淺析“雙碳”目標背景下再生混凝土推廣的必要性和可行性

李 強 劉為均

(河北建筑工程學院 經(jīng)濟管理學院,河北 張家口 075000)

0 前 言

隨著社會進程的不斷加快,工程拆建已成為一種常態(tài),但如何綠色處理拆建導致的建筑固廢備受社會關(guān)注.丹麥于1998年首次提出了綠色混凝土的概念[1],再生混凝土屬于綠色混凝土的一種,它的骨料一般是由建筑固廢中的廢棄混凝土塊、廢磚等經(jīng)破碎、清洗、分級后得到,用以部分或全部代替天然骨料配制的混凝土[2],與傳統(tǒng)混凝土全部使用的天然骨料或機制骨料形成鮮明對比,再生混凝土具有綠色環(huán)保、原材料普遍易得等諸多優(yōu)點,其推廣應(yīng)用不僅為建筑固廢綠色處理和降低碳排放提供了解決方案,也為混凝土的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展指明了方向.

盡管再生混凝土具有諸多優(yōu)點,但其在我國工程中的應(yīng)用卻并不普遍,究其原因,一定程度上與人們對其認識不足和存在觀念上的誤區(qū)有關(guān).本文以2020年12月中央經(jīng)濟工作會議提出的“我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,力爭2060年前實現(xiàn)碳中和”的目標(以下簡稱：“雙碳”目標)為背景,結(jié)合現(xiàn)行環(huán)保政策,就推廣再生混凝土的必要性及可行性進行探析,以期對推動再生混凝土在我國的普及應(yīng)用有所裨益.

1 再生混凝土推廣的必要性

以下分別從政府、社會、行業(yè)三個層面對再生混凝土推廣的必要性進行分析.

1.1 政府層面的“雙碳”目標政策需求

近年來,世界各國普遍倡導低碳經(jīng)濟,我國也在“十三五”規(guī)劃中強化了綠色低碳目標,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善,但形勢仍不容樂觀,從發(fā)展態(tài)勢看,建筑業(yè)正在成為阻擋我國綠色、低碳發(fā)展的一大障礙.根據(jù)2018年的相關(guān)統(tǒng)計,建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)的碳排放已占全國碳排放的51.3%,與工業(yè)、交通運輸業(yè)并稱為碳排放的三大重點領(lǐng)域.

時值今日,中國特色社會主義現(xiàn)代化建設(shè)已進入新階段,我國政府更加重視發(fā)展和環(huán)境匹配之間的平衡,特別是在2020年中國政府此向世界作出實現(xiàn)“雙碳”目標的承諾之后,國家出臺的一系列方針政策都在圍繞這一奮斗目標進行的.2021年2月國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見》提出,到2025年綠色低碳循環(huán)發(fā)展的生產(chǎn)體系、流通體系、消費體系初步形成,到2035年美麗中國建設(shè)目標基本實現(xiàn)：同年10月,國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》和《2030年前碳達峰行動方案》,二者均指出將綠色發(fā)展貫穿城鄉(xiāng)建設(shè)全過程,堅持生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先的原則,并把碳達峰貫穿于經(jīng)濟社會發(fā)展全過程和各方面,建筑業(yè)如何實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展面臨空前挑戰(zhàn),一直以來被人們詬病的建筑垃圾或許成為推動建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個重要突破口,推廣再生混凝土恰逢其時,充分體現(xiàn)了建筑業(yè)綠色低碳發(fā)展的政策需求.

1.2 社會層面的建筑垃圾資源化利用需求

建設(shè)工程的高速發(fā)展的同時,也帶來了建筑垃圾的高速增長.據(jù)觀研報告網(wǎng)(http://www.chinabaogao.com/)發(fā)布的《2021中國建筑垃圾處理市場分析報告》的數(shù)據(jù)顯示,我國建筑垃圾排放量已由2017年的23.79億噸增加到了2020年的26.37億噸,預計2021年全年建筑垃圾排放量將達到28億噸之多,其增長趨勢不容小覷,這也從另一側(cè)面反映出了我國正面臨著建筑垃圾與社會環(huán)境如何實現(xiàn)平衡的問題,解決問題的根本路徑之一是實現(xiàn)建筑垃圾的資源化利用.

國外一些發(fā)達國在建筑垃圾資源化利用方面已經(jīng)取得了明顯成效,來自于觀研報告網(wǎng)(http://www.chinabaogao.com/)的數(shù)據(jù)顯示,日本、韓國、德國等國家由于國土面積小,資源相對匱乏,這些國家對建筑垃圾資源化利用尤為重視,資源化率均達到90%以上.即使美國這樣的大國,也十分重視建筑垃圾的資源化利用,資源化利用率達到70%.我國在建筑垃圾的資源化利用方面起步較晚,目前資源化利用率只有5%,我國之前建筑垃圾大多采用填埋和簡單回填的方式,不僅沒有實質(zhì)性解決資源化利用問題,反而造成土地資源嚴重浪費以及環(huán)境的二次污染.因此,推廣再生混凝土對于建筑垃圾資源化處理顯得尤為必要,可有效地解決建筑垃圾與改善環(huán)境之間的突出矛盾.

1.3 行業(yè)層面的資源供應(yīng)需求

據(jù)統(tǒng)計,我國城市建成面積從1981年改革開放初期的7438平方公里發(fā)展到2020年末的60721.3平方公里,城市建成面積增長了8倍之多[3],建筑工程每年消耗的混凝土數(shù)量十分巨大.據(jù)中國混凝土與水泥制品協(xié)會(http://ccpa.com.cn)發(fā)布的報告顯示,2017年到2020年預拌混凝土的產(chǎn)量呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢,在2020年更是達到284276萬立方米,截至2021年第三季度,盡管受新冠疫情以及國家調(diào)控的影響,預拌混凝土的產(chǎn)量仍然達到193979萬立方米.

制備混凝土所需的天然砂石或機制骨料屬于不可再生資源,開采受到國家的嚴格管控,過度開采不僅會導致生態(tài)破壞等環(huán)境問題,也極大的限制了建筑行業(yè)的發(fā)展.城市發(fā)展過程中產(chǎn)生的大量建筑垃圾,其中的廢棄混凝土塊、廢磚塊等,經(jīng)過簡單處理后就能制成符合標準的再生骨料,其作為混凝土骨料的替代品,可有效地緩解影響建筑業(yè)發(fā)展的材料受限,能極大地緩解傳統(tǒng)骨料供應(yīng)緊缺關(guān)系.Marian Sabāu(2021)等[4]研究認為,再生骨料混凝土可以比傳統(tǒng)混凝土具有更低的碳排放量,并建議將其作為全球建筑可持續(xù)發(fā)展的替代方案.

2 再生混凝土推廣的可行性

以下從技術(shù)和經(jīng)濟兩個基本維度對再生混凝土推廣的可行性進行分析.

2.1 再生混凝土推廣的技術(shù)可行性

通過梳理文獻發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外對再生混凝土應(yīng)用進行了大量研究.肖建莊(2014)等[5]研究了再生骨料級配對混凝土性能的影響,發(fā)現(xiàn)通過適當人工調(diào)整骨料級配后,無論粗骨料還是細骨料都能滿足使用規(guī)范要求.王曉飛(2015)等[6]通過再生骨料取代率對再生混凝土進行了研究,發(fā)現(xiàn)將取代率控制在一定范圍內(nèi),再生混凝土能夠滿足使用要求,但超過范圍會隨著取代率的增加,混凝土抗壓強度出現(xiàn)逐漸下降的情況.寇世聰和潘智生(2012)[7]通過對不同強度的混凝土廢料制備再生骨料,進而探究其對混凝土力學性能的影響,發(fā)現(xiàn)低強度混凝土制備的再生混凝土,其力學性能下降明顯,而高強度混凝土制備的再生混凝土,其抗壓強度還略高于天然骨料拌制的混凝土.袁繼峰(2014)等[8]進行了水膠比對再生混凝土強度影響的試驗研究,發(fā)現(xiàn)再生混凝土的性質(zhì)與普通混凝土相似,都隨水膠比的增加,其抗壓強度有明顯下降趨勢.在活性摻合料對再生混凝土的影響研究中[9-13],發(fā)現(xiàn)粉煤灰可提高新拌再生混凝土的流動性和保水性,礦渣可以提高再生混凝土的流動性,且流動性隨水膠比的增大而減小,礦渣占比越大,混凝土的性能也更好,硅灰的加入可提高再生混凝土的粘聚性和保水性,并且對其強度也具有增強作用,甚至達到或超過普通混凝土的性能,加入一定的活性摻合料可提高其耐久性和抗?jié)B性,可解決再生混凝土中再生骨料占比過多其耐久性變差的問題.Francisco Cartuxo(2016)等[14]研究了高效減水劑及細骨料對再生混凝土耐久性的影響,發(fā)現(xiàn)細再生骨料和高效減水劑結(jié)合可使混凝土生產(chǎn)可行,使用具備可持續(xù)性.Sharaky Ibrahim(2021)等[15]利用再生玄武巖混凝土骨料和粉料制備再生混凝土,研究其對強度和耐久性的影響,發(fā)現(xiàn)其可以達到與使用天然骨料拌制的混凝土幾乎相同的力學性能.通過上述文獻梳理發(fā)現(xiàn),理論界對再生混凝土推廣應(yīng)用的技術(shù)可行性是普遍認同的,具體技術(shù)路徑詳見圖1.

從政策和實務(wù)角度看,我國印發(fā)了《再生骨料透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、《混凝土再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》以及《再生骨料混凝土耐久性控制技術(shù)規(guī)程》等標準,《再生骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》也在征集意見論證中,這些標準的制訂和實施將為再生混凝土在我國大范圍的推廣應(yīng)用提供制度和技術(shù)支撐,有助于從根本上解決再生混凝土推廣難的問題.

圖1 再生混凝土同性能使用技術(shù)流程

2.2 再生混凝土推廣的經(jīng)濟可行性

從原材料和取得成本角度分析,再生混凝土的骨料是建筑垃圾回收處理后的資源化利用,資源化率能達到85%以上,普遍易得.對于施工方來說,建筑垃圾原地堆放,短時間內(nèi)不僅占用土地,而且還影響后續(xù)的工程建設(shè),即使是后續(xù)選擇填埋或回填處理,運費和相關(guān)棄置處理費也是一筆不小的支出,而且回填因受空間影響,在一定程度上也不能滿足全部建筑垃圾的棄置需求.建筑垃圾通過資源化利用,將其制備成再生骨料應(yīng)用于混凝土,不僅減少了施工方的棄置支出,而且也使回收方在資源現(xiàn)利用上除獲得直接產(chǎn)出利益外,還可以享受政府在資源化利用方面的減免稅費優(yōu)惠和財政補貼等優(yōu)惠政策,效益明顯.

從制備工藝和生產(chǎn)成本角度分析,使用建筑固廢制備再生骨料,同天然骨料一樣經(jīng)傳統(tǒng)破碎機破碎即可獲得,其生產(chǎn)過程除經(jīng)必備的篩選程序外,與傳統(tǒng)骨料制取并無差別,因此,生產(chǎn)再生骨料過程中并不會產(chǎn)生增加太多的生產(chǎn)成本.以石家莊為例,根據(jù)石家莊工程造價信息網(wǎng)公布的2021年10月份石家莊的材料價格信息和相關(guān)市場調(diào)查獲得的數(shù)據(jù),在控制單一骨料替代率為30%以保證與普通混凝土相同性能的情況下[16],同配合比C30混凝土經(jīng)濟數(shù)據(jù)對比見表1,在不考慮稅費情況下,該配合比生產(chǎn)成本下降約4%,若借助其他技術(shù)支持,進一步提高替代率,可以向著更加經(jīng)濟的方向努力,可實現(xiàn)施工方與回收方的合作共贏.

表1 1m3 C30再生混凝土單一骨料替換經(jīng)濟對比

3 結(jié) 語

長期以來,由于人們對再生混凝土存在觀念上的誤區(qū)和認識上的偏差,再加上我國沒有形成一個完整系統(tǒng)的應(yīng)用體系,再生混凝土的推廣應(yīng)用未引起社會的足夠重視.在當前“雙碳”目標背景下,再生混凝土作為建筑業(yè)降低碳排放的一個重要突破口,已經(jīng)引起政府、社會、行業(yè)的高度關(guān)注,再生混凝土推廣應(yīng)用不僅必要,而且可行.建議政府及早出臺更多的相關(guān)政策,積極引導市場預期,推動再生混凝土全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè),為建筑業(yè)碳排放比重下降到綠色、常態(tài)、可持續(xù)性水平做出貢獻.