淺析綠色建筑可持續(xù)循環(huán)發(fā)展理念及工程實(shí)踐

文/楊澤萌 盧新發(fā) 何 為

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，城市與農(nóng)村現(xiàn)代化更新對(duì)建筑行業(yè)提出了更高的要求。建筑行業(yè)在新建、改建與拆建建筑物過(guò)程將產(chǎn)生大量建筑垃圾。截至2020年底，我國(guó)建筑垃圾堆存總量高達(dá)200 億噸，約占城市固廢總量的40%，且資源化利用水平較低[1]。以往建筑垃圾以堆存或填埋為主要處理方式，不僅占地范圍大、影響市容市貌，而且產(chǎn)生的浸漬液會(huì)污染地下水，對(duì)人體造成潛在危害[2]。因此，需要在建筑行業(yè)引入可持續(xù)發(fā)展理念，以建筑垃圾資源化利用為中心，構(gòu)建綠色建筑發(fā)展新理念。

建筑垃圾主要以廢棄混凝和碎石塊為主，通過(guò)多級(jí)破碎、篩分技術(shù)可生成不同粒徑的骨料，加工后的再生產(chǎn)品可重新用于建筑工程，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的閉環(huán)管理。隨著建筑垃圾再生制品產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的逐漸完善，以及國(guó)家大力推行的建筑項(xiàng)目?jī)?yōu)先采用建筑垃圾再生制品等措施，再生建材將具有更好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

1 綠色建筑可持續(xù)循環(huán)發(fā)展

建筑垃圾資源化將助力綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展。2013年發(fā)布的《綠色建筑行動(dòng)方案》提出將在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展綠色建筑行動(dòng)。2019 年修訂的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》作為行業(yè)指導(dǎo)文件，進(jìn)一步助推我國(guó)綠色建筑發(fā)展的可持續(xù)性。當(dāng)下“碳達(dá)峰、碳中和”政策的深入貫徹實(shí)施，對(duì)建筑行業(yè)提出了更高要求，綠色建筑將作為建筑行業(yè)碳減排的重要抓手。

傳統(tǒng)建筑材料能耗高，污染重，具有較大的節(jié)能減排潛力，推廣綠色建材是綠色建筑發(fā)展的重要支撐。2020年發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證及生產(chǎn)應(yīng)用的通知》，進(jìn)一步明確了推廣利用綠色建材的重要性。近年來(lái)，我國(guó)已在粉煤灰、礦渣生產(chǎn)水泥、高強(qiáng)混凝土、新型墻板等綠色建材領(lǐng)域取得一定成果，但目前對(duì)于建筑垃圾再生建材的關(guān)注度，認(rèn)可度較低。我國(guó)建筑垃圾存量和產(chǎn)量巨大，資源化屬性賦予其潛在的開(kāi)發(fā)價(jià)值。利用建筑垃圾再生骨料可生成預(yù)拌干混砂漿、再生混凝土、砌塊等高附加值產(chǎn)品。考慮到綠色建材對(duì)于節(jié)約自然資源，保護(hù)自然環(huán)境層面的要求，高附加值再生建材將逐步降低對(duì)自然資源的依賴，減少建筑垃圾堆存對(duì)環(huán)境造成的影響，利廢、環(huán)保等特性符合綠色建材要求。若高值化建筑垃圾再生建材納入綠色建材，將促使建筑垃圾資源化利用與綠色建材發(fā)展形成良性互動(dòng)，形成市場(chǎng)引導(dǎo)機(jī)制，并激勵(lì)培育一批高附加值再生建材企業(yè)，實(shí)現(xiàn)“建材-建筑垃圾-再生建材”的行業(yè)內(nèi)循環(huán)。如圖1 所示，綠色建筑可持續(xù)循環(huán)發(fā)展工藝流程圖將促進(jìn)建筑行業(yè)永續(xù)發(fā)展。

圖1 綠色建筑可持續(xù)循環(huán)發(fā)展工藝流程圖

2 建筑垃圾資源化

建筑垃圾的資源化生產(chǎn)工藝主要依托“人工分揀-磁選-風(fēng)選-多級(jí)破碎-多級(jí)篩分-資源化利用”等方手段[3]。根據(jù)建筑垃圾再生骨料的品質(zhì)特性，通過(guò)調(diào)整原料和添加料的種類和配比，可獲得多元化的再生建材[4]。

截至目前，我國(guó)的建筑垃圾資源化利用示范已在北京、陜西、浙江等地形成工程試點(diǎn)。建筑垃圾資源化利用的項(xiàng)目概況、工藝特點(diǎn)、產(chǎn)品類型及優(yōu)缺點(diǎn)等指標(biāo)分析，如表1 所示。

表1 國(guó)內(nèi)建筑垃圾資源化利用項(xiàng)目對(duì)比表

從表1 中可以看出，建筑垃圾資源化再生產(chǎn)品種類豐富，主要包括再生骨料、再生混凝土、再生磚和砌塊等建材產(chǎn)品。其中，生產(chǎn)預(yù)拌干混砂漿的項(xiàng)目較少。而在《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的要求中，建筑砂漿應(yīng)采用預(yù)拌砂漿，并在滿足使用性能的前提下利用以廢棄物為原料生產(chǎn)的建筑材料。建筑垃圾再生干混砂漿作為優(yōu)質(zhì)的新型綠色建材，相比于傳統(tǒng)砂漿性質(zhì)穩(wěn)定，易于保證工程質(zhì)量，而且能夠減少施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲和粉塵污染，節(jié)約資源[8]。

3 工程實(shí)踐實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

面對(duì)建筑垃圾堆存的突出問(wèn)題，為推動(dòng)建筑垃圾資源化進(jìn)程高質(zhì)量發(fā)展。江蘇某建筑垃圾資源化利用項(xiàng)目，結(jié)合市場(chǎng)背景，響應(yīng)國(guó)家大力發(fā)展綠色建材要求，配套建設(shè)干混砂漿生產(chǎn)線。本項(xiàng)目處理規(guī)模為110 萬(wàn)噸/年，并配套建有30 萬(wàn)噸/年干混砂漿生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線以建筑垃圾再生細(xì)骨料部分代替天然細(xì)砂生產(chǎn)干混砂漿。

本項(xiàng)目建筑垃圾處理線以拆除垃圾和裝修垃圾為主要原料，配套干混砂漿生產(chǎn)線以再生細(xì)骨料為原料代替天然砂石，并通過(guò)調(diào)整水泥、粉煤灰、水和細(xì)骨料的配合比生產(chǎn)不同類型的干混砂漿-砌筑砂漿、抹灰砂漿和地面砂漿等，從而構(gòu)建綠色建筑可持續(xù)循環(huán)發(fā)展模式。

3.2 工藝流程設(shè)計(jì)

以建筑垃圾為原料制備干混砂漿的工藝流程如圖2 所示。建筑垃圾再生骨料烘干干燥后，采用篩分裝置將粒徑≥5mm 的粗砂去除，粗砂經(jīng)砂頭的皮帶輸送機(jī)和斗提機(jī)輸送至粗砂倉(cāng)回收備用；0-5mm 粒徑的合格細(xì)砂經(jīng)斗提機(jī)輸送至概率篩，根據(jù)不同產(chǎn)品對(duì)粒徑的要求，將不同粒徑范圍的干砂分類分級(jí)送入中轉(zhuǎn)倉(cāng)中備用，粉料、添加劑在對(duì)應(yīng)倉(cāng)庫(kù)中儲(chǔ)存?zhèn)溆?。產(chǎn)品混拌系統(tǒng)將干砂、粉料和添加劑等計(jì)量后卸入混合攪拌機(jī)中進(jìn)行混合，得到的干混砂漿產(chǎn)品經(jīng)散裝機(jī)送入散裝罐車直接運(yùn)往施工場(chǎng)地，或者經(jīng)由斗提機(jī)送入成品倉(cāng)儲(chǔ)存。

根據(jù)各部分的主要功能，以上流程可大致分為濕砂供給系統(tǒng)-物料烘干系統(tǒng)-提升系統(tǒng)-稱量系統(tǒng)-混拌系統(tǒng)-卸料散裝系統(tǒng)。干混砂漿生產(chǎn)線各系統(tǒng)主要裝置見(jiàn)表2 所示。

圖2 干混砂漿生產(chǎn)線工藝流程

表2 干混砂漿生產(chǎn)線主要裝置

3.2.1 濕砂供給系統(tǒng)

濕砂供給系統(tǒng)主要為后續(xù)資源化生產(chǎn)提供再生骨料，通過(guò)皮帶輸送機(jī)將筒倉(cāng)區(qū)域生產(chǎn)、儲(chǔ)存的再生骨料輸送至烘干機(jī)上方。

3.2.2 物料烘干系統(tǒng)

烘干系統(tǒng)主要包括烘干機(jī)、高爐煤氣燃燒器、熱風(fēng)爐、烘干收塵系統(tǒng)、粗砂篩分儲(chǔ)存系統(tǒng)等。物料的初始水含量為6-8%，利用熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱煙氣進(jìn)行烘干，烘干后的物料要求應(yīng)滿足：水分＜0.5%、含泥量＜1%、細(xì)度0-5mm，產(chǎn)量為60 噸/小時(shí)。

烘干機(jī)采用三回程燃?xì)夂娓蓹C(jī)，烘干熱源采用高爐煤氣，過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵采用布袋除塵器收集。干混砂漿要求骨料粒徑較小，為保證骨料粒徑的要求（0-5mm），采用篩分裝置去除粒徑≥5mm 的多余粗砂。粗砂篩分儲(chǔ)存系統(tǒng)包含一臺(tái)篩子和一座儲(chǔ)存?zhèn)}，粗砂經(jīng)皮帶機(jī)和斗式提升機(jī)運(yùn)至廢料倉(cāng)，收集后再回收利用。

3.2.3 提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)用于不同原料的提升和輸配，滿足粒徑要求的烘干骨料經(jīng)過(guò)提升系統(tǒng)輸送至中轉(zhuǎn)砂倉(cāng)，同時(shí)分料和添加劑也通過(guò)提升系統(tǒng)輸送至對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存?zhèn)}。干砂提升系統(tǒng)主要包含斗式提升機(jī)、布袋除塵器、密封皮帶輸送機(jī)、電動(dòng)滾筒、振動(dòng)器以及附屬管路等。

3.2.4 稱量系統(tǒng)

主要完成進(jìn)入混拌機(jī)的干砂、添加劑和粉料重量計(jì)量，分別對(duì)應(yīng)干砂計(jì)量系統(tǒng)、添加劑計(jì)量系統(tǒng)、粉料計(jì)量系統(tǒng)。其中干砂計(jì)量系統(tǒng)包含溜管、干砂計(jì)量斗（精確度1%）、振動(dòng)器、傳感器等；添加劑稱量系統(tǒng)包含螺旋輸送機(jī)、計(jì)量斗（精確度0.5%）、振動(dòng)器、傳感器等；粉料計(jì)量系統(tǒng)包含螺旋輸送機(jī)、計(jì)量斗（精確度1%）、振動(dòng)器、傳感器等。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，用水量、再生粉料摻量和外加劑摻量對(duì)干混砂漿力學(xué)性能響影較大，所以合適的配料比至關(guān)重要[9]。因此，本項(xiàng)目中采用高精確度的稱量裝置，可特異性地調(diào)整產(chǎn)品的原料配合比，確保產(chǎn)品符合規(guī)范要求。

3.2.5 混拌系統(tǒng)

混拌系統(tǒng)主要用于將稱量好的原料混拌均勻，混合機(jī)混合容量為2.2m3/批。計(jì)量好后的干砂、水泥、粉煤灰和添加劑等原料，通過(guò)指令控制將原料同時(shí)送至混合機(jī)中攪拌混合，過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵通過(guò)配套除塵器進(jìn)行處理。本系統(tǒng)的主要設(shè)備為刀片式混合機(jī)，混合機(jī)配套獨(dú)立除塵器收集攪拌過(guò)程中的灰塵。為完成計(jì)量難度較大的添加劑投料，在混合機(jī)上還配置了人工投料斗。

3.2.6 卸料散裝系統(tǒng)

卸料散裝系統(tǒng)主要將混拌機(jī)產(chǎn)出的產(chǎn)品料以及產(chǎn)品倉(cāng)中的產(chǎn)品料輸送出來(lái)，混合后的成品料可送入散裝罐車直接運(yùn)往施工場(chǎng)地或者送入成品倉(cāng)中儲(chǔ)存。

4 結(jié)論

建筑垃圾再生骨料制備干混砂漿是建筑垃圾資源化利用的主要途徑之一，干混砂漿具有便于運(yùn)輸，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，同時(shí)可以緩解自然資源緊缺的現(xiàn)狀，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

文章結(jié)合干混砂漿生產(chǎn)線的工程實(shí)踐應(yīng)用，以建筑垃圾為原料，通過(guò)破碎、篩分等處理手段，通過(guò)調(diào)整再生細(xì)骨料、水、粉煤灰、水泥配比，制成砌筑砂漿、抹灰砂漿、地面砂漿等產(chǎn)品。通過(guò)精準(zhǔn)的稱量系統(tǒng)進(jìn)行稱量與配比，保證了可再生干混砂漿的品質(zhì)。實(shí)踐項(xiàng)目在消納建筑垃圾的同時(shí)，提供了一種優(yōu)質(zhì)的再生建材，可實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的閉環(huán)應(yīng)用，是綠色建筑可持續(xù)循環(huán)發(fā)展的應(yīng)用示范。