建筑垃圾在道路建設(shè)中回收利用的可行性分析

作者：周增華

引  言

隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展速度的加快,城市建設(shè)從外延式開發(fā)與大規(guī)模舊城改造并舉、住宅小區(qū)規(guī)?；ㄔO(shè)及道路的改擴(kuò)建，導(dǎo)致大量建筑垃圾急劇產(chǎn)生，說明我國建筑垃圾排放量高峰期已經(jīng)到來。目前，國內(nèi)處理建筑垃圾基本上仍停留在落后簡單的填埋式處理，由于建筑垃圾的不可降解性，填埋式處理將會給社會帶來災(zāi)難性的后果。據(jù)專家測算，堆放建筑垃圾需要大量地皮，每10 萬m3 的建筑垃圾至少需要6 萬m2 的堆放場地，一般臨時建筑垃圾堆放場地高度在3 m 左右，堆放場地還需要留有一定的面積用作道路、緩沖區(qū)以堆放分揀的其他垃圾等。簡單的處理方法對土地、人力資源的消耗十分巨大，運(yùn)輸成本高。且不說此舉耗用大量的可耕地和運(yùn)輸費(fèi)用，還會給環(huán)境造成長遠(yuǎn)的破壞。面對如此嚴(yán)峻的建筑垃圾成災(zāi)的局面，如何處理和利用越來越多的建筑垃圾，已成為各級政府部門和其他相關(guān)部門迫在眉睫、亟待解決的問題。

在未來30 年間，將出現(xiàn)“十大新興技術(shù)”，其中有關(guān)“垃圾處理”的新興技術(shù)被列為第二位。國際上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家正在積極探索將垃圾變?yōu)橐环N新資源并將其打造成一個新興的大產(chǎn)業(yè)，為之建立了一個以技術(shù)方法、科學(xué)和組織結(jié)構(gòu)的新模式，確保對主要廢棄物流動的控制和對大部分建筑垃圾的循環(huán)利用。其中，建筑垃圾在道路建設(shè)中的應(yīng)用是城市發(fā)展過程中首先要解決的問題。

1  建筑垃圾的國內(nèi)、外綜合利用現(xiàn)狀

1. 1  國外綜合利用現(xiàn)狀

建筑垃圾中的許多廢棄物經(jīng)過分撿、剔除或粉碎后，大多可作為再生資源重新利用。綜合利用建筑垃圾是節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)的有效途徑。在這方面，日本、美國和德國等發(fā)達(dá)國家進(jìn)行得比較早，提供了許多優(yōu)質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)和處理方法。由于對建筑技術(shù)、建筑習(xí)慣與材質(zhì)的偏好，資源回收再利用的情形略有差異。

1977 年日本政府制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》，并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠，生產(chǎn)再生水泥和再生骨料，生產(chǎn)規(guī)模較大的可加工生產(chǎn)100 t/ h 。1991 年日本政府又制定了《資源重新利用促進(jìn)法》，規(guī)定建筑施工過程中產(chǎn)生的渣土、混凝土塊、瀝青混凝土塊、木材及金屬等建筑垃圾，必須送往“再資源化設(shè)施”進(jìn)行處理.日本對于建筑垃圾的主導(dǎo)方針是:盡可能不從施工現(xiàn)場排出建筑垃圾;建筑垃圾要盡可能的重新利用;對于重新利用有困難的則應(yīng)適當(dāng)予以處理[1 ] 。

美國政府則制定了《超級基金法》，規(guī)定“任何生產(chǎn)有工業(yè)廢棄物的企業(yè)，必須自行妥善處理，不得擅自隨意傾卸”。從而在源頭上限制了建筑垃圾的產(chǎn)生量，促使各企業(yè)自覺的尋求建筑垃圾資源化利用途徑。美國住宅營造商協(xié)會正在推廣一種“資源保護(hù)屋”，其墻壁是用回收輪胎和鋁合金廢料建成的，屋架所用的大部分鋼料是從建筑工地上回收來的，所用的板材是鋸末和碎木料加上20 %的聚乙烯制成，屋面的主要原料是舊的報紙和紙板箱。這種住宅不僅積極利用了廢棄的金屬、木料和紙板，而且比較好的解決了住房緊張和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾[2 ] 。在荷蘭，建筑業(yè)每年產(chǎn)生的廢物大約為14 ×106 t ,大多數(shù)是拆毀和改造舊建筑物的產(chǎn)物(石塊、金屬、塑料和木材的雜亂物) 。

目前，已有70 % 的建筑廢物可以被再循環(huán)利用，但是荷蘭政府希望將這個百分比增加到90 %。因此，該國制定了一系列法律，建立限制廢物的傾卸處理、強(qiáng)制再循環(huán)運(yùn)行的質(zhì)量控制制度。荷蘭建筑廢物循環(huán)再利用的重要副產(chǎn)品是篩砂, 產(chǎn)量大約1 ×106 t/ a 。砂很容易被污染，其再利用是有限制的。為此，荷蘭采用了砂再循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，由揀分公司負(fù)責(zé)有效篩砂:依照它的污染水平分類，儲存干凈的砂，清理被污染的砂。

德國將建筑垃圾分成土地開挖、碎舊建筑材料、道路開挖和建筑施工工地垃圾,1997～2005 年各類建筑垃圾的再利用情況見表1 所列(德國聯(lián)邦環(huán)境基金會總部的建筑就是用了舊混凝土集料) [3 ] 。德國西門子公司開發(fā)的干餾燃燒垃圾處理工藝，可將垃圾中的各種可再生材料十分干凈地分離出來，再回收利用，對于處理過程中產(chǎn)生的燃?xì)鈩t用于發(fā)電，垃圾經(jīng)干餾燃燒處理后有害重金屬物質(zhì)僅剩下2～3 kg/ t ,有效地解決了垃圾占用大片耕地的問題。碎舊建筑材料主要用作道路路基、造垃圾填埋場、人造風(fēng)景和種植等。

表1  德國1997～2005 年各類建筑垃圾的再生利用率  %

垃圾類別	年  份
	1997	1999	2001	2003	2005
碎舊建筑材料	25	37	55	70	75
建筑工地垃圾	10	12	30	45	60
道路開挖垃圾	70	75	88	90	95

 

總之，這些國家大多施行“建筑垃圾源頭削減策略”，即在建筑垃圾形成之前，就通過科學(xué)管理和有效控制措施將其減量化。對于產(chǎn)生的建筑垃圾則采用科學(xué)手段，使其具有再生資源的功能。

1. 2  國內(nèi)綜合利用現(xiàn)狀

長期以來，我國的建筑垃圾再利用沒有引起很大重視，通常是未經(jīng)任何處理就被運(yùn)到郊外或農(nóng)村，采用露天堆放或填埋的方式進(jìn)行處理。隨著我國城鎮(zhèn)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，建筑垃圾的產(chǎn)生量也與日俱增。目前，我國每年的建筑垃圾數(shù)量已在城市垃圾總量中占有很大比例，成為廢物管理中的難題。我國于1995 年頒布了《城市固體垃圾處理法》,

但單一收費(fèi)方法并不能根本上堵住建筑垃圾的源頭，而且有必要進(jìn)一步完善建筑垃圾再利用的法律依據(jù)。政府部門一方面應(yīng)出臺一系列的優(yōu)惠政策，大力扶持建筑垃圾回收再利用這項(xiàng)新興的產(chǎn)業(yè);另一方面以《固體廢棄物污染環(huán)境防治法》等法律、法規(guī)建立起嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)問責(zé)制，進(jìn)一步強(qiáng)化全社會的環(huán)保意識。如上海、北京、深圳等城市在對建筑垃圾的回收

利用方面作了一些嘗試。

1990 年7 月，上海市第二建筑工程公司在市中心的“華亭”和“霍蘭”2 項(xiàng)工程的7 幢高層建筑施工過程中，將結(jié)構(gòu)施工階段產(chǎn)生的建筑垃圾，經(jīng)分揀、剔除并將有用的垃圾碎塊粉碎后，與標(biāo)準(zhǔn)砂按1 ∶1 的比例拌合作為細(xì)骨料，用于抹灰砂漿和砌筑砂漿。共計回收利用建筑垃圾480 t ,節(jié)約砂子材料費(fèi)1. 44 萬元和垃圾清運(yùn)費(fèi)3 360 元，扣除粉碎設(shè)備等購置費(fèi)，凈收益1. 24余萬元。

1992 年6 月，北京城建集團(tuán)一公司先后在9 萬m2 不同結(jié)構(gòu)類型的多層和高層建筑的施工過程中，回收利用各種建筑垃圾840 t ,用于砌筑砂漿、內(nèi)墻和頂棚抹灰、細(xì)石混凝土樓地面和混凝土墊層，使用面積約3 萬m2 ,節(jié)約資金4. 5 余萬元。近幾年，河北工專新興科技服務(wù)總公司開發(fā)成功一種“用建筑垃圾夯擴(kuò)超短異型樁施工技術(shù)”，在綜合利用建筑垃圾方面有了突破性進(jìn)展。該項(xiàng)技術(shù)是采用舊房改造、拆遷過程中產(chǎn)生的碎磚瓦、廢鋼渣及碎石等建筑垃圾為填料，經(jīng)重錘夯擴(kuò)形成擴(kuò)大頭的鋼筋混凝土短樁，并采用了配套的減隔振技術(shù)，具有擴(kuò)大樁端面積和擠密地基的作用。單樁豎向承載力設(shè)計值可達(dá)500～700 kN。經(jīng)測算，該項(xiàng)技術(shù)較其他常用技術(shù)可節(jié)約基礎(chǔ)投資25 %左右[4 ] 。

2  建筑垃圾應(yīng)用于道路建設(shè)的可能性

2. 1  建筑垃圾應(yīng)用于道路的適應(yīng)性

建筑垃圾是由碎混凝土、碎磚瓦及碎砂石土等無機(jī)物類構(gòu)成。其化學(xué)成分是硅酸鹽、氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫化物及硫酸鹽等。其具有相當(dāng)好的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、沖擊韌性、抗凍性及耐水性等，即強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好。建筑垃圾又具有相當(dāng)好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，其性能優(yōu)于黏土、粉性土，甚至砂土和石灰土[1] 。建筑垃圾透水性好，遇水不凍漲，不收縮，是道路工程難得的水穩(wěn)定性好的建筑材料。建筑垃圾顆粒大，比表面積小，含薄膜水少，不具備塑性。透水性好能夠阻斷毛細(xì)水上升，在潮濕狀態(tài)和環(huán)境下，建筑垃圾的基礎(chǔ)墊層，強(qiáng)度變化不大，是理想的強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的路用材料，如利用廢棄建筑混凝土和廢棄磚石生產(chǎn)的粗細(xì)骨料，可用于生產(chǎn)相應(yīng)強(qiáng)度等級的混凝土、砂漿或?qū)⒋旨?xì)骨料添加固化類材料后，也可用于道路路面基層。道路工程，具有工程數(shù)量大，耗用建材多的特點(diǎn)。耗材多，決定著道路工程的基本造價。因此道路設(shè)計的一項(xiàng)基本原則就是因地制宜，就地取材，努力降低工程造價。而建筑垃圾，具備其他建材沒有的優(yōu)點(diǎn):數(shù)量大、成本低及質(zhì)量好。因此，建筑垃圾的主要應(yīng)用對象，選擇應(yīng)該是道路工程。

2. 2  建筑垃圾應(yīng)用于道路需要解決的技術(shù)問題

(1) 建筑垃圾和雜填土的成分與分類指標(biāo)。對建筑垃圾種類進(jìn)行分類，進(jìn)行各類建筑垃圾的物理力學(xué)性能試驗(yàn);對雜填土的性質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，了解其成分，進(jìn)行指標(biāo)分類。

(2) 建筑垃圾和雜填土的處理方法。根據(jù)建筑垃圾和雜填土的分類性質(zhì)劃分結(jié)果，結(jié)合目前道路建設(shè)的施工工藝水平，通過試驗(yàn)尋找改善建筑垃圾和雜填土的性能，特別是適合路用性能的方法，主要解決:尋找合適的固結(jié)材料，在拌和試驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上，進(jìn)行處理后的建筑垃圾和雜填土初步物理力學(xué)性能試驗(yàn);尋找合適已知的路用材料，在拌和試驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上，進(jìn)行處理后的建筑垃圾和雜填土的初步物理力學(xué)性能試驗(yàn);總結(jié)試驗(yàn)結(jié)果，提出處理后的建筑垃圾和雜填土的路用性能室內(nèi)試驗(yàn)方案。

(3) 建筑垃圾和雜填土的路用性能試驗(yàn)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的處理方法，按照路用性能由低要求到高要求的試驗(yàn)研究步驟，對處理后的建筑垃圾和雜填土的路用性能進(jìn)行試驗(yàn)研究:根據(jù)找到的處理材料，提出試驗(yàn)采用的配方;根據(jù)提出的配方，進(jìn)行多配方的路用性能比較試驗(yàn)，性能試驗(yàn)主要包括下列的全部或若干:強(qiáng)度、水穩(wěn)定性及溫度穩(wěn)定性等項(xiàng)技術(shù)指標(biāo);根據(jù)配合比試驗(yàn)結(jié)果，分析處理后的建筑垃圾和雜填土的性質(zhì)改變情況，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價，對比分析出路用性能滿足使用要求情況，提出幾種可采用的配合比和設(shè)計參數(shù)，確定處理后的建筑垃圾和雜填土在道路工程中的使用部位。

(4) 建筑垃圾和雜填土的施工工藝。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的主要結(jié)果，結(jié)合目前道路建設(shè)的施工工藝水平，初步提出處理后的雜填土和建筑垃圾的施工工藝方案(包括質(zhì)量控制方法) ,重點(diǎn)突出城市管道線部位或附近的施工方法。

2. 3  建筑垃圾應(yīng)用于道路可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益據(jù)了解，建筑垃圾大多為固體廢棄物，一般是在建設(shè)過程中或舊建筑物維修、拆除過程中產(chǎn)生的。主要由土、渣土、散落的砂漿和混凝土、磚、打樁截下的鋼筋混凝土樁頭、竹木材、裝飾裝修產(chǎn)生的廢料等廢棄物組成。據(jù)有關(guān)資料介紹，在每1 萬m2 建筑的施工過程中，僅建筑垃圾就會產(chǎn)生500～600 t 。這樣，在我國加上舊城拆遷、建材工業(yè)所產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量每年就達(dá)數(shù)億噸[5 ] 。以韓國再生建筑垃圾中的骨料生產(chǎn)為例，計算回收建筑垃圾的經(jīng)濟(jì)效益。韓國每生產(chǎn)1 t 再生骨料的費(fèi)用為15 元人民幣，每噸建筑垃圾可生產(chǎn)出0. 7 t以上的再生骨料，再生骨料的售價根據(jù)骨料強(qiáng)度的不同，每噸約為30～80 元人民幣(這里以較低價30 元人民幣/ t 計算) ,再生骨料生產(chǎn)商每處理1 t 建筑垃圾要向建筑商收取約10～20 元人民幣的處理費(fèi)(按較低收費(fèi)20 元人民幣/ t 計算) ,這樣在再生骨料生產(chǎn)中每處理1 t 建筑垃圾帶來的利潤可計算如下:利潤= 0. 7 ×30 + 10 - 15 ×0. 7 = 20. 5 元(人民幣)通過計算，可見再生骨料的生產(chǎn)和利用，除了對環(huán)境保護(hù)具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義外，還具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

以上是韓國將建筑垃圾回收應(yīng)用于路面結(jié)構(gòu)的例子，在我國目前還沒有這樣的條件利用回收建筑垃圾，但是根據(jù)條件的不同將建筑垃圾應(yīng)用于路基，同樣可以取得較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3  結(jié)束語

建筑垃圾中絕大部分的東西可以轉(zhuǎn)化為再生資源和再生產(chǎn)品。建筑垃圾的再生利用技術(shù)以及相關(guān)法律、法規(guī)在國內(nèi)應(yīng)進(jìn)一步的完善和推廣，為提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境做出新的貢獻(xiàn)。