王安学 李 婷
(山东省土木工程防灾减灾重点实验室, 山东 青岛 266510)
再生混凝土是指将废弃混凝土块经过破碎、清洗、筛分、级配得到的再生骨料,部分或全部代替天然骨料再加水及水泥等配制而成的再生骨料混凝土。最早的关于建筑垃圾回收以及再生混凝土的研究以及应用出出现在二战之后。前苏联学者 Gluzhge最早提出了将废弃混凝土合理粉碎用作混凝土骨料的设想并成功实践,到二十世纪七十年代,前苏联的废弃混凝土回收量已经达到4000万吨以上。
第二次世界大战使得日本某些城市产生了数量巨大的建筑垃圾,在战后的几十年里,日本政府非常重视并且鼓励对废弃混凝土再生利用技术研究与推广。在日本政府的倡导下,迅速在日本全国如东京、千叶、名古屋、大阪、京都等地建立了大量的废弃混凝土再生加工工厂,将废弃混凝土粉碎加工为再生混凝土骨料及相关材料,并制定出台了《再生骨料和再生混凝土使用规范》。之后日本有分别于1991年、1994年、1996年、2000年《资源重新利用促进法》、《再生资源法》等四部法律条文,并与1992年制定了建筑垃圾及相关建筑副产品再利用的五年规划,从制度和法律上推动了废弃混凝土回收和在生活凝土技术的发展和应用。
在日本各大城市中,日本的废弃混凝土利用率最高,在1988年已达到56%,在1995年,日本的废弃混凝土重新利用率已达到58%,2003年时已达到98%,这些废弃混凝土被回收后大多数经粉碎加工用于市政工程及道路工程的基础垫层。日本科学家还发明了一种施工现场可直接粉碎废弃混凝土成为骨料,并直接用于传送至搅拌机配制新的混凝土。再生骨料有严格的分类标准,非承重结构骨料分三类,再生的细骨料有两类。为了更好更规范的推广废弃混凝土再生骨料,日本分别针对用于承重结构和非承重结构的再生骨料和再生混凝土分别于2005年和2006年制定了分类标准。
在上世纪九十年代,欧盟国家的总体建筑废弃物再回收利用率仅为28%,但在随后几年,欧盟国家制定了关于提高废弃建筑物回收利用率的相关计划,并计划将回收利用率提高到50%~90%,为此德国最早推行了环境标志制度。德国在全国大多数城市都建有大型的综合加工厂用来回收加工建筑废弃物,如柏林就有二十多家。德国相关部门针对再生混凝土骨料制定了相关国家标准如《再生骨料的应用指南》,用来指导和规范再生骨料的生产以及应用。这些措施强有力的促进了建筑废弃物的回收利用以及再生混凝土技术的推广。
同德国相同,美国也比较早的推行了环境标志制度。在美国的主要公路中由有二十条使用了再生骨料;50%的州已经批准将废旧混凝土再生骨料用于公路的基层或者底层,在这些州中,有60%的州已经制定了完备的废弃混凝土再生骨料生产规程。与此同时,美国联邦政府出台了《超级基金法》,《超级基金法》中明确规定:“任何生产有工业废物的企业,必须自行处理,不得擅自倾卸”。这就为废弃混凝土的回收利用及再生混凝土骨料技术的发展提供了有效的法律保障。
荷兰和丹麦等国家自然资源匮乏,尤其是矿石资源和天然骨料,因此对建筑废弃物尤其是废弃混凝土的回收再利用十分重视。荷兰和丹麦也分别制定了相关的计划和生产标准。
Nisbet带领的团队统计并归纳总结了自2001年以来的欧盟国家以及其他十七个国家的废旧混凝土再生利用情况,主要包括建筑废料的产生量(百万吨/年)以及废气会凝土的回收利用率(%)。其具体数据如下:荷兰11/90、比利时7/87、丹麦8/81、美国136/54、英国30/45、加拿大11/42、澳大利亚5/41、芬兰1/41、欧盟180/28、瑞典2/21、德国59/17、法国24/15、意大利20/9、葡萄牙3/5、西班牙13/5、希腊2/5、爱尔兰1/5、中国100/5。由以上数据可知,中国。美国和欧盟产生建筑废料得最多,但美国的回收利用率却比中国及欧盟高得多。荷兰比利时丹麦的废旧混凝土利用率相当高。我国的建筑废料产量高,但回收利用率严重偏低。
综合来看,自上世纪70年代以来,荷兰和日本等发达国家的的再生混凝土技术发展迅速,在实际工程中的应用较多,比利时、丹麦、德国紧随其后,在再生混凝土的研究和应用方面近些年来发展迅速。这几个发达国家的爱生混凝土技术的进步以及使用的推广,一是靠科研的保障,二是国外制定了相关技术规范以及再生混凝土分类标准为再生混凝土的研究与应用提供技术支持;通过立法的形式形成配套的配套的法律法规,从而为再生骨料和再生混凝土技术的应用和推广提供了法律和制度上的保障。
我国是一个矿产资源丰富的国家,混凝土骨料的生产规模和数量居世界第一,并且在短期内骨料的供应依然会十分充足。但是随着环保意识的加强以及国家政策的引导,实现废物再利用保护生态环境已成为大势所趋,人们对再生混凝土技术的的应用和推广的关注日日增多。
我国的台湾和香港地区的废弃建筑物重生再利用技术发展较早,并且制定过相关的发展计划。台湾1999年的大地震产生了大量的建筑垃圾,为支持灾后重建以及处理各种建筑垃圾以及废料,政府组织相关专家进行科研论证并建立了处理的和研究的试点。通过这些试点以及后续的计划,在灾后重中,台湾的建筑垃圾回收率为80%,其中有30%的建筑垃圾被破碎为骨料用于道路基层的施工。我国香港地区每年产生建筑垃圾约为1400万吨,主要来自于城市改造以及拆迁,这下建筑垃圾大多数都用于填海造陆工程,但此后因为有可能威胁海洋环生态系统该做法遭到废止。此后,香港政府出台了一系列计划和政策,用于处理和消化建筑垃圾,并与2002年建立了建筑垃圾再生利用试点和计划,建筑垃圾再生骨料被用于市政工程居多,香港每天的建筑垃圾回收再利用量为2400吨/天。
我国内地对废弃混凝土的利用以及再生骨料的研究及应用相对较晚。自1997年至2006年建设部、科技部、交通部分别启动了关于再生骨料及废弃混凝土回收再利用的过个研究课题并取得了一定的成果。2088年汶川地震后,大量房屋倒塌并产生了大量的建筑废弃物,其中有大量的废弃混凝土,科技部将“地震灾区建筑垃圾的资源化利用和抗震示范性住宅的建设”列为时下急需研究解决的课题。2008年至2018年,分别在同济大学、青岛理工大学、北京工业大学召开了多次学术交流会议,对废弃混凝土回收利用以及再生混凝土骨料的研究方向及推广应用进行了讨论,对再生混凝土的技术研发和工程应用起到了极大地推到作用。
我国在再生混凝土方面正处于起步阶段,在技术上和制度上都存在一些不足之处。针对这些不足,提出以下建议:1.持续并且深入做好再生混凝土基础研究工作。2.进行工程试点比制定相关发展计划。3.以科研以及试点成果为依据,制定相关标准规范和法律政策,从制度和法律上推进再生混凝土技术的发展。
[1]张学兵.再生混凝土改性及配合比设计研究[D].湖南:湖南大学,2015年5月
[2]Vivian.W Y Tam.Comparing the implementation of concrete recycling in the Australian and Japanese construction industries.J Cleaner Production,2009:688