溫州市建筑固體廢棄物再生資源的應(yīng)用探討

楊思韓，黃偉明

（溫州設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，浙江 溫州325000）

0 引言

溫州市政府“大拆大整”、“大建大美”行動的聯(lián)動推進(jìn)，打開了城市轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的廣闊空間，呈現(xiàn)出溫州發(fā)展的巨大潛力和美好前景。然而，在大拆大整過程中危舊建筑和違章建筑的拆除，形成了大量建筑垃圾，已經(jīng)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量。

伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市建設(shè)對于材料的需求急劇增加，而天然原材料的供給日趨緊張，建筑垃圾因其特殊的組成和性質(zhì)，具有很大的資源回收潛力。但目前大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理，便被施工單位運(yùn)往郊外或鄉(xiāng)村，露天堆放或填埋，耗用大量征用土地費(fèi)、垃圾清運(yùn)費(fèi)等建設(shè)經(jīng)費(fèi)，同時，清運(yùn)和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚(yáng)等問題又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，建筑垃圾的資源化利用已成為亟待解決的問題。

為了合理利用建筑垃圾，打造循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，貫徹國家有關(guān)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)和綠色建筑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。本文就建筑固體廢棄物再生資源的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)，及其可適用的具體部位和場合進(jìn)行研究，以期能為溫州市及相關(guān)地區(qū)對建筑固體廢棄物再生資源在各類建設(shè)工程中的應(yīng)用提供有益的思路。

1 再生產(chǎn)品的定義及分類

建筑垃圾指人們在從事建設(shè)、拆遷、裝修、修繕等建筑業(yè)的生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的渣土、磚石、泥漿及其它廢棄物的統(tǒng)稱[1]。從建筑垃圾的來源和類別可以看出，建筑垃圾大多為固體廢棄物，一般是在建設(shè)過程中或投入使用后舊建筑物維修、拆除過程中產(chǎn)生的。溫州市現(xiàn)有的建筑固體廢棄物為原民房拆除，除建筑物中的混凝土、預(yù)制多孔板、燒結(jié)紅磚、玻璃和粉刷砂漿外，還有舊家具、廢舊衣料、木料、鋼筋、電纜、塑料等雜物。為了合理利用建筑固體廢棄物，先通過人工分揀分離出以上雜物，將雜物分類處理經(jīng)過機(jī)械篩選、破碎、鋼筋分離、粒徑分類、清洗等流程后，建筑固體廢棄物可轉(zhuǎn)化為再生骨料，而混雜的生活垃圾等就分揀送至相應(yīng)的處置點(diǎn)處理。

在我國，再生骨料主要用于取代天然骨料來配置普通混凝土或普通砂漿，或者作為原材料用于生產(chǎn)非燒結(jié)砌塊或非燒結(jié)磚。例如：采用再生粗骨料部分取代或全部取代天然粗骨料配置混凝土，已經(jīng)在很多工程中得以成功應(yīng)用，有些商品混凝土攪拌站已經(jīng)專設(shè)儲存庫將再生骨料作為固定原材料；采用再生細(xì)骨料部分取代天然砂來配置建筑砂漿也有意見有不少工程實(shí)例；利用再生骨料生產(chǎn)非燒結(jié)砌塊和非燒結(jié)磚能夠消納更多的建筑垃圾，是我們目前建筑垃圾資源化利用的主力軍，全國已經(jīng)擁有數(shù)十條生產(chǎn)線，相關(guān)產(chǎn)品也已經(jīng)廣泛應(yīng)用[2]。

因此，建筑固體廢棄物再生產(chǎn)品（以下簡稱再生產(chǎn)品）即是指以建筑固體廢棄物為原料制成的成型產(chǎn)品，或?qū)ㄖ腆w廢棄物進(jìn)行一定處置程序后，達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以直接再應(yīng)用到新建、改建、擴(kuò)建建設(shè)工程項(xiàng)目中的物料。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，再生產(chǎn)品可分為再生骨料、再生骨料混凝土、再生骨料砂漿、再生骨料水泥穩(wěn)定混合料、再生骨料砌塊、再生骨料混凝土透水磚、植草磚等。由再生骨料制成的再生產(chǎn)品中，再生骨料取代天然骨料的質(zhì)量百分比不宜低于30%，甚至可以達(dá)到100%。如果再生骨料摻量過低，配置技術(shù)實(shí)際上就與普通產(chǎn)品無區(qū)別，不能體現(xiàn)再生產(chǎn)品的技術(shù)內(nèi)涵。

2 再生產(chǎn)品的特點(diǎn)及性能指標(biāo)[3]

由于再生骨料的性能有別于天然骨料，其應(yīng)用也有一定的特殊性。為了保證再生骨料應(yīng)用的效果和質(zhì)量，首先要對其特點(diǎn)及性能指標(biāo)進(jìn)行分析研究。依據(jù)浙江省德森再生資源科技有限公司對溫州市雙嶼營樓建筑固體廢棄物再生骨料送檢試驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)的研究，其性能指標(biāo)如下：

2.1 再生骨料成分組成

現(xiàn)有的建筑固體廢棄物為原民房拆除，經(jīng)過生產(chǎn)工藝流程形成再生骨料后，其成分主要為混凝土、磚塊、碎石、砂漿和少數(shù)木屑等雜質(zhì)。

2.2 再生骨料的特點(diǎn)及性能指標(biāo)

（1）形狀特點(diǎn)：再生骨料棱角容易脆裂，在混合料中壓實(shí)過程中極易發(fā)生破碎，采用顎式破碎后，針片狀顆粒甚至達(dá)到50%。從顆粒形狀上看，反擊式破碎及顎式破碎后再生骨料具有很差的顆粒形狀，不宜在道路工程中使用。通過微觀形貌分析，再生骨料中磚塊、砂漿、混凝土塊等顆粒表面有相當(dāng)多的凸起，相對天然玄武巖，再生骨料有豐富的微觀表面紋理及表面構(gòu)造。

（2）顆粒級配：級配一般為0～4.75 mm、47.5～10 mm、10～31.5 mm 三種級配，可以配置符合各類建設(shè)工程要求的級配。

（3）含泥量與泥塊含量：因生產(chǎn)過程中采用了振動篩網(wǎng)的方式，對直徑小于50 mm 的建筑垃圾材料經(jīng)過振動平臺后進(jìn)行處理。因此，再生骨料中含泥量與泥塊含量較少，其中泥塊含量平均約為1.2%，小于規(guī)范要求的3%。同時，再生粗骨料經(jīng)過水洗后含泥量更少，與天然石料的潔凈程度相近。而再生細(xì)骨料的潔凈程度與原材料有很大關(guān)系，故建議再生細(xì)骨料（粒徑0～4.75 mm）僅在道路底基層及附屬工程構(gòu)件中使用，其余部位不宜使用。

（4）有機(jī)質(zhì)含量：采用燒失量法測試，將再生細(xì)骨料在砂浴鍋中加熱至550℃，測試4.75 mm 以下物質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量。測試結(jié)果顯示再生細(xì)骨料中有機(jī)質(zhì)含量約為0.21%，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的2%，符合在道路底基層及附屬工程構(gòu)件中的使用要求。

（5）建筑成分分析見表1。

表1 再生骨料成分分析

磚塊和黏土的主要成分是SiO2、Al2O3以及少量的FeO3，兩者的礦物成分接近，磚塊在燒煉過程中主要礦物成分并沒有較大變化。天然巖石以CaO 和其它礦物成分為主，砂漿以SiO2和CaO 料為主，混凝土的成分主要由骨料材質(zhì)及表面裹附的砂漿所決定，從混凝土礦物成分分析，混凝土的成分介于天然巖石與砂漿之間。因此，在再生骨料的主要成分中，混凝土、磚塊和砂漿的礦物成分差異較大。

（6）主要材料技術(shù)指標(biāo)

如圖1 和圖2 所示，磚塊的吸水率為混凝土的4～5 倍，為砂漿的2～4 倍，為天然巖石的8～10倍。且磚塊和砂漿的自身密度遠(yuǎn)小于天然石料。

圖1 材料的吸水率對比圖

圖2 材料的相關(guān)密度圖（單位：g/cm3）

根據(jù)試驗(yàn)，摻有建筑固體廢棄物再生骨料混合料離散性大、規(guī)律性差，再生骨料摻量（尤其是磚塊和砂漿的含量）越大，則再生混合料的最佳含水量就越大，最大干密度就越小，試驗(yàn)結(jié)果離散性也就越大。因此，再生骨料（特別是再生磚塊）的含量對再生混合料的性能影響顯著。再生骨料中各主要材料的技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 再生骨料主要材料的技術(shù)指標(biāo)

自然休止角和內(nèi)摩擦角指標(biāo)見表3。

表3 自然休止角和內(nèi)摩擦角指標(biāo)

（7）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與彈性模量

再生混合料中再生骨料摻量達(dá)50%和25%時，其抗壓強(qiáng)度平均是天然混合料的65%和70%，其彈性模量平均是天然混合料的69%和78%。因此，再生骨料的摻量越小，再生骨料中混凝土比例越高，則混合料強(qiáng)度模量就越高。

（8）劈裂強(qiáng)度與干縮性能

規(guī)律與抗壓強(qiáng)度基本一致，再生骨料摻量越小，再生骨料中混凝土占比越高，則混合料試件的劈裂及干縮性能就越好，可認(rèn)為磚塊是再生骨料中影響抗裂與收縮性能的主要因素。

（9）疲勞性能

再生混凝土比普通混凝土有著更多的界面過渡區(qū)，組分也更加復(fù)雜。新舊的界面過渡區(qū)直接控制著再生混凝土在外力作用下的力學(xué)響應(yīng)，影響了再生混凝土的破壞時間和極限荷載。因此，再生骨料摻量越小，再生骨料中混凝土占比越高，則混合料試件的疲勞性能就越好，但仍與天然骨料有一定的差距。

3 再生產(chǎn)品在建設(shè)工程中的應(yīng)用

由以上論述可知，當(dāng)前溫州市建筑垃圾所生產(chǎn)的再生產(chǎn)品具有吸水率高、物理性能不穩(wěn)定的缺陷，在滿足安全和環(huán)保要求以及產(chǎn)品同等性能條件下，可在市政工程、建筑工程、景觀工程等建筑物、構(gòu)筑物、鋪設(shè)物中的適宜部位應(yīng)用。

3.1 市政工程中的應(yīng)用

根據(jù)各再生產(chǎn)品的不同性能、參數(shù)及特點(diǎn)，可將再生產(chǎn)品應(yīng)用于道路工程、給排水工程及各類附屬工程的相關(guān)部位。

（1）再生骨料可作為路基回填及管線溝槽回填料，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。同時用作行車道范圍路基回填時，需通過試驗(yàn)段加以驗(yàn)證，相關(guān)參數(shù)確定后方可進(jìn)行大面積實(shí)施。

（2）再生骨料水泥穩(wěn)定層混合料適用于路面基層和底基層，并應(yīng)符合路面基層的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在用于市政道路車行道基層時，應(yīng)通過試驗(yàn)段加以驗(yàn)證，試驗(yàn)段應(yīng)設(shè)置在生產(chǎn)路段上，長度宜為200～300 m。

（3）再生骨料混凝土在市政工程中的適用部位及其常用強(qiáng)度等級宜符合表4 規(guī)定。

表4 再生骨料混凝土適用部位及常用強(qiáng)度等級

（4）再生骨料砂漿在市政工程中的適用部位及其常用強(qiáng)度等級宜符合表5 規(guī)定。

表5 再生骨料砂漿適用部位及常用強(qiáng)度等級

（5）塊材類再生產(chǎn)品作為砌體或鋪設(shè)物時，適用于市政工程中的道路工程、給排水工程、電氣工程和交通工程相關(guān)部位，其具體適用部位及其常用強(qiáng)度等級宜符合表6 規(guī)定。

表6 塊材類再生產(chǎn)品適用部位及常用強(qiáng)度等級

3.2 建筑工程中的應(yīng)用

（1）再生骨料適用于建筑工程基礎(chǔ)底板找平層、地下室基坑回填、附屬工程溝槽回填及場地土方回填等，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求。

（2）再生骨料混凝土適用于混凝土墊層或非結(jié)構(gòu)受力部位，不宜用于建筑工程結(jié)構(gòu)受力部位。同時應(yīng)符合節(jié)省材料、降低能耗與保護(hù)環(huán)境的要求。

（3）再生骨料砂漿適用于各類建筑工程中的一般抹灰砂漿、砌筑砂漿，但不宜用于地面面層。并應(yīng)符合以下規(guī)定：

a. 砂漿的品種選用應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和施工等要求確定；b. 不同品種或不同規(guī)格的砂漿不應(yīng)混合使用；c. 再生骨料砂漿較為適用于有保溫和隔聲等特殊要求的場合。

（4）建筑工程中的砌體塊材類再生產(chǎn)品主要有再生骨料砌塊（磚）、再生骨料混凝土小型空心砌塊、再生骨料非承重混凝土多孔磚、再生骨料承重混凝土多孔磚、再生骨料混凝土實(shí)心磚。除非承重混凝土多孔磚外，其余砌體塊材類再生產(chǎn)品均可用作砌筑建筑墻體，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。砌體塊材類再生產(chǎn)品應(yīng)用時，應(yīng)采用預(yù)拌砂漿，砂漿強(qiáng)度等級應(yīng)符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

砌體塊材類再生產(chǎn)品非承重墻體所采用的砌筑砂漿或抹灰砂漿可分為M5、M7.5、M10 三個等級，并應(yīng)與砌體具有良好的匹配性和粘結(jié)性。承重墻體的外墻傳熱系數(shù)應(yīng)按相關(guān)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)所提供的測定值采用；如無此值，可按砌體塊材類再生產(chǎn)品參數(shù)選用。同時，非承重墻體的防火性能按可砌體塊材類再生產(chǎn)品自身參數(shù)選用，墻體的耐火極限應(yīng)符合現(xiàn)行建筑防火規(guī)范。

（5）再生骨料輕質(zhì)隔墻條板主要用作工業(yè)、居住與公共建筑的非承重內(nèi)隔墻，也可用作非承重管道井壁等。其生產(chǎn)、試驗(yàn)及技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。

3.3 景觀工程中的應(yīng)用

根據(jù)再生產(chǎn)品的不同性能、參數(shù)及特點(diǎn)，可將其應(yīng)用園林景觀工程中的地面工程、廣場、園路、人行道、登山道、排水溝及其它小型工程等。

（1）再生骨料可用于體育場、停車場、廣場、地下室頂板的土方回填及人行道、園路墊層。

（2）再生骨料混凝土可用于體育場、停車場、公園、廣場、人行道、園路的路基；綠化帶、人行道的路緣石；無結(jié)構(gòu)受力要求的小品、雕塑等的制作。不得用于景觀水景、水池構(gòu)件等涉水防滲部位和有結(jié)構(gòu)受力要求的景觀構(gòu)筑物。

（3）再生骨料砂漿可用于景觀工程構(gòu)筑物、景墻等砌筑和抹灰。

（4）再生骨料砌體（磚）、再生骨料混凝土小型空心余土砌塊（磚）等砌體塊材類再生產(chǎn)品可用于景觀工程構(gòu)筑物、室外圍墻、景墻、園路、廣場和樹池等處。

（5）再生骨料混凝土路面磚、再生骨料混凝土透水磚、再生骨料混凝土植草磚、再生骨料混凝土路緣石等鋪設(shè)物塊材類再生產(chǎn)品可用于景觀工程中路面、廣場、停車場、園路、人行道和登山道等處，其技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。

4 再生產(chǎn)品的應(yīng)用要求

用于以上各類建設(shè)工程時應(yīng)對再生產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)指標(biāo)滿足要求后方可使用。

（1）制備回填料的再生骨料，應(yīng)對其泥塊含量、有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行檢驗(yàn)。

（2）制備混凝土的再生粗骨料，應(yīng)對其泥塊含量、吸水率、壓碎指標(biāo)和表觀密度進(jìn)行檢驗(yàn)。

（3）制備混凝土和砂漿的再生細(xì)骨料，應(yīng)對其泥塊含量、再生膠砂需水量比和表觀密度進(jìn)行檢驗(yàn)。

（4）制備水泥穩(wěn)定再生骨料混合料，應(yīng)對其壓碎值、針片狀顆粒含量、0.075 mm 以下粉塵含量、軟石含量、塑性指數(shù)、有機(jī)質(zhì)含量和硫酸鹽含量進(jìn)行檢驗(yàn)。

（5）制備砌塊和磚的再生粗骨料，應(yīng)對其泥塊含量和吸水率進(jìn)行檢驗(yàn)。

同時，應(yīng)區(qū)分再生產(chǎn)品在各類建設(shè)工程中的不同應(yīng)用情況，采取相應(yīng)不同的施工質(zhì)量及現(xiàn)行行業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。

5 結(jié)語

建筑垃圾的資源化利用，既可以節(jié)約大量的城市土地、解決建筑垃圾所帶來的環(huán)境污染問題，提升城市市容市貌；也可以部分解決城市建設(shè)對砂石原料的需求、減少了山體開采規(guī)模。它是維持城市建設(shè)的動態(tài)平衡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)、社會發(fā)展與自然生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)的需要。

建筑固體廢棄物再生產(chǎn)品的應(yīng)用部位和場合是多種多樣的，在滿足安全和環(huán)保要求以及產(chǎn)品同等性能條件下，我們應(yīng)該積極地在各類建設(shè)工程進(jìn)行廣泛應(yīng)用。