建筑垃圾再生利用技术及适应性研究

□ 文/许 元 /

浙江广厦建设职业技术学院

建筑垃圾再生利用技术及适应性研究

Recycling Technology and Adap tive Research of Construction Waste

□ 文/许 元 /

浙江广厦建设职业技术学院

建筑垃圾的再生利用是今后建筑行业节能环保的重点领域，本文以循环经济理论为指导，在明确建筑垃圾分类及再生利用技术的基础上，对建筑垃圾的源头控制减少产生量，支持企业培育产业，强化环保认知，变资源浪费为资源再生等方面展开思考。

国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中明确提出“推行循环型生产方式，推进大宗工业固体垃圾和建筑、道路废弃物资源化利用。”并且把建筑垃圾综合利用列为循环经济的重点发展工程之一。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》文件中，节能环保是目前重点发展的七大新型产业之一，在环保产业资源循环利用领域，重点是废水、废气、固体废弃物的“三废”处理，其核心是将废弃物转变为可重新利用的资源及将再生资源转变为产品。虽然目前建筑垃圾资源化利用存在着政策法规不完善、管理监督不到位、技术偏理论少应用、利用企业少没有形成产业等诸多问题，但建筑垃圾循环利用有显著的社会效益、有巨大的市场空间，建筑垃圾的再生利用必将是今后建筑行业节能环保的重点领域。

一、建筑垃圾概述

建筑垃圾是由开挖地基和道路、拆除旧建（构）筑物、建筑施工、生产建材以及装饰装修而产生的废弃材料。主要包括五大类：一是废弃块渣料，包括废混凝土、废砂浆块、废砖瓦、废陶瓷、废石灰石膏、废玻璃、废砂石、废渣土等；二是废弃金属料，包括废钢筋和钢架、废钢门窗、废电线、废铁质材料等；三是废弃竹木料，包括废竹木、包装材料、废纸等；四是废弃化学料，包括废塑料管材、废塑料板材、塑料包装材料、废塑钢门窗、废沥青、废橡胶等；五是有毒有害废弃料，包括受放射性、重金属、有机物污染的建筑垃圾。建筑垃圾不仅成分种类多、性质复杂，而且数量巨大，据国家发改委文件，截止到2010年建筑垃圾的年产生量达8亿吨。由于建筑垃圾中金属料、竹木料、化学料等的回收与再生利用之间有较大的增值空间，它们在市场中已经形成了废品回收产业。废弃块渣料附加值低，相关再利用企业没有利润空间，现在由国家包揽处理，目前对其处置的主要方式是露天堆放和填埋。这种传统而简单的处置，占用大量土地、破坏土壤结构、污染水域环境、影响空气质量、破坏市容市貌、恶化城市卫生，对环境造成了广泛持久的影响。下面就以建筑垃圾中废弃块渣料的资源化利用为分析重点。

二、建筑垃圾再生利用技术分析

建筑垃圾的再生利用在国外发达国家起步早发展快，已经较为成熟。 近年来，我国在借鉴先进经验的基础上，已经在建筑垃圾资源化利用的理论和实验室研究方面开始一些基础研究工作，有少数地区在政府、研究单位、企业的共同努力下，根据当地的实际情况，通过个案工程的应用，开始探索具体的适合我国国情的建筑垃圾资源化利用技术和管理模式。

根据建筑垃圾处理手段和利用方式的不同，建筑垃圾资源化利用可以分为二级。初级资源化主要是比较直接的利用，关键工艺是分选技术与设备；高级资源化主要是生产建材原料，例再生骨料，进一步用于生产建材产品，关键技术再生骨料的特性和改性，再生建材的性能和耐久性，生产工艺优化和自动化。

1．建筑垃圾的初级资源化利用

废弃金属料回炉熔炼重新利用；废弃竹木料可以利用它的可燃性，进行焚烧以回收能量，还可以制造成刨花板、纤维板等木纤模压板；废弃化学料可以与植物纤维合成，制成防水防潮环保的可以代替木材的塑木复合材料。占建筑垃圾85%的废弃块渣料，应该是建筑垃圾资源化考虑的重点，废弃块渣料的初级利用，是简单破碎后，作为回填材料直接应用。例：道路地基填筑、建筑物低洼地基回填、夯扩桩填料、堤坝砌筑、堆砌造景、围海造田等。河北工专新兴科技服务总公司以废弃块渣为填料，开发成功夯扩超短异型桩施工技术。该项技术采用强夯工艺和减隔振技术，经重锤夯扩形成扩大头的钢筋混凝土短桩，此桩单柱竖向承载力设计值达500-700kN，用于软弱地基和松散地基的加固，经计算，该项技术较常规技术节约基础投资约20%。国外资料显示，建筑垃圾的回填应用，是目前建筑垃圾的主要应用之一，美国建筑垃圾利用率75%左右，其中现场直接回填利用量及道路和建筑基础建设利用量占到总利用量的50%～60%。

2．建筑垃圾的分选技术及设备

建筑垃圾分选是资源化利用的基础，分类到位，后期利用难度小，应用价值高。建筑垃圾量大质重，分选工艺应该以机械为主，人工为辅，可以根据资源化利用要求和建筑垃圾的特点合理选用组合不同设备。破碎是分选的第一步，德国是世界上对建筑垃圾回收处理时间最早的国家，目前国内的破碎设备大多数在引进德国先进技术的基础上创新发展而来，采用多级粉碎，破碎筛分一体化，一般有：固定式破碎筛分站、轮胎式移动破碎筛分站和履带式破碎筛分站等。根据实际情况，分选处理可以选择在施工现场、垃圾中转场、垃圾受纳场，再生利用厂等场所。建筑垃圾破碎后应根据不同材料的物理性质采用不同的分选工艺，金属料一般采用磁选，根据物质磁性差异通过磁性技术进行分拣，化学料、竹木料一般采用风选，根据材料的密度差异通过鼓风技术进行分拣，废弃块渣料的分选主要是根据颗粒的大小进行筛选。目前国内对建筑垃圾中废弃金属料、废弃化学料、废弃竹木料的分选，还停留在由拆迁人员、拾荒人员手工分拣操作层面。目前，国内对分选装备的研发和生产还是空白。

3. 再生骨料及应用技术

再生骨料是由建筑垃圾中废弃块渣料破碎而成的颗粒，其中颗径大于4.75m m的颗粒叫再生粗骨料，颗径在0.075m m～4.75m m间的颗粒叫再生细骨料，颗径在0.075mm以下的叫再生微粉。从目前研究来看，再生粗骨料与天然骨料相比，吸水率提高127.6%，含水率提高270.0%，压碎指标提高42.0%，表观密度下降10.1% ，由于建筑垃圾成分复杂，且在破碎时颗粒内部产生了微裂缝，再生骨料与天然骨料相比性能有较大幅度下降。提高再生骨料的力学性能，通常从下面两个方向考虑，一是分离废弃块渣料中性能相对较高的混凝土块，单独收集、破碎成再生骨料，原生混凝土强度越高，破碎后再生骨料性能越好。二是破碎建筑垃圾时，通过机械磨削、加热磨损等物理方法，磨圆骨料的棱角，磨掉表面附含的砂浆；通过浸渍水泥、粉煤灰、水玻璃、Kim粉等浆液的化学方法，粘合微裂纹，填充孔隙，以提高再生骨料的性能指标。上述对再生骨料强化的方法，做为实验和个案应用已经可行，大规模生产还存在着操作和成本上的诸多困难。

再生骨料的用途决定了建筑垃圾处理的方法，根据目前的研究，再生骨料可以用于制备再生混凝土、再生砂浆制品、再生块体材料等。

再生骨料质量对再生混凝土的耐久性有较大影响，由于建筑垃圾废弃块渣料来源的多样性，经破碎、筛分、清洗生产的再生骨料，根据性能指标进行分类。我国技术规范规定，用于结构混凝土的再生粗骨料：Ⅰ类可用于配制各种强度等级的混凝土，Ⅱ类用于配制强度等级C40及以下的混凝土，Ⅲ类用于配制强度等级C25及以下强度等级的混凝土。用于结构混凝土的再生细骨料：Ⅰ类可用于配制强度等级C40及以下的混凝土，Ⅱ类用于配制强度等级C25及以下的混凝土。Ⅲ类再生粗骨料不宜配制有抗冻要求的结构混凝土，Ⅲ类再生细骨料不宜配制结构混凝土，再生骨料不能用于配制预应力混凝土。当再生骨料不符合现行分类标准规定时，经过试验试配验证能满足使用要求，可用于非结构混凝土。再生细骨料可以用于配制砌筑砂浆、抹灰砂浆、地面砂浆，用于地面砂浆时不宜用于地面面层。Ⅰ类可用于配制各种强度等级的砂浆，Ⅱ类用于配制强度等级M 15及以下的砂浆。Ⅲ类用于配制强度等级M 10及以下的砂浆，再生细骨料的取代率不宜大于50%。

再生块体材料是掺用了再生骨料用于承重或自承重墙体的实（空）心或多孔正六面体的砖或砌块。根据生产工艺的不同，可分为再生烧结砖、再生蒸养砖、再生混凝土砖。再生烧结砖，是以再生微粉及煤矸石等为原料经成型和高温焙烧而成，由于再生骨料塑性指标低，为保证制坯必需的塑性，一般要加入塑性材料，例：粘土，由于粘土一般取自农用土，易造成土地的退化和废弃，并且烧制过程能耗大易污染，背离国家节能降耗可持续发展方向，各地已经根据当地实际情况，出台控制烧结砖生产的政策。再生蒸养砖以石灰、再生细骨料等为主要原材料，与适量水搅拌，压制成型后，在高压养护或常压养护或自然养护中发生热合反应，生成硅酸盐类胶凝物质，形成较强的结构强度，是一种强度高、性能稳定的免烧砖，它适用于多层混合结构建筑的承重墙体，是一种优良的新型节能墙材产品。再生混凝土砖以水泥为胶结材料，再生骨料为集料，根据需要加入掺合料、外加剂，经料浆浇筑、振动成型、养护制成，它具备混凝土产品的特质，强度高、品种多、骨料利用面广而便于就地取材。其中，混凝土实心砖由于它容重大耗材多，现在已经在多地限制生产；加气或泡沫混凝土砖使用矿物微粒，轻质多孔、保温隔热，一般用于是非承重的填充墙，相对其它墙体材料它的价格较贵。再生混凝土多孔砖，与烧结砖形似，但性能优于烧结砖，产品强度等级易调整、施工简便是新型承重墙体材料。

三、建筑垃圾再生利用的几点思考

循环经济是在人、自然资源和科学技术组成的系统内，在资源投入、企业生产、产品消费、垃圾丢弃的全过程中，按生态系统物质要素环状流动方式建立的新型经济模式。循环经济指导下的生产活动以资源的充分利用为前题，实现污染的低排放以至零排放，保护生存环境，实现社会、经济与环境的可持续发展。“减量化、再利用、资源化”是循环经济的基本原则，对建筑垃圾来说，“减量化”是指在设计、施工、建材产品等生产过程中减少资源消耗和垃圾产生，是应该优先实施的原则；“再利用”是指将建筑垃圾的全部或部分直接作为产品或者经翻新后继续作为产品使用；“资源化”是指将建筑垃圾直接作为原料进行再生利用。循环经济理论指导下，建筑垃圾的循环利用不再是建筑垃圾产生后，再进行加工处理的末端回收利用，而是从源头控制开始，进行全过程的管理，充分利用。

1、源头控制，减少建筑垃圾的产生量

通过科学管理和有效的控制措施，在建筑垃圾形成之前，就使其减量化，可以采取的措施有：

一是提高建筑物的耐久性和平均寿命，英国建筑的寿命是132年，美国是74年，而我国只有30年，除了施工中提高质量，严防“楼歪歪”、“楼脆脆”、“楼倒倒”发生，保证建筑物的耐久性，更要杜绝随意拆建，树立规划的长期性和权威性，严禁“形象工程”、“政绩工程”，避免朝令夕改。迫不得已拆除旧建筑物时，以末端处理方式为分类原则，合理选择拆毁和解构程序，框架和门窗等可以直接利用的尽量保持原状；有毒有害部分预先拆除，单独处理，以减少有害物处理费用；优先考虑就地利用和回收，便于资源化处理实现分类收集。

二是从设计和选材开始，就应该采取减少建筑垃圾量的各项措施，例：优化建筑设计，选用尽可能减少垃圾量产生的设计方案，同时避免边设计、边施工、边修改；选用环保节能的建材，杜绝偷工减料、以次充好，增加材料的使用年限，选用材料考虑将来的维修和改造，以至将来拆除时的再生问题。

三是施工中要推广节能降耗的建筑新技术和新工艺，提高施工精度，避免修补带来的材料浪费、凿除产生的建筑垃圾。要加强施工现场管理，提高施工人员的节约意识，避免由于施工现场技术交底不详细，工人技术不过关而造成的返工，建筑材料预算不准确而造成的剩料，建材质量有问题、责任心不强、操作不当而产生的废料。

2、支持企业培育产业， 助推建筑垃圾的再利用

与天然骨料相比，再生骨料的制备增加了回收、运输及管理费用，在天然砂石价廉量大的情况下，再生制品企业没有利润空间，没有发展动力，所以国内建筑垃圾资源化利用的专业企业数量少规模小，年生产能力100万吨以上的企业不到20家，而德国上规模企业有200余家，在柏林就有20多家。要改变这一现状，国家要着力保障大力扶持。法律上明确规定，建设部2005年颁布了《城市建筑垃圾管理规定》，多地也制定了建筑垃圾处置的地方性规定，但是这些法规缺乏整体性和强制性，无法为进一步开展建筑垃圾再生利用提供法律上的保障，国家要尽快出台建筑垃圾处置的强制性条例、完善建筑垃圾利用环境污染控制标准、在建设项目环评内容中增加建筑垃圾处理内容等专项法律，政策上鼓励扶持，利用贴现拨款、低息和无息贷款等金融优惠政策，发挥财政资金的带动作用；通过增加填埋税、焚烧税、天然建材税等税种，减免再生利用企业的税费等税收倾斜政策，调控产业链的利益分配。经济上杠杆调节，提高天然砂石资源的使用价格，对建筑垃圾产生单位实行收费制度。技术上研究支持，研究机构与企业密切合作，共同研究开发适用于工业化生产的再生利用技术，为企业开展建筑垃圾循环利用提供技术支持。总之，要让垃圾产生者担责任、付代价，让建筑垃圾利用企业有利润、能生存，促进资源化利用向规模化、产业化方向发展。

3、强化环保认知，变资源浪费为资源再生

建筑垃圾的资源化综合利用是建设环境友好型社会的必然要求，通过宣传、措施、行动，让全社会了解建筑垃圾再生利用的重要性，让民众认识到建筑垃圾是可利用的城市矿产资源，是人类生存可持续发展的必然选择。国家在出台两项产品标准一项行业标准的基础上，全面制定利用建筑垃圾生产建材的生产标准和技术规范，资源化生产企业确保产品质量的基础上，力求品种更多样、性能更优越、销价更合理、使用更方便，使再生建材产品更有竞争力。政府部门要率先使用绿色建材产品，消除人们对再生材料的“不安全”“不环保”的种种顾虑，引导鼓励完善机制，提高全社会综合利用建筑垃圾的积极性。

略