要功能，以上流程可大致分為濕砂供給系統-物料烘干系統-提升系統-稱量系統-混拌系統-卸料散裝系統。干混砂漿生產線各系統主要裝置見表2 所示。

圖2 干混砂漿生產線工藝流程

表2 干混砂漿生產線主要裝置

3.2.1 濕砂供給系統

濕砂供給系統主要為后續資源化生產提供再生骨料，通過皮帶輸送機將筒倉區域生產、儲存的再生骨料輸送至烘干機上方。

3.2.2 物料烘干系統

烘干系統主要包括烘干機、高爐煤氣燃燒器、熱風爐、烘干收塵系統、粗砂篩分儲存系統等。物料的初始水含量為6-8%，利用熱風爐產生的熱煙氣進行烘干，烘干后的物料要求應滿足：水分＜0.5%、含泥量＜1%、細度0-5mm，產量為60 噸/小時。

烘干機采用三回程燃氣烘干機，烘干熱源采用高爐煤氣，過程中產生的灰塵采用布袋除塵器收集。干混砂漿要求骨料粒徑較小，為保證骨料粒徑的要求（0-5mm），采用篩分裝置去除粒徑≥5mm 的多余粗砂。粗砂篩分儲存系統包含一臺篩子和一座儲存倉，粗砂經皮帶機和斗式提升機運至廢料倉，收集后再回收利用。

3.2.3 提升系統

提升系統用于不同原料的提升和輸配，滿足粒徑要求的烘干骨料經過提升系統輸送至中轉砂倉，同時分料和添加劑也通過提升系統輸送至對應儲存倉。干砂提升系統主要包含斗式提升機、布袋除塵器、密封皮帶輸送機、電動滾筒、振動器以及附屬管路等。

3.2.4 稱量系統

主要完成進入混拌機的干砂、添加劑和粉料重量計量，分別對應干砂計量系統、添加劑計量系統、粉料計量系統。其中干砂計量系統包含溜管、干砂計量斗（精確度1%）、振動器、傳感器等；添加劑稱量系統包含螺旋輸送機、計量斗（精確度0.5%）、振動器、傳感器等；粉料計量系統包含螺旋輸送機、計量斗（精確度1%）、振動器、傳感器等。

經研究發現，用水量、再生粉料摻量和外加劑摻量對干混砂漿力學性能響影較大，所以合適的配料比至關重要[9]。因此，本項目中采用高精確度的稱量裝置，可特異性地調整產品的原料配合比，確保產品符合規范要求。

3.2.5 混拌系統

混拌系統主要用于將稱量好的原料混拌均勻，混合機混合容量為2.2m3/批。計量好后的干砂、水泥、粉煤灰和添加劑等原料，通過指令控制將原料同時送至混合機中攪拌混合，過程中產生的粉塵通過配套除塵器進行處理。本系統的主要設備為刀片式混合機，混合機配套獨立除塵器收集攪拌過程中的灰塵。為完成計量難度較大的添加劑投料，在混合機上還配置了人工投料斗。

3.2.6 卸料散裝系統

卸料散裝系統主要將混拌機產出的產品料以及產品倉中的產品料輸送出來，混合后的成品料可送入散裝罐車直接運往施工場地或者送入成品倉中儲存。

4 結論

建筑垃圾再生骨料制備干混砂漿是建筑垃圾資源化利用的主要途徑之一，干混砂漿具有便于運輸，綠色環保等優點，市場應用前景廣闊，同時可以緩解自然資源緊缺的現狀，具有良好的經濟效益和環境效益。

文章結合干混砂漿生產線的工程實踐應用，以建筑垃圾為原料，通過破碎、篩分等處理手段，通過調整再生細骨料、水、粉煤灰、水泥配比，制成砌筑砂漿、抹灰砂漿、地面砂漿等產品。通過精準的稱量系統進行稱量與配比，保證了可再生干混砂漿的品質。實踐項目在消納建筑垃圾的同時，提供了一種優質的再生建材，可實現建筑垃圾的閉環應用，是綠色建筑可持續循環發展的應用示范。