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建筑材料循环利用的研究

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建筑材料循环利用的研究

发布日期:2018-05-11 作者: 点击:

旧城改造,新城兴起,城市面貌日新月异。但在拆除旧建筑产生的建筑垃圾和建筑物在施工过程中产生大量的建筑垃圾,加剧了土地、资源的紧张局面,已经严重影响到社会经济和生态环境的协调发展。综合利用建筑垃圾,变废为宝,实现建筑材料循环利用,是解决高能耗、高污染、高排放、低效益问题的重要措施,是节约土地、节约资源的重要途径,是发展循环经济、建设环境友好型和资源节约型社会的重要举措。是贯彻落实科学发展观、实现可持续发展、保护环境的必然要求。因此,把建筑垃圾作为一种重要资源来利用来认识。


  1 建筑材料循环利用的自然生态模式


  建筑材料循环利用,笔者认为应按自然生态模式,遵循循环经济“3R”(资源化、减量化、循环化)的原则,对建筑周期全过程进行监督管理,改变传统的建筑原料—建筑物—建筑垃圾的线性模式,形成建筑原料—建筑物—建筑垃圾———再生原料的循环模式,在建筑全过程中让原材料得到最大限度地合理、高效、持久地利用,并将其对自然环境的影响降低到尽可能小的程度,以获得最佳的技术、经济及社会效益。


  2 建筑材料垃圾的来源及种类


  建筑材料循环利用的核心是建筑垃圾的利用,建筑垃圾主要是指旧城改造过程中拆除旧建筑和建筑物在施工过程中产生的废弃物及二次装修的废弃物。从表 1 可见,建筑施工垃圾的成分有土、渣土、废钢筋、废铁丝和各种废钢配件、金属管线废料、废竹木、木屑、刨花、各种装饰材料的包装箱、包装袋、散落的砂浆和混凝土、碎砖和碎混凝土块、搬运过程中散落的黄砂、石子和块石等,这些材料约占建筑施工垃圾总量的 80%。不同结构形式的建筑工地,垃圾组成比例略有不同;施工管理水平不同,垃圾数量差异也很大。


  

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  3 建筑垃圾的管理及综合利用现状


  我国建筑垃圾的处理大体分为两类,一是未经任何处理的建筑垃圾进行直接填埋,约占 98%;二是进行轻度分拣出废金属、废混凝土,约占 2%。由于建筑垃圾基本上未经任何处理,便被施工单位运往郊外或乡村,采用露天堆放或填埋的方式进行处理,围城现象严重,不仅耗用大量土地及垃圾清运费,而且垃圾填埋会阻断土壤生物链,造成严重的环境污染,形成永久性危害。随着砂石骨料的大量开采,我们所面临的是资源枯竭和环境破坏,混凝土的可持续发展与水泥、骨料危机的矛盾逐渐凸显出来。因之加强建筑垃圾的综合利用迫在眉睫。是解决高能耗、高污染、高排放、低效益问题的重要措施,是节约土地、节约资源的重要途径,是实现可持续发展的必由之路。


  4 建筑材料循环利用的途径和方法


  4.1 建筑垃圾综合利用(表 2)


  建筑垃圾中的许多废弃物经过分捡、剔除或粉碎后,大多可作为再生资源重新利用,主要的有废钢筋、废铁丝、废电线和各种废钢配件等金属,经分拣、集中、重新回炉后,可以再加工制造成各种规格的钢材;废竹木材则可以用于制造人造木材;而大量的砖、石、混凝土等废料经破碎后,筛粉、干燥等工艺处理,然后用套筛将废混凝土碎块粒径控制在 5~20mm范围内,用作再生骨料代替部分或全部天然骨料可以代砂,用于砌筑砂浆、抹灰砂浆、打混凝土垫层等,还可以用于制作砌块、铺道砖、花格砖等建材制品;砖、瓦经清理可以重复使用;废砖、瓦、混凝土经破碎、筛分分级、清洗后,可以作为再生骨料配制低标号再生骨料混凝土用于地基加固、道路工程垫层、室内地坪及地坪垫层、非承重混凝土空心砌块、混凝土空心隔墙板或蒸压粉煤灰砖等。所以,我们要改变对建筑垃圾的传统观念和将其一扔了之的传统做法。


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  4.2 分级处理


  建筑垃圾综合利用大致可以分为三个级别:一是“低级利用”,如现场分拣利用,一般性回填等,占建筑垃圾总量的50~60%;二是“中级利用”,如用作建筑物或道路的基础材料,经处理厂加工成骨料,再制成各种建筑用砖等,约占建筑垃圾总量的 40%。三是“高级利用”,如将建筑垃圾还原成水泥、沥青等再利用(这部分利用的比例不高)。 对建筑垃圾也实行分类利用,承包商一般在工地内就将自身可利用的废金属、废砖石分离,其余则付费委托给建筑垃圾处理公司。在建筑垃圾综合利用场所内,对建筑垃圾实施二次分类、再生利用。


  4.3 “四化”管理


  纵观美国等发达国家对建筑垃圾的管理、研究、成长的全过程,基本上归结为“四化”的不断深化、完善的过程。所谓“四化”即建筑垃圾的“减量化”、 “资源化”、 “无害化”和建筑垃圾综合利用“产业化”。美国、新加坡对减量化特别重视,从标准、规范到政策、法规,从政府的控制措施到企业的自律行为,从建筑设计到现场施工,从优胜劣汰建材到现场使用规程,无一不是限制建筑垃圾的产生,尽量避免产生垃圾,鼓励和奖励建筑垃圾“零”排放。这种源头控制方式可减少资源开采、减少制造成本、减少运输、减少对环境的破坏,比长期实施的各种末端治理更为有效。


  4.4 环境效益和经济价值


  我国每年城市产出垃圾约为 60 亿吨,其中建筑垃圾为 24 亿吨左右,已占到城市垃圾总量的 40%。建筑活动消耗了人类所使用自然资源总量的 40%、能源总量的 40%,节能潜力可达 40%。随着建筑结构物的增多,建筑材料用量也相应的增大,而旧建筑物解体的量也就越来越多。据统计,工业固体废弃物中 40% 是建筑业排除的,废弃混凝土是建筑业排除量最大的废弃物。解放初建造的许多混凝土与钢筋混凝土结构物部分已进入毁坏阶段,城市改造建设也会拆除部分老的建筑与结构,解体混凝土今后会越来越多,其处理方法是一个很大的社会问题。若不加以利用,一方面会增加环境负荷,另一方面也是资源的浪费,将影响可持续发展。建筑材料循环利用,这就从源头控制方式可减少资源开采、减少制造成本、减少运输、减少对环境的破坏,达到节约土地、节约资源的重要途径,实现可持续发展,这比长期实施的各种末端治理更为有效。


  5 建筑材料垃圾循环利用的实例(以混凝土材料完全循环再利用为例)


  据有关人士统计,废弃混凝土块约占建筑垃圾的 40 %左右,而混凝土中骨料是构成其骨架的主要成分,约占混凝土总重量的 75 %以上,如何实现对现存废弃混凝土和未来混凝土循环再利用被看作是混凝土可持续发展的重要途径之一,具有既明显又可见的环境效益、经济效益和社会效益。所谓废弃混凝土完全循环再利用的概念类似于钢铁等金属材料一样,或者象纸一样,废弃以后可以作为制造混凝土材料的原料进行使用。完全循环利用是指将混凝土的胶结材、混合材料、骨料硬化后制成的混凝土废弃后,再次作为水泥生产原料、再生骨料等全部用于制造新的混凝土材料,如此循环往复,多次使用,实现混凝土材料的自身循环利用,最大限度地实现对自然资源的利用。混凝土材料完全循环再利用的处理方法(见图 1)。


  对解体混凝土的处理方法,一是开发能够消解、消化混凝土的技术,减少固体垃圾量,但此法不能将废混凝土作为一种资源加以利用,是对资源的浪费 ; 二是可将解体混凝土作为原料通过破碎、粉磨、锻烧来生产水泥 ; 三是可将解体混凝土破碎并筛分成粗细骨料,用以代替部分天然骨料来配制成混凝土即再生骨料混凝土,可节省天然的矿物资源,同时减轻固体废弃物对环境的污染。


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  5.1 用废弃混凝土制造混凝土再生骨料,混凝土结构废弃后,将混凝土块体进行破碎、筛粉、干燥等工艺处理,然后用套筛将废混凝土碎块粒径控制在 5-20mm 范围内,用作再生骨料代替部分或全部天然骨料。可节省天然的矿物资源,同时减轻固体废弃物对环境的污染再生骨料的物理性能,如堆积密度、视密度、含水率、粒径分布及粗骨料饱和面干吸水率。用废弃混凝土制备的再生骨料取代天然骨料配制混凝土,并测定混凝土的坍落度和硬化混凝土的强度,检查不同再生骨料比例对混凝土性能的影响。结果说明,再生粗集料掺量低于 50%时,对再生粗集料混凝土的 28 天抗压强度并无明显不利影响; 但随着再生集料掺量的增加,再生集料混凝土的塌落度和表观密度略有降低。实际使时,坍落度降低可以用掺加减水剂的方法或调整配合比的方法解决。由于废混凝土来源的多样性及成份的不稳定性,在使用再生粗集料要进行试验合理的比例,以保证工程质量。


  5.2 再生微粉的利用,再生混凝土经逐级破碎、 筛分而剩下的粒径小于 0.16 mm 微粉,若随意排放,也必然会对城市的空气及地面环境造成严重污染。因而,合理有效地利用有害于人类生存和生活的微粉,同样具有重大意义。水泥是普通混凝土中除水及外加剂、掺合料外用量最小,价格最高的成分,其价格约占混凝土总造价的 95 %以上。再生微粉若经过重新配料及“两磨一烧”工艺烧成的再生水泥,同样可以达到 GB17521999 各项指标的规定。 因此,可以通过这种微粉生产水泥,从而实现了混凝土材料的循环利用,这从资源再生和循环利用及降低环境负荷的角度出发,为人类与环境共生做出贡献。


  5.3 用废弃混凝土制备的再生骨料和再生微粉添加适量的水泥生产砌墙材料或透水路面砖,不但可合理有效地利用废弃混凝土,且产品强度和透水性能亦满足要求。由此可见,废弃混凝土的再生利用是水泥混凝土工业走向可持续发展的根本要求,是按照自然生态模式组成‘资源一产品一再生资源”的物质反复循环的流动过程,完成物质闭循环过程的要环节。从理论和技术实践上这个循环是可行的。废弃混凝土既可以作为生产生态水泥的原材料,也可以用于生产再生混凝土骨料,也可以生产砌墙材料或透水路面砖,以不同方式实现混凝土材料的自身循环利用。


  6 实现建筑材料循环利用的措施


  要想从根本上解决我国建筑垃圾存在的问题,实现建筑材料垃圾循环利用,应采取建筑周期全过程的管理模式。改变传统的建筑原料——建筑物——建筑垃圾的线性模式,形成建筑原料——建筑物——建筑垃圾——再生原料的循环模式。其措施:


  6.1 加大对建筑垃圾综合利用的扶持力度和积极开展建筑垃圾综合利用项目示范。


  6.2 坚持“三级利用”,实行“四化管理”。逐步建立建筑垃圾分类回收和余土调剂系统,除围海造地、基础填埋、场地平整等粗放利用外,注重建筑垃圾原深度回收利用,不断提高利用水平。


  6.3 加强工程施工过程的监管,大力推进建筑工业化。在建筑过程中坚决杜绝偷工减料、以次充好、随意更改设计方案等降低工程质量的现象发生,保证建筑物的质量和耐久性,减少不必要的维修、加固甚至重建工作。注意废料的直接再利用,例如碎砖、混凝土块等废料经破碎后,可以代砂,直接在施工现场利用,减少需要转移的建筑垃圾量。大力发展建筑工业化,广泛采用标准化的预制构配件、部品进行建设,推行一次装修、整体装修,全面推广应用预拌混凝土和预拌砂浆,减少建筑垃圾的产生,保护生态环境。改变传统落后的施工工艺,通过改进和采用先进的施工工艺,倡导并推进建筑楼宇的整体浇注、整体脱模新工艺,减少施工期间建筑垃圾产生量。


  6.4 加快研究建筑垃圾综合处理和利用技术。大力开发和推广节能降耗的建筑新技术和新工艺,减少建筑垃圾的产生。坚决淘汰污染环境、占用土地的建筑垃圾处理方式,加强建筑垃圾的回收利用,提高建筑垃圾的减量化、无害化、资源化、产业化、循环化水平。


  6.5 尽快制订相关法规,促进建筑垃圾循环利用的法律法规和制度,禁止填埋可利用的建筑垃圾,规定建筑垃圾必须进行分类收集和存放。


  6.6 和明确建筑垃圾综合利用归口管理部门。要建立机构,明确职责,配备人员,由一个部门牵头负责,其他各职能部门在各自职责范围内通力合作,把建筑垃圾综合利用作为一项系统工程、专项工作全力抓好。实践证明,实现建筑材料垃圾循环利用,我们要改变对建筑垃圾的传统观念和将其一扔了之的传统做法,变废为宝,把建筑垃圾作为一种重要资源来认识,来利用,大力推进建筑垃圾综合利用,实现经济效益、生态效益和社会效益的同步推进、协调发展。


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