中国建筑垃圾的再生利用

时间:2008-02-26 16:42:49

中国建筑科学研究院建筑材料研究所所长、研究员 张仁瑜

1前言

在我国，建筑业是中国国民经济的支柱产业。中国GDP中约有5万6千亿元固定资产是靠建筑业来实现的，全国每年约有2万3千亿元的基本建设投入，占GDP的20%左右。

中国每一万m2建筑的施工过程中，产生建筑废渣500～600吨。按此计算，中国每年仅建设施工所生产和排出的建筑废渣就有4000万吨。

2我国及世界主要国家对建筑垃圾处理的法律法规

我国国家及地方政府出台的有关建筑垃圾处理的法律法规主要有：《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《城市建筑垃圾管理规定》、《城市市容和环境卫生管理条例》，以及《上海市市容卫生管理条例》、《上海市建筑垃圾和工程渣土处置管理规定》、《天津市建筑垃圾管理办法》、《西安市建筑垃圾管理办法》《深圳经济特区建设项目环境保护条例》、《深圳经济特区土渣管理办法》、《综合利用建筑垃圾大力发展循环经济》等。

香港政府通过立法管制废物,《废物处置条例》是管制废物的法例,监管范围包括废物的发收集、处置及废物进出口。针对工人减费意识薄弱,为此香港政府于1998年制定了“废物减少纲要计划”,于1999年2月成立减少废物委员会,专门负责建筑垃圾处理。

日本的《废弃物处理法》（1970）、《再生骨料和再生混凝土使用规范》（1977）、《资源重新利用促进法》（1991）、《再循环法》（1991制定，1997修订）、《推进废弃物对政策行动计划》（1994）、《建设再循环指导方针》（1998）、《推进建筑副产物正确处理纲要》（1998）《建筑工程用资材再资源化》和《由国家来推进采购环保产品等有关法律》（2000）、《推进形成循环型社会基本法》、《（改进）废弃物处理法》、《促进废弃物处理指定设施配备的有关法律》、《促进再生资源利用法》（2000）。

日本对建筑垃圾的指导方针是:①尽可能不从施工现场排出建筑垃圾；②建筑垃圾要尽可能的重新利用；③对于重新利用有困难的则适当予以处理。

东京在1988年对建筑垃圾的重新利用率已达到了56%。目前在住宅小区的改造过程中,已能实现建筑垃圾就地消化,经济效果显著。

到2006年，日本对建筑垃圾的重新利用率已高达95%。

美国政府则制定了《超级基金法》规定:“任何生产有工业废弃物的企业,必须自行妥善处理,不得擅自随意倾卸”。自1982年起，在ASTM C-33-82《混凝土骨料标准》中将破碎的水硬性水泥混凝土包含进了粗骨料中。大约在同一时期，美国军队工程师协会（Society of American Military engineers, SAME）也在有关规范和指南中鼓励使用再生混凝土骨料。

美国是较早提出环境标志的国家，鼓励建筑垃圾的再生利用,而对建筑垃圾的填埋处理收费较高。如美国在混凝土路面的再生利用方面成绩斐然,1984年至1985年间,仅八个州就拆除和再生混凝土路面160英里。近几年来,联邦和各州政府的有关部门制定了各种利用废料生产建材的计划。同时,美国还注重激发人们对废料利用的关心。

如美国的CYCLEAN公司采用微波技术，可以100%的回收利用再生旧沥青路面料,其质量与新拌沥青路面料相同，而成本可降低1/3，同时节约了垃圾清运和处理等费用，大大减轻了城市的环境污染。

德国是世界上最早推行环境标志的国家，德国的每个地区都有大型的建筑垃圾再加工综合工厂，仅在柏林就建有20多个。德国钢筋委员会1998年8月提出了“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”；法国利用碎混凝土和碎砖块生产出了砖石混凝土砌块，符合与砖石混凝土材料有关的NBNB21-001（1988）标准；英国颁布了英国标准指南6543《工业副产品及建筑与民用工程废弃物的利用》；北欧各国如丹麦、芬兰、冰岛、挪威、瑞典等于1989年实施了统一的北欧环境标志。

德国西门子公司开发的干馏燃烧垃圾处理工艺,可使垃圾中的各种可再生材料十分干净地分离出来,再回收利用,对于处理过程中产生的燃气则用于发电,每t垃圾经干馏燃烧处理后仅剩下2～3kg的有害重金属物质,有效地解决了垃圾占用大片耕地的问题。

丹麦在1989年与芬兰、瑞典等北欧国家实施了统一的北欧环境标志。丹麦政府

非常重视建筑垃圾的回收利用,建立了一个以技术、科学和组织结构,以及管理工具密切结合的联合系统,确保了对主要废弃物流动的控制和对建筑垃圾的循环利用。如今约有90%的建筑垃圾得到了重新循环利用。

3.建筑垃圾的分类

目前，对建筑垃圾的含义没有明确的定义，不过对不同结构类型的建筑物所产生的垃圾虽然各种成分及组成比例不同，但其基本组成是一致的。图1、表1和表2提供了建筑垃圾的一些基本数据。

图1 建筑垃圾的组成

表1 建筑垃圾分类和单位建筑面积产量

施工垃圾组成比例(%) 垃圾组成 砖混结构 碎砖(碎砌块) 砂浆 30～50 8～15 框架结构 15～30 10～20 框架剪力墙结构 10～20 10～20 占材料购买量比例 （%） 3～12 5～10 混凝土 桩头 包装材料 屋面材料 钢材 木材 其他 单位建筑面积产生施工垃圾量 (kg/m2)

8～15 / 5～15 2～5 1～5 1～5 10～20 15～30 8～15 5～20 2～5 2～8 1～5 10～20 15～35 8～20 10～20 2～5 2～8 1～5 10～20 1～4 5～15 / 3～8 2～8 5～8 / 50～200 45～150 40～150 / 表2 建筑垃圾分类和单位建筑面积产量

垃圾成分 沥青 混凝土 钢筋混凝土 泥土 岩石 碎石 木料 竹子 块状混凝土 砖 玻璃 其他有机物 塑料管 拆除垃圾 1.61 19.89 33.11 11.91 6.83 4.95 7.15 0.31 1.11 6.33 0.20 1.30 0.61 施工垃圾 0.13 9.27 8.25 30.56 9.74 14.13 10.53 0.30 0.90 5.00 0.56 3.05 1.13 砂 树木 固定装置 缆绳 金属 总计 按照建筑垃圾的来源不同可分类为： 1. 土地开挖：表层土和深层土；

1.44 0.00 0.04 0.07 3.41 100.00 1.70 0.12 0.03 0.24 4.36 100.00 2. 道路开挖：混凝土碎块和沥青混凝土碎块；

3. 旧建筑物拆除：砖和石头、混凝土、木材、塑料、石膏和灰浆、钢铁和非金属等；

4. 建筑工地垃圾：剩余混凝土、建筑碎料以及木材、纸、金属和其他废料等。

按照建筑垃圾的组分性质差异可分类为： 1. 惰性组分；

2. 非惰性组分按照建筑垃圾能否再生利用分类； 3. 可直接利用的材料；

4. 可作为再生材料或可用于回收的材料； 5. 没有利用价值的废料。

建筑垃圾的种类与不同时期的建筑结构及其要求、建筑材料生产供应能力、经济发展程度及社会消费水平以及与它们在建筑过程中及拆除后废弃物的组成不同有关，中国建筑经历了三个不同时期。

1949年以前，农村建筑以土坯、木排架、草屋面为主，少数用砖做墙、瓦做屋面，简单的木门窗。城镇建筑以烧结黏土青砖、木排架、烧结黏土青瓦为主，砌筑材料多半为石灰膏浆或石灰黄土泥浆。仅有少数大城市公共建筑及工业建筑用一些混凝土、钢筋混凝土、水泥砂浆。

1949年～1985年，开展了大规模工业项目建设，改造、发展城市，以工厂建设为主。城镇居住及办公建筑受当时经济水平及建筑生产水平所限，建筑多为

多层混合结构。在中小城镇及农村仍有不少使用石灰黄土泥浆。

1985年至今，改革开放后经济大发展，促进了建筑业的大发展，建筑标准水平的大提升，市场需求、建筑结构、建筑材料均产生了质的变化。除多层砖混结构外，大量发展了全混凝土现浇框架剪力墙结构、混凝土框架结构、钢结构等建筑材料品种迅速增加，增加了各类钢、铝、铜等金属材料及制品；PVC、PP、PE、PB、硅酮、聚硫、ABS、三元乙丙、氯乙烯、三聚氰胺、聚氨酯、聚碳酸酯制品、氟碳树脂等有机高分子材料及制品；玻璃纤维及其制品；蒸压灰砂砖、蒸压加气混凝土、陶粒及其混凝土、纸面石膏板等无机墙体材料；陶瓷墙地砖、卫生洁具、混凝土地砖、花岗石、大理石、页岩、玄武岩、壁纸、涂料等装饰装修材料。

4. 中国建筑垃圾处理现状

当前中国对建筑垃圾的处理中存在以下问题： 1. 建筑垃圾分类收集的程度不高； 2. 建筑垃圾回收利用率低；

3. 中国建筑垃圾处理及资源化利用技术水平相对落后；

4. 建筑垃圾处理投资少，法规不健全，建设工作者的环境意识不高； 5. 施工技术落后，大量的手工操作，是产生建筑垃圾的主要原因。 由于城市建筑垃圾处理的不当，严重影响了城市环境，主要表现为： 1. 占用土地，降低土壤质量； 2. 影响空气质量； 3. 对水域的影响；

4. 破坏市容、恶化城市环境卫生； 5. 安全隐患。

5. 中国建筑垃圾的综合利用

随着城镇化建设的加速发展，各类建筑垃圾的产生量也逐渐增多，如何处理和利用这些垃圾成为人们普遍关注的问题。消除城市建筑垃圾对环境的影响应着重从两方面着手。一方面，实行建筑垃圾减量化，即采取一系列的措施减少垃圾的数量，使得建筑垃圾的排放在总量上得到控制；另一方面，是搞好建筑垃圾的开发和利用。

5.1 建筑垃圾的减量化

第一，加强建筑施工的组织和管理工作，提高建筑施工管理水平，减少因施工质量原因造成返工而使建筑材料浪费及垃圾大量产生；

第二，加强施工现场施工人员环保意识；

第三，推广新的施工技术 ，提高结构的施工精度； 第四，优化建筑设计。 5.2 建筑垃圾的开发和利用

目前,需要利用建筑垃圾主要是1949年以前的建筑及1985年以前的部分建筑拆除所产生的垃圾及目前新建建筑开挖基坑、边坡所产生的土、石及建造过程中所产生的下脚料。

5.2.1 生产环保型砖块

经权威部门计算，与实心黏土砖相比，同样生产1.5亿块标砖，使用建筑垃圾制砖，可减少取土24万立方米，节约耕地约180亩；可以消纳建筑垃圾40多万吨，节约堆放垃圾占地160亩，两项合计可节约土地340亩。此外，在制砖过程中，还可消纳粉煤灰4万吨，节约标准煤1.5万吨，减少烧砖时排放的二氧化硫360吨。

南京工业大学用建筑垃圾制备环保免烧免蒸标准砖，各项性能均满足国家产品质量要求，除了100%利用建筑垃圾外，制砖成本仅为0.18元/块，而目前砖的市场售价为0.35元/块，其生产成本仅为市场售价的1/2。

上海市建筑构件制品公司1997 年开始利用建筑工地爆破拆除的基坑支护等废弃混凝土制作混凝土空心砌块，其产品各项技术指标完全符合上海市标准《混凝土小型空心砌块工程及验收规程》(DBJ08-2031993)。

2006年，河北邯郸32层金世纪商务中心所用的砖全部由建筑垃圾制造的环保砖。该工程不仅是邯郸市的标志性建筑，也成为中国建筑垃圾综合利用的里程碑。

5.2.2 生产再生骨料

建筑垃圾中的废混凝土块、废砖石、砂浆、渣土经破碎筛分和粉磨等一定的工序后都是作为再生骨料的材料来源。

中国对再生骨料混凝土的开发研究晚于工业发达国家，因此可以借鉴发达国家的先进经验。此前，中国数十家大学和研究机构开展了再生混凝土的研究，经过多年的系统研究，已形成成套技术，就是将解体混凝土和废弃砖瓦进行再生资

源化处理后，作为混凝土骨料、轻骨料，生产普通混凝土，这种再生混凝土强度达C30情况。

1990年7月，上海市第二建筑工程公司在市中心的“华亭”和“霍兰”两项工程的7幢高层建筑的施工过程中，将结构施工阶段产生的建筑垃圾粉碎后，与普通砂按1:1的比例拌合作为细骨料，用于抹灰砂浆和砌筑砂浆，砂浆强度可达5MPa以上,共计回收利用建筑废渣480吨。

1992年6月，北京城建集团一公司先后在9万m2不同结构类型的多层和高层建筑的施工过程中，回收利用各种建筑废渣840吨，使用面积达3万多m2，节约资金3.5万余元。

在合宁高速公路水泥混凝土路面维修中，就地和就近利用废弃混凝土再生骨料代替天然骨料配制再生混凝土，废弃混凝土的利用率达到了80%。

国道310线开兰公路水泥混凝土路面的大修工程将破损混凝土板轧成碎石重新利用，通过近几年的通车使用，路面状况一直保持较好。

1999年11月26日开始施工，至2000年春节前完成的205国道沙县青涌路段利用再生混凝土修复的水泥混凝土路面，修复效果良好。

2003年，襄樊在改造总标段16.8km的路面中，使用破碎混凝土面板作基层的路面共计14.2km，占总长度的84.5%。

5.2.3 利用于夯扩桩

利用建筑垃圾如平房改造下来的碎砖烂瓦、废钢渣、矿渣砖、碎石、石子等废物材料为填料，采用特殊工艺和专利施工机具，形成夯扩超短异型桩，是针对软弱地基和松散地基的一种地基加固处理新技术。

5.2.4堆山造景

天津市利用建筑垃圾“堆山造景”，占地约40万m2，利用建筑垃圾500万m。

6. 亟待解决的问题

建筑垃圾的利用不仅仅是个技术问题，要能真正有效地利用还牵涉到社会、经济、环境问题，是个系统工程，需要全社会的广泛参与。亟待解决的问题主要有下列5个方面：1.组织问题、2.处理问题、3.环境问题、4.经济问题、5.政策问题。

综合上述，建筑垃圾利用不只是简单地解决几个利用技术问题，要按系统工程的思路系统地解决问题。目前人们热衷的仅在技术层面上，而未涉及政策层面更没有认真的研究解决经济、市场层面的问题。建筑垃圾的利用是一项长期的艰苦仔细的工作，既要更多的热心人关注它又要各级政府部门、各企事业单位关心并大力支持，尤其要从工程设计、材料选用等源头上解决和减少施工现场建筑垃圾的产生和排放数量。