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建築材料循環利用的研究

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建築材料循環利用的研究

發布日期:2018-05-11 作者: 點擊:

舊城改造,新城興起,城市面貌日新月異。但在拆除舊建築産生的建築垃圾和建築物在施工過程中産生大量的建築垃圾,加劇了土地、資源的緊張局面,已經嚴重影響到社會經濟和生态環境的協調發展。綜合利用建築垃圾,變廢為寶,實現建築材料循環利用,是解決高能耗、高污染、高排放、低效益問題的重要措施,是節約土地、節約資源的重要途徑,是發展循環經濟、建設環境友好型和資源節約型社會的重要舉措。是貫徹落實科學發展觀、實現可持續發展、保護環境的必然要求。因此,把建築垃圾作為一種重要資源來利用來認識。


  1 建築材料循環利用的自然生态模式


  建築材料循環利用,筆者認為應按自然生态模式,遵循循環經濟“3R”(資源化、減量化、循環化)的原則,對建築周期全過程進行監督管理,改變傳統的建築原料—建築物—建築垃圾的線性模式,形成建築原料—建築物—建築垃圾———再生原料的循環模式,在建築全過程中讓原材料得到最大限度地合理、高效、持久地利用,并将其對自然環境的影響降低到盡可能小的程度,以獲得最佳的技術、經濟及社會效益。


  2 建築材料垃圾的來源及種類


  建築材料循環利用的核心是建築垃圾的利用,建築垃圾主要是指舊城改造過程中拆除舊建築和建築物在施工過程中産生的廢棄物及二次裝修的廢棄物。從表 1 可見,建築施工垃圾的成分有土、渣土、廢鋼筋、廢鐵絲和各種廢鋼配件、金屬管線廢料、廢竹木、木屑、刨花、各種裝飾材料的包裝箱、包裝袋、散落的砂漿和混凝土、碎磚和碎混凝土塊、搬運過程中散落的黃砂、石子和塊石等,這些材料約占建築施工垃圾總量的 80%。不同結構形式的建築工地,垃圾組成比例略有不同;施工管理水平不同,垃圾數量差異也很大。


  

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  3 建築垃圾的管理及綜合利用現狀


  我國建築垃圾的處理大體分為兩類,一是未經任何處理的建築垃圾進行直接填埋,約占 98%;二是進行輕度分揀出廢金屬、廢混凝土,約占 2%。由于建築垃圾基本上未經任何處理,便被施工單位運往郊外或鄉村,采用露天堆放或填埋的方式進行處理,圍城現象嚴重,不僅耗用大量土地及垃圾清運費,而且垃圾填埋會阻斷土壤生物鍊,造成嚴重的環境污染,形成永久性危害。随着砂石骨料的大量開采,我們所面臨的是資源枯竭和環境破壞,混凝土的可持續發展與水泥、骨料危機的矛盾逐漸凸顯出來。因之加強建築垃圾的綜合利用迫在眉睫。是解決高能耗、高污染、高排放、低效益問題的重要措施,是節約土地、節約資源的重要途徑,是實現可持續發展的必由之路。


  4 建築材料循環利用的途徑和方法


  4.1 建築垃圾綜合利用(表 2)


  建築垃圾中的許多廢棄物經過分撿、剔除或粉碎後,大多可作為再生資源重新利用,主要的有廢鋼筋、廢鐵絲、廢電線和各種廢鋼配件等金屬,經分揀、集中、重新回爐後,可以再加工制造成各種規格的鋼材;廢竹木材則可以用于制造人造木材;而大量的磚、石、混凝土等廢料經破碎後,篩粉、幹燥等工藝處理,然後用套篩将廢混凝土碎塊粒徑控制在 5~20mm範圍内,用作再生骨料代替部分或全部天然骨料可以代砂,用于砌築砂漿、抹灰砂漿、打混凝土墊層等,還可以用于制作砌塊、鋪道磚、花格磚等建材制品;磚、瓦經清理可以重複使用;廢磚、瓦、混凝土經破碎、篩分分級、清洗後,可以作為再生骨料配制低标号再生骨料混凝土用于地基加固、道路工程墊層、室内地坪及地坪墊層、非承重混凝土空心砌塊、混凝土空心隔牆闆或蒸壓粉煤灰磚等。所以,我們要改變對建築垃圾的傳統觀念和将其一扔了之的傳統做法。


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  4.2 分級處理


  建築垃圾綜合利用大緻可以分為三個級别:一是“低級利用”,如現場分揀利用,一般性回填等,占建築垃圾總量的50~60%;二是“中級利用”,如用作建築物或道路的基礎材料,經處理廠加工成骨料,再制成各種建築用磚等,約占建築垃圾總量的 40%。三是“高級利用”,如将建築垃圾還原成水泥、瀝青等再利用(這部分利用的比例不高)。 對建築垃圾也實行分類利用,承包商一般在工地内就将自身可利用的廢金屬、廢磚石分離,其餘則付費委托給建築垃圾處理公司。在建築垃圾綜合利用場所内,對建築垃圾實施二次分類、再生利用。


  4.3 “四化”管理


  縱觀美國等發達國家對建築垃圾的管理、研究、成長的全過程,基本上歸結為“四化”的不斷深化、完善的過程。所謂“四化”即建築垃圾的“減量化”、 “資源化”、 “無害化”和建築垃圾綜合利用“産業化”。美國、新加坡對減量化特别重視,從标準、規範到政策、法規,從政府的控制措施到企業的自律行為,從建築設計到現場施工,從優勝劣汰建材到現場使用規程,無一不是限制建築垃圾的産生,盡量避免産生垃圾,鼓勵和獎勵建築垃圾“零”排放。這種源頭控制方式可減少資源開采、減少制造成本、減少運輸、減少對環境的破壞,比長期實施的各種末端治理更為有效。


  4.4 環境效益和經濟價值


  我國每年城市産出垃圾約為 60 億噸,其中建築垃圾為 24 億噸左右,已占到城市垃圾總量的 40%。建築活動消耗了人類所使用自然資源總量的 40%、能源總量的 40%,節能潛力可達 40%。随着建築結構物的增多,建築材料用量也相應的增大,而舊建築物解體的量也就越來越多。據統計,工業固體廢棄物中 40% 是建築業排除的,廢棄混凝土是建築業排除量最大的廢棄物。解放初建造的許多混凝土與鋼筋混凝土結構物部分已進入毀壞階段,城市改造建設也會拆除部分老的建築與結構,解體混凝土今後會越來越多,其處理方法是一個很大的社會問題。若不加以利用,一方面會增加環境負荷,另一方面也是資源的浪費,将影響可持續發展。建築材料循環利用,這就從源頭控制方式可減少資源開采、減少制造成本、減少運輸、減少對環境的破壞,達到節約土地、節約資源的重要途徑,實現可持續發展,這比長期實施的各種末端治理更為有效。


  5 建築材料垃圾循環利用的實例(以混凝土材料完全循環再利用為例)


  據有關人士統計,廢棄混凝土塊約占建築垃圾的 40 %左右,而混凝土中骨料是構成其骨架的主要成分,約占混凝土總重量的 75 %以上,如何實現對現存廢棄混凝土和未來混凝土循環再利用被看作是混凝土可持續發展的重要途徑之一,具有既明顯又可見的環境效益、經濟效益和社會效益。所謂廢棄混凝土完全循環再利用的概念類似于鋼鐵等金屬材料一樣,或者象紙一樣,廢棄以後可以作為制造混凝土材料的原料進行使用。完全循環利用是指将混凝土的膠結材、混合材料、骨料硬化後制成的混凝土廢棄後,再次作為水泥生産原料、再生骨料等全部用于制造新的混凝土材料,如此循環往複,多次使用,實現混凝土材料的自身循環利用,最大限度地實現對自然資源的利用。混凝土材料完全循環再利用的處理方法(見圖 1)。


  對解體混凝土的處理方法,一是開發能夠消解、消化混凝土的技術,減少固體垃圾量,但此法不能将廢混凝土作為一種資源加以利用,是對資源的浪費 ; 二是可将解體混凝土作為原料通過破碎、粉磨、鍛燒來生産水泥 ; 三是可将解體混凝土破碎并篩分成粗細骨料,用以代替部分天然骨料來配制成混凝土即再生骨料混凝土,可節省天然的礦物資源,同時減輕固體廢棄物對環境的污染。


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  5.1 用廢棄混凝土制造混凝土再生骨料,混凝土結構廢棄後,将混凝土塊體進行破碎、篩粉、幹燥等工藝處理,然後用套篩将廢混凝土碎塊粒徑控制在 5-20mm 範圍内,用作再生骨料代替部分或全部天然骨料。可節省天然的礦物資源,同時減輕固體廢棄物對環境的污染再生骨料的物理性能,如堆積密度、視密度、含水率、粒徑分布及粗骨料飽和面幹吸水率。用廢棄混凝土制備的再生骨料取代天然骨料配制混凝土,并測定混凝土的坍落度和硬化混凝土的強度,檢查不同再生骨料比例對混凝土性能的影響。結果說明,再生粗集料摻量低于 50%時,對再生粗集料混凝土的 28 天抗壓強度并無明顯不利影響; 但随着再生集料摻量的增加,再生集料混凝土的塌落度和表觀密度略有降低。實際使時,坍落度降低可以用摻加減水劑的方法或調整配合比的方法解決。由于廢混凝土來源的多樣性及成份的不穩定性,在使用再生粗集料要進行試驗合理的比例,以保證工程質量。


  5.2 再生微粉的利用,再生混凝土經逐級破碎、 篩分而剩下的粒徑小于 0.16 mm 微粉,若随意排放,也必然會對城市的空氣及地面環境造成嚴重污染。因而,合理有效地利用有害于人類生存和生活的微粉,同樣具有重大意義。水泥是普通混凝土中除水及外加劑、摻合料外用量最小,價格最高的成分,其價格約占混凝土總造價的 95 %以上。再生微粉若經過重新配料及“兩磨一燒”工藝燒成的再生水泥,同樣可以達到 GB17521999 各項指标的規定。 因此,可以通過這種微粉生産水泥,從而實現了混凝土材料的循環利用,這從資源再生和循環利用及降低環境負荷的角度出發,為人類與環境共生做出貢獻。


  5.3 用廢棄混凝土制備的再生骨料和再生微粉添加适量的水泥生産砌牆材料或透水路面磚,不但可合理有效地利用廢棄混凝土,且産品強度和透水性能亦滿足要求。由此可見,廢棄混凝土的再生利用是水泥混凝土工業走向可持續發展的根本要求,是按照自然生态模式組成‘資源一産品一再生資源”的物質反複循環的流動過程,完成物質閉循環過程的要環節。從理論和技術實踐上這個循環是可行的。廢棄混凝土既可以作為生産生态水泥的原材料,也可以用于生産再生混凝土骨料,也可以生産砌牆材料或透水路面磚,以不同方式實現混凝土材料的自身循環利用。


  6 實現建築材料循環利用的措施


  要想從根本上解決我國建築垃圾存在的問題,實現建築材料垃圾循環利用,應采取建築周期全過程的管理模式。改變傳統的建築原料——建築物——建築垃圾的線性模式,形成建築原料——建築物——建築垃圾——再生原料的循環模式。其措施:


  6.1 加大對建築垃圾綜合利用的扶持力度和積極開展建築垃圾綜合利用項目示範。


  6.2 堅持“三級利用”,實行“四化管理”。逐步建立建築垃圾分類回收和餘土調劑系統,除圍海造地、基礎填埋、場地平整等粗放利用外,注重建築垃圾原深度回收利用,不斷提高利用水平。


  6.3 加強工程施工過程的監管,大力推進建築工業化。在建築過程中堅決杜絕偷工減料、以次充好、随意更改設計方案等降低工程質量的現象發生,保證建築物的質量和耐久性,減少不必要的維修、加固甚至重建工作。注意廢料的直接再利用,例如碎磚、混凝土塊等廢料經破碎後,可以代砂,直接在施工現場利用,減少需要轉移的建築垃圾量。大力發展建築工業化,廣泛采用标準化的預制構配件、部品進行建設,推行一次裝修、整體裝修,全面推廣應用預拌混凝土和預拌砂漿,減少建築垃圾的産生,保護生态環境。改變傳統落後的施工工藝,通過改進和采用先進的施工工藝,倡導并推進建築樓宇的整體澆注、整體脫模新工藝,減少施工期間建築垃圾産生量。


  6.4 加快研究建築垃圾綜合處理和利用技術。大力開發和推廣節能降耗的建築新技術和新工藝,減少建築垃圾的産生。堅決淘汰污染環境、占用土地的建築垃圾處理方式,加強建築垃圾的回收利用,提高建築垃圾的減量化、無害化、資源化、産業化、循環化水平。


  6.5 盡快制訂相關法規,促進建築垃圾循環利用的法律法規和制度,禁止填埋可利用的建築垃圾,規定建築垃圾必須進行分類收集和存放。


  6.6 和明确建築垃圾綜合利用歸口管理部門。要建立機構,明确職責,配備人員,由一個部門牽頭負責,其他各職能部門在各自職責範圍内通力合作,把建築垃圾綜合利用作為一項系統工程、專項工作全力抓好。實踐證明,實現建築材料垃圾循環利用,我們要改變對建築垃圾的傳統觀念和将其一扔了之的傳統做法,變廢為寶,把建築垃圾作為一種重要資源來認識,來利用,大力推進建築垃圾綜合利用,實現經濟效益、生态效益和社會效益的同步推進、協調發展。


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