建筑垃圾资源化研究

李 雷 周晓燕 李 华 张 浩 姚婷婷 王 涛

(1陕西工程勘察研究院，陕西 西安710068；2重庆长安汽车股份有限公司，重庆400023)

随着我国城市化进程的快速发展，人们对生活空间、品质的要求越来越高,刺激了建筑业的发展。建筑业成为国民经济的发展和人民生活水平的改善的核心行业，但同时也带来了巨大的环境压力—建筑垃圾。王罗春在《建筑垃圾处理与资源化》[1]中指出,中国每年拆除建筑面积达2亿m2,年产建筑垃圾4亿t/年,已占到城市垃圾总量的25%～45%，严重影响城市生态环境，制约城市化发展。在这严峻的情势下，如何使建筑垃圾减量化、资源化，已成为我国亟待解决的重大问题。

1 建筑垃圾的概念

美国将建筑垃圾定义为[2]：“建筑结构在新建、翻修或拆除过程中产生的废物材料，主要包括砖、混凝土、石块、渣土、玻璃、塑料等”。

日本将建筑垃圾定义为[3]：建设工程副产物，包括再生资源和废弃物两类。其中，再生资源主要指建设工程中可以再生利用作为原材料使用的物质；废弃物主要指不能作为原材料使用的物质。

香港环境保护署[4]将其定义为：“任何物质、物体或东西因建筑工程而产生，不管是否经过处理或储存，而最终被弃置的剩余物料，统称为建筑废物。”

边远[5]认为：建筑垃圾是指在对建筑物或构筑物的建设、维修、拆除和装修的活动中产生的对建筑物本身无用或不需要的物料。

本文认为建筑垃圾指：建设、拆迁过程中产生的废弃物质，有的可以再次利用，有的不能被利用。即建筑垃圾可分为一次性垃圾、再生性垃圾等。

综上所述，目前对建筑垃圾的概念还没有明确统一，不同的国家和地区对建筑垃圾的界定都存在一定的差别。

2 建筑垃圾资源化程度分析

许多国家已经将建筑垃圾资源化程度作为其社会发展程度的重要指标，并产生了巨大的经济价值[6]。

(1)德国在利用建筑垃圾制造再生材料方面处于世界领先水平。早在10多年前，德国对建筑垃圾的再生利用率就达到40%，道路开挖废物的再生利用率达到90%[7-8]。据了解，德国有世界上规模最大的建筑垃圾处理厂，每小时可处理建筑垃圾1200t/h。

(2)美国建筑垃圾的综合利用可分为3个等级：第1级“低级利用”，现场分拣、一般性回填，占建筑垃圾总量的50%～60%；第2级“中级利用”，作为建筑物或道路的基础材料、建筑用砖等，约占其总量的40%；第3级“高级利用”，如将建筑垃圾还原成水泥、沥青等再利用[9-10]。

(3)日本对建筑垃圾再利用程度也处于世界领先水平[11-12]。日本早在1970年就制定了《废弃物处理法》；1977年率先制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，2000年制定了《建设再循环法》等许多与建筑垃圾资源化利用相关的法律、法规和制度。据有关资料报道，各国建筑垃圾利用水平见表1。

表1.各国建筑垃圾利用水平[13]

国内对建筑垃圾资源化研究较为滞后。目前，我国在这方面也正在吸取国外的技术经验并出台了相关的建筑垃圾管理政策与技术研究。

1980年至今，我国在建筑垃圾处理方面已制定了相关法律政策，如《城市建筑垃圾管理规定》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和一些地方性政策法规[14]。中国建筑材料科学研究总院承担国家“十五”科技攻关项目专题“建筑垃圾的循环再生及其应用技术研究”。1992年北京建筑工程学院研究了“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)占用空间，污染土地[5]。随着建筑垃圾的增加，垃圾堆放空间也在逐渐扩大。据估计,每1万t建筑垃圾约占用67m2的土地。建筑垃圾堆放到城市郊外，影响附近的土质，破坏土壤的结构，降低作物产量。见图1。

图1 农田建筑垃圾

2)空气污染[15]。建筑垃圾堆放状态下，在温度、水分等作用下，有机物质分解，产生有害气体；对空气有污染；有的垃圾在焚烧过程中产生有毒致癌物质，对空气造成二次污染。建筑垃圾高温有毒气体见图2。

图2 高温有毒气体

3)水资源污染。雨水的淋滤作用，使建筑垃圾经地表汇流、地下渗流，水资源发生污染。如果含有重金属类、放射性、化学原料类有害成分，则会对水资源造成严重的污染。对人体健康造成很大的危害。

4)破坏城市软环境，影响市容[16]。

建筑垃圾不及时清理，堆放在市内，堵塞交通，对城市市容、环境带来很大的影响。

4 建筑垃圾资源化处理工艺分析

经统计分析，建筑垃圾的主要成份为：混凝土、砖块、砂石、金属、木材、玻璃、塑料、沥青等，其中前五种成份占到垃圾总量的80%左右[17]。

研究建筑垃圾资源化技术工艺是解决此问题的根本性趋向。通过填埋、集中堆放、焚烧等粗放式方法预处理建筑垃圾，会造成严重的负面影响。通过表1可以看到，国外在建筑垃圾资源化利用方面技术很高。所以，学习国外的处理技术，选择符合我国实际的建筑垃圾资源化处理工艺，才能实现其高效资源化。

4.1 生产环保型建筑材料

目前，建筑材料中，黏土砖仍是主要材料，但生产黏土砖需浪费大量土地资源，烧制此砖不仅耗煤量大，而且会造成空气污染。调查发现，河南部分城市采用煤矸石做砖，加水泥等辅助材料处理，不用烧制，使煤矸石变废为宝。因此，生产环保型建筑材料，可以利用各种垃圾，节约资源，保护环境。

4.2 再生集料

建筑垃圾中的混凝土、砖石等经研磨筛分后可作为再生集料的原料，分为粗集料和细集料[18]。粗集料可当做碎石直接用于地基加固垫层；细集料可用作混凝土砂浆。见图3。

图3 建筑垃圾资源化示意图

4.3 制作夯扩桩

利用建筑垃圾作为填充材料，采用特殊工艺，制成DDC挤密夯扩桩，强度较大，但其适应地区范围较小，主要适用于软弱地基和松散地基的一种加固处理新技术。近年来，“DDC挤密夯扩型桩”施工技术广泛应用于湿陷性黄土地区。单桩竖向承载力设计值可达500～700kN。经测算，该项技术较其他常用技术可节约基础投资20%左右[19]。见图4。

图4 DDC夯扩桩

4.4 建筑垃圾填海工程

我国沿海地区海拔较低，加之全球气温的升高，海平面也相应上升，沿海城市的陆地面积逐渐变小。建筑垃圾作为填海的原料是最好的选择，但必须对建筑垃圾进行分捡、破碎、筛分、清洗除污处理，通过堆载预压进行填海造陆。填海处理区，应作好软土固结排水系统。从工程技术、成本角度考虑，应尽量就地取料。

5 建立建筑垃圾管理体系

所谓建筑垃圾管理体系，是实现建筑垃圾最小化、资源化目标的保障[20-21]。

5.1 法律、行政监督系统

从立法、监管等方面完善建筑垃圾管理[22]，弥补了现状监管体制下多部门多领导、责权不清的缺陷。应将行政监管嵌入各建设项目整个环节当中，严格控制建筑垃圾的产生。从保护城市环境理念转变为具体的以建筑垃圾资源化为核心。将法律与行政监督相结合，形成有效的行政监管机制。

5.2 电子商务系统[23-24]

运用现代电子信息技术，对建筑垃圾的产生、清运、处理等全过程实施动态监控。科学规划、合理布置建筑垃圾处理厂。

5.3 循环生产管理系统

通过对建筑垃圾处理工艺的研制开发和设备的改进，有效的提高建筑垃圾的重复利用率，实现与世界发达国家技术接轨。

5.4 经济激励机制[25]

实行经济激励机制，以激励企业减少排放、提高资源循环利用率。通过减税、补贴、信贷等调控政策，开发多元化的融资渠道，鼓励金融机构向企业低息贷款，实现技术经济可操作性。

5.5 宣传教育系统[26]

通过政府部门、传媒机构、行业协会和教育机构等开展建筑垃圾资源化宣传教育活动，从小开始普及节约资源、垃圾资源化的知识，以增强人们保护环境的意识。建立公众监督机制，倡导市民对违法、违规现象的监督举报。

6 结论

通过分析国内外对建筑垃圾资源化技术研究现状，我国在这方面较为落后。面对建筑垃圾所带来的严重危害，本文通过4种处理工艺，研究了建筑垃圾资源化的方法途径，科学合理的综合利用建筑垃圾，改善城市环境。倡导建立相关管理政策体制，充分发挥节约资源，保护环境的意识，实现建筑垃圾减量化、资源化。

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