利用既有建筑改造处置装修垃圾

李伟豪，尹立新，王锐敏，章雨晨

(常熟理工学院 商学院，江苏 常熟 215500)

1 引言

随着城市建设与改造的提速，建筑垃圾污染和垃圾围城问题日益严峻。到2020年，我国建筑垃圾产生量将达到26亿t。装修垃圾是建筑垃圾的一部分，具有量大、组分杂的特点，装修垃圾处理与资源化的意义不亚于对整个建筑垃圾再生利用领域的研究。国大部分建筑垃圾是在没有经过任何处理的情况下直接采用露天堆放或填埋的方式进行处理[1]。事实上，建筑垃圾只是放错地方的资源，绝大多数建筑垃圾是可以作为再生资源重新利用的。

西方发达国家已建立了完善的建筑垃圾处理及再生利用的法律法规体系，建设了一条建筑垃圾处理回收利用的产业链。我国2016年11月通过了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，确立了建筑垃圾污染的三化原则即减量化、资源化、无害化，为行业的发展指明了方向。

然而，建筑垃圾处理中心占地广、对专业设备要求高，已逐渐成为各地区新建固废处理中心的首要障碍。此外，新建建筑垃圾处理中心又会产生大量新的建筑垃圾，同时施工过程中的许多项目又会对环境产生较大影响，从而让原本以环保为目的而大量回收建筑垃圾的做法事与愿违。因此，对既有厂房实施改建成为解决这一问题的最佳出路。为此应开展建筑垃圾综合处置利用示范工程建设,进行资源化处置加工，为长三角区域解决建筑垃圾问题树立标杆[2]。

2 设计方案

2.1 主要思路

新建厂房必然会占用大量的土地，在现阶段我国土地资源稀缺、占用耕地突出等问题的背景下，新建厂房已经不是一个明智的选择。然而合理的厂房改建措施即可避免上述问题，以达到保护环境绿色施工的目的。关于建设建筑垃圾资源化处理中心，传统的建设方案以新建固废处理中心为主，这种方案耗时长，需要更多的建设资金资源。新建厂房过程中涉及建筑施工、建材生产、建筑装潢以及部分新建项目涉及到的旧建筑物拆除带来的大量建筑垃圾的产生。

对既有建筑物数字化改造，采用BIM技术，对既有废弃的厂房进行改造，避免因新建厂房导致产生新的建筑垃圾从而规避了对环境产生二次污染的问题。同时参照装修垃圾的处置方案设计，研究了装修垃圾分选物的应用途径。

2.2 厂房改造建筑方案

本次厂房改建方案以某市废旧大型养猪场为原型，基于BIM可视化设计，在充分利用原有建筑的基础上，对建筑及主体结构进行改造。原养猪场房屋结构内部复杂，隔墙较多，有二层结构，不适合大型机具进出和固废处理设施正常工作，结合数字信息化技术建模用BIM软件做出如下调整：拆除原猪厂一层楼板，拆除内部隔墙挡板，只保留外部维护结构，在东侧面开一个大门以满足大型机具进出的需要，将原1层所有窗户作封窗处理，原2层窗户保留，出于环保目的，在房屋正面设防尘网，避免粉尘外扬污染空气(图1)。

图1 原养殖场外部三维图及改造后效果

2.3 厂房结构改造及加固方案设计

市场调研厂房改造方案涉及到的新增混凝土柱、屋架加固与该养猪场改建方案设计相似，其作法可指导废旧养猪场的改建。由于机械及运输要求原厂房的净空间和跨度需要改造。为满足处理装置净空的需要，需将原有一层梁板及部分柱拆除，拆除后的效果图如图2所示。

图2 改造后的厂房效果

运用数字化信息技术和PKPM受力分析软件对改建后的厂房进行了完整的力学分析并完成改造。改建项目加固的框架柱为钢筋混凝土柱，结合工程实际，对柱子弯矩较大的部分进行加固处理，增大框架柱的底部横截面面积，即浇筑混凝土配螺旋箍筋，最后对该方案进行了复核，可以达到使用要求。在框架柱加固完成、部分框架柱拆除后，基于对厂房受力结构的整体性研究，厂房框架无主要竖向荷载，水平风荷载需要考虑，同时由于框架柱的拆除，导致柱间距增大，需在主梁上另加钢桁架与柱相连，确保主体结构受力稳定。

3 装修垃圾处置及再生利用

3.1 装修垃圾处置方案

将装修垃圾破碎、筛分和分选最终得到产品是进行装修垃圾资源化的前提。结合厂房改建方案，将改建后的厂房作为装修垃圾处理基地，合理规划装修垃圾处理流程，建设装修垃圾处理流水线。

主要工艺流程：装修垃圾的筛分-装修垃圾的分选-筛分-再生利用。

筛分完成后直接由履带送入分选设备中，由于装修垃圾各种类之间质地差异大，在空气中的浮力和重力各不相同，可将其筛分并得到最终产物[3]。最终装修垃圾经上述破碎、筛分、分选后理论上可得到不同粒径的副产物，通过市场调研，确定装修垃圾的再生产物的利用方向。

3.2 装修垃圾筛分再生产物的利用

国内外专家学者主要针对建筑垃圾再生利用于道路基层、再生骨料、再生混凝土等建筑建材领域进行研究，而对于诸如建筑垃圾预处理及分选物的再生产物运用于生态农业、土壤改良、城市绿化行业等方向的研究和应用并不常见。结合上文关于装修垃圾处理流程、考察企业处理现状以及部分城市的实际情况，可预计建筑垃圾再生混凝土在中国有比较好的可实施性。

3.2.1 制作建筑材料成品

建筑垃圾通过筛分，提取其中5～20 mm小颗料碎砖，通过着色、外表面包裹后做成类似陶粒的轻质颗粒，可以用来做装饰物，也可单独加工不同规格的水泥板，将筛分出的砂石按照既有图案铺于板上，待凝固后冲刷呈现水泥露出砂石的特殊肌理，起到对墙面一定的装饰作用，同时由于这些物料的多孔性凹凸性也起到一定的吸音作用。批量生产形成一种特殊视觉、触觉效果的具有吸音作用的墙面功能型装饰 “砖”。

另外一种方案用于园林绿化上边的覆盖物。应用于盆景中覆盖土壤，阻止土壤由于过多浇水结块，阻碍了植物根部吸收氧气。同时起到美观的作用。

墙上的“盲线”。通常只有地面上有指引盲人行走的盲道，墙面的盲人无障碍设计有待开发。本项目想运用筛选出的建筑垃圾物料铺贴墙腰处，使盲人通过手指的触感，通过感受不同材质的不同排列，达到指引的作用。

随着建筑3D打印技术的发展，研发适用的3D打印材料成为当务之急。可以对微粉末进行改良，加入水泥等材料，用于3D打印材料。

3.2.2 用于处理淤泥或改良土壤

生活污水处理及河道疏浚会产生大量的淤泥，这些淤泥含水率高，难于工程应用。而解决方案是对其进行脱水处理，当淤泥含水率降低后，其流动性减弱，这时对其进行回收处置会变得容易许多，传统的淤泥脱水方案是用脱水机通过物理搅拌振荡和加药剂的方式使其脱水但这种处理方法效率低在机器搅拌振荡过程中又消耗更多的机械能导致能源浪费得不偿失。而考虑到细粉末颗粒小、孔隙大、吸附能力强的特点可考虑将其作为药剂加入淤泥中，经机器搅拌能更好的使淤泥脱水以达到节省能源、保护环境的目的。

笔者小组设想以细粉末为主加入其它颗粒制成改良剂，加入到绿化土中改善土壤pH值，同时为植物提供部分营养支持植被生长。

4 结论

该改造方案符合当下社会发展以及国家对绿色环保的要求，顺应了时代对绿色建筑潮流的号召，运用数字化技术对既有废弃厂房进行改造，节省了大量土地资。同时，针对装修垃圾处理回收多渠道再生利用，极大程度上缓解了环境的压力，变废为宝，为绿化行业、装潢行业和3D打印技术提供新的材料和技术，带来社会效益、经济效益以及环境效益。