建筑垃圾在道路工程中應用的經(jīng)濟性研究

徐興保 王 斌

(招金礦業(yè)股份有限公司，山東煙臺 265400)

近幾年，隨著城市化的迅速發(fā)展，道路的建設也加快了步伐，消耗了大量的建筑原材料;同時由于舊城改造、市政搬遷、道路擴建翻修和建筑施工等產(chǎn)生了大量建筑垃圾。根據(jù)青島市建筑垃圾的來源和數(shù)量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)［1］，青島市每年建筑垃圾產(chǎn)量達160萬t～200萬t，而且以每年5% ～10%的速度增長，對環(huán)境造成了嚴重的污染。如果將建筑垃圾回收并利用到道路工程中，不但可以減少環(huán)境污染，還可降低工程造價，具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。研究表明，建筑垃圾中各組分的物理特性和強度特性［2］以及再生制品的力學性能［3］均滿足道路工程的需要，但目前對建筑垃圾的經(jīng)濟性研究較少，制約了建筑垃圾在道路工程中的應用。

1 建筑垃圾應用于道路工程中的經(jīng)濟效益

建筑垃圾的組成成分主要有廢棄混凝土、磚瓦、渣土和砂漿等，占到全部建筑垃圾產(chǎn)量的90%以上，根據(jù)對青島市建筑拆除垃圾和施工垃圾的調查［2］，各組分的平均含量為:廢棄混凝土32%、磚瓦33.6%、渣土和砂漿23%。下面分析建筑垃圾各主要成分在道路工程應用中的經(jīng)濟性。

1.1 廢棄混凝土

大量研究表明，再生骨料基本性能及再生混凝土基本力學性能滿足普通混凝土的性能要求［4，5］，應用于道路工程是可行的;參考再生混凝土壽命周期過程的環(huán)境數(shù)據(jù)［5］，分析再生骨料與天然骨料在能源、資源和環(huán)境三方面的差額，主要參數(shù)見表1。

表1 天然骨料與再生骨料的原燃料、能量消耗和空氣污染物排放量［6］

以青島市能源價格為參考，柴油6.4元/L，煤1 500元/t;參照我國《排污費征收標準和方法》，對每噸廢棄混凝土收取25元排污費;對污染物的收費標準參考空氣污染物環(huán)境價值標準［7］。由表1分析可得，天然骨料與再生骨料在能源、資源和環(huán)境三方面差額為:

1)能源消耗差額:(6.45 －6.39) ×1.5+(4.54 －2.44) ×6.44=13.53 元。

2)資源消耗差額:利用1 t再生骨料將減少1 t天然骨料的開采，這部分的生態(tài)效益目前還沒有確切的計算方法。

3)環(huán)境成本差額:分析表1我們可得用1 t再生骨料代替1 t天然骨料可減少CO224.32%，SO227.2%，NOx45%，由生命周期環(huán)境成本法［8］和公式可得治理這部分有害氣體需花費:1.412 ×(7.18 ×0.023+0.05 ×8.00+0.009 ×6.00)=0.87元。其中，k為時間調整系數(shù)，k=1時為基準年(根據(jù)每年的貼現(xiàn)率，確定k的值);ELi為某種環(huán)境負荷量;UECi為該種環(huán)境負荷的單位成本;i為環(huán)境脅迫種類。此外，用1 t再生骨料代替1 t天然骨料可節(jié)省25元的建筑垃圾處理費。通過上述分析可得，用1 t再生骨料代替1 t天然骨料至少可獲得的經(jīng)濟效益為:13.53+0.87+25=39.4元，如果青島市建筑垃圾中的廢棄混凝土都得到有效利用，每年至少可獲得經(jīng)濟效益:160×0.32÷1.538 ×39.4=1 311.63 萬元。

1.2 廢磚

廢磚經(jīng)破碎篩分可作為再生細集料應用于道路工程中。曾路春［2］研究了在粗集料選擇廢棄混凝土、細集料選擇廢棄磚的情況下，經(jīng)過合適的配比，完全可以配制出滿足強度和工作性能要求的混凝土。根據(jù)細粒式破碎機的產(chǎn)量0.6 m3/h與電機功率5.5 kW，分析再生細集料與天然細集料在能源、資源和環(huán)境三方面的差額，主要參數(shù)見表2。

表2 天然細集料與再生細集料的原燃料、能量消耗和空氣污染物排放量［6］

分析表2可得，1 t再生細集料代替1 t天然細集料在各方面的差額為:

1)能源消耗差額:(6.11－4.54) －1.69×1.5=7.513 元;

2)環(huán)境成本差額:1.412 ×(1.53 ×0.023+0.017 ×8.00 －0.001 2 ×6.00)=0.23 元;

3)廢棄物處理費差額:25元。

通過上述分析可得用1 t再生細集料代替1 t天然細集料至少可獲得經(jīng)濟效益為:7.513+0.23+25=32.74元。如果青島市建筑垃圾中的廢磚都得到有效利用，每年至少可獲得經(jīng)濟效益:160×0.336×32.74=1 760.1 萬元。

1.3 渣土

我國對渣土作為道路基礎材料的研究比較多。溫文峰［9］研究了渣土在道路工程中的應用，研究表明，渣土再生料替代天然粘土制作出的石灰穩(wěn)定土滿足公路工程底基層材料的要求。下面分析渣土與粘土在能源、資源和環(huán)境三方面的差額，主要參數(shù)見表3。

表3 粘土的原燃料、能量消耗和空氣污染物排放量［6］

分析表3，我們可得1 t渣土代替1 t粘土可節(jié)省能源5.9×1.5=8.85 元;節(jié)省環(huán)境治理成本1.412 ×(13.06 ×0.023+0.071 ×8.00+0.016 ×6.00)=1.36 元;節(jié)省廢棄物處理費 25 元。即用1 t渣土代替1 t粘土至少可獲得經(jīng)濟效益:8.85+1.36+25=35.21元。如果青島市建筑垃圾中的渣土都得到有效利用，每年至少可獲得經(jīng)濟效益:160×0.23 ×35.21=1 295.728 萬元。

綜上所述，建筑垃圾各組分若得到有效利用，至少獲得經(jīng)濟效益:1 311.63+1 760.1+1 295.728=4 367.458 萬元。因此，建筑垃圾應用于道路工程中在經(jīng)濟上是可行的。而且，除了節(jié)約能源、資源和減輕環(huán)境負荷之外，還可節(jié)省填埋場建設費用。

2 建筑垃圾在道路工程中應用的實例

2.1 國外建筑垃圾應用實例

1)據(jù)美國聯(lián)邦公路局統(tǒng)計，美國現(xiàn)在已有超過20個州在公路建設中采用再生混凝土，26個州允許將再生混凝土作為基層材料，4個州允許將再生混凝土作為底基層材料。將再生混凝土應用于基層和底基層的28個州級機構中，有15個制定了關于再生混凝土的規(guī)范。2)在德國，再生混凝土主要用于公路工程。Lower Saxong的一條雙層混凝土的公路工程采用了再生骨料混凝土，該混凝土路面總厚度260 mm，底層190 mm厚采用再生混凝土，面層70 mm采用天然骨料配制的混凝土。

2.2 國內建筑垃圾應用實例

1)合寧高速公路［10］在路面維修中，舊地和就近利用廢棄混凝土再生骨料代替天然骨料配制再生混凝土用于道路，廢棄混凝土的利用率達80%，節(jié)約骨料的運輸費用117萬元～130萬元，節(jié)省廢混凝土占用土地費用67萬元～75萬元。

2)在上海世博園區(qū)用HEC固結渣土［11］成功的應用于新建道路路基加固、部分新建道路下基層和部分臨時施工通道基層，既降低了工程造價又保護了環(huán)境。

3 提高建筑垃圾在道路工程中應用的措施

為了提高建筑垃圾在道路工程中應用的力度，實現(xiàn)我國建筑垃圾減量化、資源化、循環(huán)化(簡稱3R原則)，必須加強以下幾方面的工作:

1)引入市場機制，制訂鼓勵和優(yōu)惠政策。對建筑垃圾處理廠實行減稅或免稅的政策，努力引導再生產(chǎn)品形成規(guī)?；a(chǎn)，降低再生產(chǎn)品的成本。2)大力推動建筑垃圾綜合利用技術和相關成套機械設備制造技術，使工藝流程既簡單合理又減少設備費用。3)深入理論研究，制定相應的技術規(guī)范(規(guī)程)和技術指標，包括設計規(guī)程、應用規(guī)范、施工和驗收標準等，保證再生混凝土工程的質量。4)加強施工組織和管理工作，提高建筑施工管理水平;加強施工人員環(huán)保意識;推廣新的施工技術，從源頭上控制建筑垃圾的產(chǎn)生。5)嚴格環(huán)保執(zhí)法，加強環(huán)境監(jiān)督管理。要按照“污染者付費、利用者補償、開發(fā)者保護、破壞者恢復”和“排污費高于污染治理成本”的原則，提高現(xiàn)行建筑垃圾的排放收費標準，促使建筑垃圾減量化、資源化，走上良性循環(huán)的軌道。

4 結語

分析表明，建筑垃圾作為新型節(jié)能材料應用于道路工程中在經(jīng)濟上是可行的。除此之外，既可減輕環(huán)境負荷，又可緩解天然骨料和粘土短缺等問題，加快生態(tài)城市和生態(tài)建筑的建設，符合節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的大方向。

［1］Sun Yue-dong，Zhang Peng.The recycling and applications of construction waste［J］.Construction technology development，2005(1):71-73.

［2］曾路春.廢混凝土作粗集料、廢磚作細集料制備再生混凝土的實驗研究［J］.新型墻材，2006(8):35-36.

［3］姜 南.建筑渣土的基本力學性能試驗研究［J］.山西建筑，2007，33(7):171-172.

［4］扈恩增.道路再生混凝土粗集料的路用性能研究［J］.鐵道建筑，2009(5):113-115.

［5］徐亦東，吳 萍，周士瓊.粉煤灰再生混凝土生命周期評價初探［J］.混凝土，2004(6):29-32.

［6］李 瑩.基于LAC的再生混凝土應用的經(jīng)濟型分析［D］.山東:山東科技大學，2008.

［7］萬慧文，水中和，林宗壽，等.再生混凝土的環(huán)境評價［J］.武漢理工大學學報，2003，25(4):17-20.

［8］畢艷霞.企業(yè)環(huán)境成本核算體系研究［D］.天津:天津財經(jīng)大學，2006.

［9］溫文峰，孫 達，嚴志娟.房渣土再生料在道路底基層上的應用［J］.廣東土木與建筑，2008，9(10):51-53.

［10］杜 婷，李惠強，郭太平，等.廢棄混凝土再生骨料應用的經(jīng)濟性分析［J］.新型建筑材料，2006(6):30-33.

［11］秦 健，趙建新.建筑垃圾渣土在世博園區(qū)道路工程中的應用［J］.中國市政工程，2009，3(7):19-23.