对建筑废弃物再生利用的探讨

随着科技的进步，社会的发展，我国经济的快速发展，城市的建筑业也在不断发展。几乎每天都有旧的建筑物要拆除，每天都有新的建筑要兴建。无论是从废旧建筑物上拆下的废弃混凝土，还是新建筑物兴建过程中所产生的废渣，都属于建筑垃圾。这些垃圾影响了城市生活环境，造成了环境污染。如将它们运送到郊外进行掩埋，不仅要花费大量的运费，还会给城市郊区造成二次污染。其次，堆放掩埋这些建筑垃圾又要占用大量宝贵的土地资源。这不仅影响着生存环境，同时也造成巨大的能源和资源浪费，对国民经济的发展和和谐社会的构建有显著的不利影响，甚至构成严重威胁。特别是四川汶川特大地震灾害发生后，受灾地区建筑物大面积倒塌、损毁，造成的大量建筑废物急待处理，灾后重建也会遇到附近建筑原材料匮乏的困难。因此对建筑垃圾进行资源化再生利用，就变的越来越重要和迫切了。
2各国对再生混凝土的研究
在现代的建筑物中，几乎很难找到不使用混凝土的。目前，全世界混凝土的年产量约28亿m3，我国的混凝土年产量约占世界总量的45%，约13～14亿m3。混凝土原材料中其骨料占混凝土总量的75%，由此可推断，其骨料的使用量有多大。总有一天地球上的骨料会消耗殆尽。为了能够解决这些问题，各国开始了再生混凝土的研究开发与应用。再生混凝土已经成为发达国家共同的研究课题了，有些国家还以立法的形式来保证和促进其研究的进行。随着我国政府对资源环境问题的重视，也已经开始鼓励再生混凝土的研究与开发了。
（1）日本，是一个面积小、资源少的岛国，它在建筑垃圾再生利用研究方面起步早，做的也比好的。制定了《再生资源法》、《再生骨料和再生混凝土使用规范》，为建筑垃圾的资源化利用提供法律和制度的保障。推动建筑副产品的再利用，并相继在各地建立了处理建筑垃圾的再生利用工厂。日本已经对再生混凝土的吸水性、强度、配合比、干缩性、耐冻性等性质做了系统的研究。目前，日本对建筑垃圾的再生利用率已达到90%左右。
（2）美国政府制定了《超级基金法》，其中规定：“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒。”美国不但鼓励再生混凝土的利用，而且还对再生混凝土的性能做了系统性的研究和试验。
（3）欧洲各国，如丹麦、荷兰等一些石料紧缺、依赖进口天然骨料的国家，十分重视建筑废料的再生利用。丹麦的建筑废料回收利用率达67.2%。荷兰建筑废料计划回收率高达90%（约1400万t）。德国目前将再生混凝土主要应用于公路路面。德国制定了“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”，要求采用再生骨料的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准。法国利用碎混凝土块和碎砖生产砖石混凝土砌块。
（4）我国在一定时期内还不会出现混凝土骨料原料的严重缺乏，但随着经济的发展，混凝土生产需要大量的砂石骨料，而随着对天然砂石的不断开采，为取得这些原材料，需要开山和挖取河床，破坏自然景观，改变河床位置和形状，造成水土流失或河床改道等严重后果，对生态环境的破坏十分严重。党和政府十分重视节能减排和环境保护，国务院印发了《节能减排综合性工作方案》和《中国关于应对气候变化国家方案》，提出“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右；主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。我国也已经开始了建筑垃圾资源化利用和再生混凝土的研究。虽然起步比较晚，但也取得了一定的成果。
3对建筑废弃物再生利用的探讨
随着经济发展和城市建设加快，资源消费量非常之大，混凝土是最大宗的建筑材料，而生产1m3混凝土约需1700～2000kg的砂石。可见，混凝土的生产对砂石资源的需求非常巨大，在我国，砂石资源已面临着枯竭的危险。随着建筑业的发展，同时工程建设中副产物及其旧建筑结构废弃物量随之增加，巨量的废弃混凝土除处理费用惊人外，还需要占用大量的耕地存放，污染环境，浪费耕地，成为城市的一大公害。尽管其中进行了一些再循环，但大部分仅限于作路基材料、建筑物垫层和回填使用。必须进行这方面研究，开发高质量的再生回收设备和技术，形成一个产业，进行综合回收再生循环使用。借鉴国内外的经验技术，谈一下自己的几点见解。
3.1建筑结构废弃物处理
从社会发展趋势来看，今后混凝土使用量将急剧增加，废弃混凝土的量会越来越大。过去对建筑结构废弃物进行简单的人工分检的处理方法已经很不适应，需要成立专业的机构和公司，以科学、合理的方法对建筑结构废弃物进行专业化、机械化的分检处理。建筑结构废弃物中成分比较复杂，首先要对建筑结构废弃物进行分检，按各类物质进行分门别类的处理，然后进行回收利用，再生循环使用。3.2混凝土骨料再生
关于再生骨料的应用，国内外都进行了许多研究。但以往的再生技术因使用岩石破碎机等不能充分去除附着在骨料上的水泥浆，存在混凝土质量问题，故不能用作结构用混凝土。用加热搓擦法回收再生骨料时，只要施以不破坏骨料的轻微冲击力和搓擦作用，就能选择性去除水泥浆，回收符合标准质量的粗、细骨料。
粗骨料回收设备，采用以钢球为媒介物的卧式回转式筒形粉碎设备（可用淘汰立窑水泥厂的球磨机改造），对混凝土块进行连续搓擦处理。粉碎机内部为双层圆筒结构，内筒设有7mm筛孔用来排出砂浆及微粉成分，以防止细骨料的破坏并提高搓擦处理效率。若送入热风更能提高效率和回收率。细骨料回收设备与粗骨料相同，但必须利用媒介物抑制细骨料的粉碎程度，故用比钢球比重小的粗骨料作媒介物，利用砂浆成分进行搓擦，回收再生细骨料。
3.3再生混凝土
使用废弃混凝土块、再生骨料配制的混凝土称再生混凝土。再生混凝土的主要性能：①由于再生骨料表面粗糙、棱角较多，骨料表面还包裹着相当数量的水泥砂浆，并且混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤积累使再生骨料内部存在大量微裂纹，这些因素都会使再生骨料的吸水率增大。导致在同样水灰比条件下，再生混凝土的流动性比普通混凝土差，坍落度随再生骨料使用比例的增加而降低。②再生混凝土的强度与天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生混凝土28d抗压强度低6%～15%，抗拉强度低7%～28%。③再生混凝土其粘聚性和保水性较好，但干燥收缩和蠕变大。④一些试验表明，再生混凝土比普通混凝土的抗裂性要好，延性也比较好，可用于抗震结构。
在制备再生混凝土时，应注意再生混凝土的配合比设计，控制再生骨料替代天然骨料的最佳比例为45%～60%，特别注意再生集料的高吸水率问题，掺入高效减水剂，提高混凝土的流动性，掺入超细矿渣或超细粉煤灰，提高混凝土和易性，满足施工要求。
由于再生骨料的收集和制备需要耗费一定的机械设备和人力，从纯经济指标的角度来讲，再生骨料的生产是微利甚至无利或亏损，因此再生混凝土的生产成本价格相对天然骨料混凝土要高，因此往往不易被用户接受。但是，再生混凝土的经济性不能简单地用其生产成本来衡量，应当从多方面综合考虑其经济指标。再生混凝土的技术经济分析除要考虑其本身的生产成本外，还应当综合考虑城市垃圾处理的有关费用和再生混凝土产生的环保效益以及本地区天然骨料的储量、生产、运输、价格、年需求量。随着科学技术的进步和生产水平的发展，以及人类对环保的日益重视，经济性的概念也会随之变化。从长远看来，发展再生混凝土的经济前景较为广阔。
3.4建筑废弃物的其他利用
废弃混凝土的组成中除粗骨料、细骨料外，主要还包括水泥和其他辅助胶凝材料的水化产物，未水化的水泥和辅助胶凝材料。（1）将废弃混凝土中的砂浆分离出来后经粉磨至一定细度，与一定比例的石灰和水相配合，再采用水热压蒸的方法，可以制备得到高强度钙硅制品。其原理是在100℃以上的水热介质中，石灰中的Ca（OH）2和砂中的SiO2发生急剧的化学反应，生成各种类型的水化硅酸钙，将未反应的颗粒包裹交联形成空间网络结构，从而使硬化体具有良好的物理力学性能。在常温下Ca（OH）2和结晶态SiO2间的化学反应过程非常缓慢，砂中结晶态的SiO2只有在高温水中才能较快地溶解，因此必须采用压蒸的手段促使其发生反应。该方法也可以在现有的灰砂砖厂使用建筑废弃物生产灰砂砖。（2）很多旧民宅、建筑等大都使用烧结砖作为主要建筑材料，随着这些旧建筑的拆除，大量以黏土砖为主的建筑垃圾的排放量也在不断增加，再加上废弃混凝土中的粉状物，也已成为污染环境、占用填埋土地的主要污染源之一。可以综合利用废黏土砖、废弃混凝土中的粉状物，经一定的处理后，加上一定量的粉煤灰，进行再生混凝土砌块的生产。这样不仅可以节约天然砂石资源，同时又能对上述废弃物加以再生循环利用。（3）凡强度等级不高的混凝土、非承重结构混凝土、基础垫层、广场砖、道路垫层、水沟、排水槽、重力护壁、海岸防护堤、砌块，都适合大量使用再生骨料、再生混凝土、建筑垃圾废弃物等。
4结论
由此可见，建筑结构废弃物再生和循环使用，如果能推广应用，一方面解决了大量混凝土废弃物处理困难和由此引发的对环境的负面影响等问题，同时又节省了大量的垃圾清运费用和处理费用；另一方面可以减少对天然砂石的开采，保护了生态环境，保证了人类社会的可持续发展。很有必要进行这方面研究和汗发，寻求对其充分利用的可能途径，尽可能地扩大再生混凝土的应用范围。
①仅采用再生粗骨料制成的再生混凝土，其强度同普通混凝土相比虽然有所下降，但可以采用再生粗骨料和天然砂组合，或者再生粗骨料和部分再生细骨料、部分天然砂组合，制成强度相对较高的再生混凝土。

②再生骨料吸水率大，再生混凝土的流动性比普通混凝土差，通过掺入高效减水剂，掺加超细矿渣或超细粉煤灰，提高再生混凝土的流动性和和易性，来满足施工要求。
③再生混凝土的导热系数小，热工性能好，若用于围护结构，可明显增强建筑物的保温隔热效果。
④再生混凝土的密度小、自重低，用来生产砌块、空心砖、墙板，取代传统的实心粘土砖，成为良好的填充墙体材料，具有明显的经济、环境效益。
⑤必须建立专业的再生回收企业，使用高水平的设备和技术，形成一个产业，进行综合回收再生循环使用。
参考文献略