建筑垃圾的资源化利用

摘要：综合分析了国内外建筑垃圾的处理现状和工艺，介绍了建筑垃圾资源化处理方法和关键技术，并提出了我国建筑垃圾处理中亟待解决的问题。
关键词：建筑垃圾；资源化；开发利用
目前，我国城市每年产生垃圾总量约在4亿m3左右，其中建筑垃圾已达3亿m3，成为城市垃圾的主要来源。目前对垃圾的处理多采用堆弃或掩埋的方式，造成环境污染和占用大量土地，以每m3垃圾占地0.2m2计算，每年将占用土地12万亩以上，武汉市2002年的建筑垃圾约100万t。
发达国家大多实行的是“建筑垃圾源头削减策略”，即在建筑垃圾形成之前，就通过科学管理和有效控制将其减量化。对于产生的建筑垃圾则采用科学手段，使之具有再生资源的功能。日本将建筑垃圾视为“建筑副产品”，必须送往“再资源化设施”进行处理，重新利用率已达到50%以上。美国是较早提出环境标志的国家，50%沥青混凝土采用再生料，平均直接建设成本下降20%以上。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。
1建筑垃圾资源化技术
1.1建筑垃圾的形成
1.1.1旧城改造中拆除旧建筑产生的建筑垃圾
主要是各种碎砖块、混凝土块、砂浆、废旧木料等，而且数量巨大。通常拆除每m2所产生的建筑垃圾达0.5～1m3甚至更多。
1.1.2建筑材料生产过程中产生的建筑垃圾
主要是指为生产各种建筑材料所产生的废料、废渣；也包括建材成品在加工和搬运过程中所产生的碎块、碎片等。
1.1.3建筑物在施工过程中产生的建筑垃圾
在建筑过程中，每m3建材就会产生约5%～15%的垃圾。主要包括基础开挖的垃圾和废钢筋、废铁丝、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。
1.2建筑垃圾的处理工艺
不同类型的垃圾具有各自的最佳处理方式。开挖的垃圾一般粘土量大，其最经济、最有效的处理方式是就地回填利用，这种方式要求建筑施工设计中根据实际条件进行规划；对于拆旧形成的垃圾，我国上海等地的专业拆旧公司已经积累了一定的经验，在拆旧施工的同时就将不同回收加工方法的废物分检出，为各种废物的再加工创造条件；对于其他类型的建筑垃圾，文中参照文献[9]设计了图1的加工流程。
图1建筑垃圾的处理工艺
美国爱达华州一家房地产开发公司利用建筑垃圾建造了一幢330m2的住宅：墙壁用回收的轮胎和铝合金废料建造，屋架所用钢料从建筑工地上回收，板材为锯末和碎木料加上20%的聚乙烯制成，屋面、墙面由旧报纸、纸板箱构成。这种新型住宅荣获美国住宅营造商协会颁发的“住宅风格奖”，被正式命名为“资源保护屋”。日本将回收的建筑垃圾除去金属和砂土，加入熟石灰等，制成圆形的块状，供专用的垃圾发电炉使用。这种块状垃圾平均每kg产生的热量为普通标准煤的一半。
除金属、塑料、橡胶、木等具有的特殊回收利用价值外，建筑垃圾主要的再生利用途径是作为制砖或混凝土原料。
1.3建筑垃圾资源化技术重点
1.3.1新型墙材技术
(1)建筑垃圾分选及预均化技术；研制或选择高效的分选设备和合理的工艺流程，使分选和预均化过程能更经济、有效地进行。(2)建筑垃圾再生的物理特性的研究，如：破碎后的粒度分布、容重、孔隙率及吸水率等。(3)采用再生集料混凝土的配比及设计方法、技术特点。(4)再生建材制品的物理力学性能和耐久性研究。(5)多孔型再生混凝土集料的改性研究，采取预吸附、预覆盖等措施降低集料的孔隙率和吸水率，改善建材制品的干缩性能。(6)生产工艺的优化，生产过程的自动化。(7)对建筑垃圾制新型建材制品制定合适的性能指标、施工规范等，做到既满足建筑施工要求，又能有效地推广新型建材制品。武汉理工大学与武汉城市环境工程有限公司通过技术合作与攻关，在上述技术领域获得一定突破。该公司将投资建设的10000万块标砖、5万m3再生集料的生产装置，每年可消纳武汉市近30万t的建筑垃圾，约占整个城区垃圾总量的20%左右，每年可实现销售收入约1600万元。
1.3.2再生混凝土技术
与天然岩石骨料相比，由建筑垃圾中砖石砌体、混凝土块循环再生的骨料，具有孔隙率高、吸水性大、强度低等特征，将导致现行骨料混凝土与天然骨料混凝土特性相差较大。
(1)用再生骨料新拌混凝土的工作性(流动性、可塑性、稳定性、易密性)将因孔隙率大、吸水性强而下降，因此其工作性与配合比设计、骨料精度、粒径等内在关系都会与天然骨料混凝土有不同。
(2)再生骨料混凝土硬化后的特性(强度、应力-应变关系、弹性模量、泊松比、收缩、徐变)都会与天然骨料有所不同。如再生骨料的多孔性会导致混凝土弹性模量减小，强度降低，刚度减小。吸水率高则必然会导致失水后混凝土干缩增大，徐变增大。
(3)再生骨料母材强度较低，如旧混凝土再生骨料在新拌混凝土中外面又由水泥石所包裹、天然骨料混凝土受压破坏时一般是在骨料和水泥石界面产生微细裂纹，裂纹互相连通扩大后，将导致混凝土破坏。在再生骨料混凝土中，最初的微细裂纹是出现在再生骨料和新水泥石界面处，还是出现在再生骨料中原骨料和原老混凝土界面处就很难确定。