建筑垃圾减量化研究综述

建筑业是我国国民经济的支柱产业，但是建筑业在促进我国国民经济增长的同时，也消耗了大量资源，并产生大量建筑垃圾，给地球环境造成了巨大的压力。资料显示，砖混结构、全现浇结构和框架结构建筑施工，每1万m2就会产生建筑垃圾500~600t，而拆毁建筑，所产生的建筑垃圾约为每m21.0~1.2t。目前，许多国家和地区的建筑垃圾已占城市固体垃圾的30%~40%[1]，且其产生量还在随GDP的增加而不断增长，因此加强建筑垃圾的管理已成为很多国家和地区的重要议题。
对建筑垃圾的管理早在二战后就引起了各国政府和学者的关注，一些发达国家和地区已经提出了各种对建筑垃圾的管理措施。但在我国对建筑垃圾的研究才刚刚起步，相关资料还比较零散，并且已有的研究中大部分内容重复，基本上停留在对现状的阐述、对问题的罗列和对案例的叙述上面。因此，有必要对国内外现有的研究成果进行梳理总结，以为我国今后在这个领域的研究提供一个清晰的线索。本文主要针对建筑垃圾减量化领域的研究进行综述，包括目前各国建筑垃圾的定义、组成、产生量估算方法、减量化措施等诸多方面。
1建筑垃圾的定义
美国环保局将建筑垃圾定义为[2]：“建筑结构（包括建筑物、道路以及桥梁等）在新建、翻修或拆除过程中产生的废物材料，主要包括砖、混凝土、石块、渣土、岩石、木材、屋面、玻璃、塑料、铝、钢筋、墙体材料、绝缘材料、沥青屋面材料、电器材料、管子附件、乙烯基、纸板以及树桩等。”
欧盟按照建筑垃圾的来源将其分为以下4类[3]：建筑物/构筑物拆除产生的垃圾；建筑物/构筑物新建、改建、扩建、翻新过程中产生的垃圾；土地平整、土建工程或一般的基础设施建设产生的渣土、石头和植被等；道路规划和养护活动中产生的相关废料。而文献[4]除了上述类别，还包括了建筑材料生产过程中产生的建筑垃圾。
日本将建筑垃圾定义为建设工程副产物[5]，包括再生资源和废弃物两类。其中，再生资源主要指建设工程排出土和可以再生利用作为原材料使用的物质，如混凝土块；废弃物包括建设污泥等不能作为原材料使用的物质。
香港环境保护署[6]将其定义为：“任何物质、物体或东西因建筑工程而产生，不管是否经过处理或储存，而最终被弃置。工地平整、掘土、楼宇建筑、装修、翻新、拆卸及道路等工程所产生的剩余物料，统称为建筑废物。”
原建设部2005年颁布的《城市建筑垃圾管理规定》中，将建筑垃圾定义为建设单位、施工单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、管网等以及居民装饰装修房屋过程中所产生的弃土、弃料以及其他废弃物。
综上所述，可见目前对建筑垃圾还没有明确统一的定义，不同的国家和地区对建筑垃圾的界定都存在一定的差别，主要体现在以下几个方面：来源上是否包括建筑材料生产过程中产生的垃圾和场地清理、基础开挖土；建设活动是否包括所有类型的土木工程；内涵上是否包括在现场直接利用的部分；形态上是否仅为固体废弃物等。
2建筑垃圾的组成
建筑垃圾的成分和含量随着建筑结构的类型、建筑物的用途、施工技术及所采用的材料等的不同而存在一定的差异。如表1所示，各国和地区的建设施工产生建筑垃圾成分和比例有较大的不同，如香港地区包括了渣土，欧盟各国则包括了绝缘材料，美国广泛使用板墙等。但是也有一些共同之处，如大部分国家和地区的建筑垃圾中，惰性部分如混凝土、砖、碎石、陶瓷等占的比例较大（在美国，住宅建设所产生的建筑垃圾中废木材占很大的比例，这主要是由于美国的住宅普遍是木结构的单栋房屋）。我国的资料还显示，建筑结构形式对建筑垃圾各成分比例有明显的影响。
表1各国（地区）建筑垃圾的主要组成成分及比例

3建筑垃圾的产生量估算
建筑垃圾减量化需要首先掌握建筑垃圾产生数量，而关于建筑垃圾产生量的估算方法的研究，目前仍不够系统。总体来说，建筑垃圾产生量的估算分为两类：国家或地区所产生的建筑垃圾总量的估算和单位建筑面积产生建筑垃圾量的估算。
3.1区域性建筑垃圾总量的估算

目前已有的文献中，关于区域性建筑垃圾总量的估算主要有以下几种方式，一是采用城市生活垃圾产生量的估算方法，即按人均产量来估算。这种估算方法由于经济文化的差异、建筑垃圾定义和记录数据方式不同，会产生较大误差。例如，欧盟提出的建筑垃圾人均产量为481kg[3]；而Fatta等[9]估算出的希腊人均产量仅为191kg。
二是按建筑面积乘以单位面积产量的方式进行估算，其中建筑面积的确定又有不同的方法。Franklin[2]和Cochran[10]都根据该地区建筑物的总投资额和单位建筑面积的平均成本得出总的建筑面积，而Poon[11]则是通过建筑许可证得出总的建筑面积。需要注意的是，通过这种方法来估算建筑垃圾产量需要掌握单位面积的平均产量，而各地通常缺少这类数据。另外，由于还有一些建设活动没有建筑许可证或投资记录，因此估算总建筑面积时可能也存在较大误差。
第三种方法是按建筑总投资乘以单位投资产量来计算。文献12根据对以往研究中建筑垃圾的数量进行统计分析，得出单位投资建筑垃圾的发生量为8.59t。根据该指标，可以估算出建筑产品将来的建筑垃圾发生总量。
另外，文献4提出通过计算运往填埋场的卡车数量来计算建筑垃圾的产生总量。但是这种方法只包括了最终在填埋场处理掉的垃圾的数量，而对于那些在工地现场直接利用掉或非法倾倒的垃圾却没有包括在内。
3.2单位建筑面积建筑垃圾产量的估算
目前，估算单位建筑面积建筑垃圾产生量最常用的一个方法，是观测单栋建筑物所产生的建筑垃圾总量，然后用总量除以总建筑面积，即可得出单位面积的产量。例如，Bossink等[13]通过对建筑工地现场产生的建筑垃圾进行储存和称重得出建筑垃圾产生的总量；Mcdonald等[14]根据建筑垃圾的不同种类，对所有接收垃圾的箱子都指定容积，最后通过计算箱子的数量来计算产生的建筑垃圾的体积；Poon[15]则通过数运出建筑工地的卡车数量并根据卡车的载重来计算建筑垃圾的总量；另外，文献16将SMARTWaste软件应用到建筑垃圾的现场管理中，跟踪建筑活动中建筑垃圾产生的原因并收集相关数量信息。
另一种估算单位建筑面积建筑垃圾产生量的方法是根据各种建筑材料的废料率来计算。研究表明，各种材料未转化到工程上从而变为垃圾废料的数量约为材料消耗量的5%~10%。许多学者已经通过各种调查得出了不同国家和地区的废料率[13，17-18]，因此，只要根据工程使用的材料数量即可估算出各种垃圾的成分以及数量，再除以建筑面积，即可得到单位面积建筑垃圾的产生量。
4建筑垃圾的产生原因及减量化措施
建筑垃圾的减量化是指减少建筑垃圾的产生量和排放量。建筑垃圾减量化的方法和手段很多，本文根据建筑垃圾产生的原因，将建筑垃圾减量化的措施分为以下几种。
4.1优化建筑设计以及采用耐久性材料
许多研究表明，设计阶段的疏忽和建筑材料的性能低下是产生大量建筑垃圾的主要原因之一[7，13]，因此可以通过工程设计阶段对设计概念的改变和建筑材料的选择来实现建筑垃圾减量化[19，20]。例如，在设计时注意尺寸配合和标准化，尽量采用标准化的灵活建筑设计，以减少切割产生的废料；保证设计方案的稳定性，提供更详细的设计，尽量避免对设计方案进行频繁更改而产生不必要的剔凿；注重长远规划设计、提高耐久性设计、合理选购材料和构件，尽量采用可修理、可重新包装的耐用建筑材料，以及考虑延长建筑物的使用寿命。
4.2采用适当的分包合同
文献18分析了不同分包合同所导致的材料浪费的程度，指出包工不包料形式的分包合同材料浪费量最大，而包工包料形式的分包对材料的浪费最小。因此，在工程开始之前应合理选择分包合同的形式；对于无法选择的合同类型，应在合同条款中规定建筑垃圾管理的责任及奖惩措施。
4.3采用先进的施工工艺
施工工艺落后是造成大量建筑垃圾产生的又一主要原因[21]，因此研究认为，采用先进的施工技术可减少由于施工工艺落后导致的建筑垃圾。一种方法是采用预制技术以减少施工现场所产生的建筑垃圾，但是预制技术的使用会受到一些限制[22]；另一种方法是采用选择性拆毁技术[11]，即与建设过程相反的拆除方式来减少产生的建筑垃圾，但是要方便地实行选择性拆毁首先要有足够的场地储存可回收的材料，其次要有足够的时间和资源（劳动力资源和资金），最后要有一个成熟的二手材料市场。
4.4加强对材料的控制
大量的研究显示，对材料处理不当是产生大量建筑垃圾的主要原因之一，包括不妥当的装卸、运输、储存、采购过多以及施工过程中由于工人的不小心等造成的材料浪费等[13，17，21]。因此应加强对材料的管理，加强对工人的培训，选择合适的材料储存地点。同时，文献23又提出将条形码技术与GPS、GIS以及WAN技术结合起来，加强基于员工的激励回报计划（IRP）来对建筑材料进行管理，同时减少建筑材料的浪费。虽然这种方法可以减少不必要的材料损耗，但是也存在一些问题，如导致工人的偷工减料等。另外，文献17也提出将精益生产中的“零浪费”思想应用到建筑材料的管理中，从而减少由于材料浪费导致的建筑垃圾。4.5加强对施工现场的管理
目前建筑工地上的施工人员普遍缺少培训，因此会出现质量不合格需要返工的情况，导致建筑垃圾的产生。因而，管理人员应加强对施工现场的管理，提高施工质量；提高房屋建筑物结构施工的精度，避免剔凿或修补而产生的建筑垃圾；在成本、资源及施工现场空间满足条件的情况下，采用适当方式对产生的建筑垃圾进行现场分拣，以减少填埋的建筑垃圾数量，有效地减少建筑垃圾数量[8，21]。
5结语
本文通过对现有文献的总结发现，美国、德国、日本等发达国家和地区较早就意识到建筑垃圾问题的严重性，并进行了大量的相关研究，而我国的研究成果还十分有限，需要在以下方面加强研究。
5.1建筑垃圾的界定
目前国内外对建筑垃圾的定义还不统一，对建筑垃圾范围界定的差异造成各地数据难以直接对比和借鉴。因此，应首先结合我国实际情况制定出统一的建筑垃圾定义，并设计出一套可行的分类标准以方便各地开展统计分析和相关研究。
5.2关于建筑垃圾产生量估算
虽然之前的研究已有一些建筑垃圾产生量的数据，但是这些数据的估算方法没有明确的阐述；同时，由于统计口径的不一致，文献中的数据难以直接使用；另外，不同地区产生的建筑垃圾成分和量都会有所不同。因此，应组织相关部门对建筑垃圾的产生量，尤其是单位建筑面积的产生量、组成成分及比例进行一次大范围的调查统计分析，并确定各地区各种建筑类型的建筑垃圾量排放标准。
5.3建筑垃圾回收利用技术
目前，我国大多数建筑垃圾都直接送往填埋场，建筑垃圾的回收利用率很低，主要原因之一就是缺少回收利用的途径和技术，因此需要加强建筑垃圾的分选、清理和再生利用技术的研究与开发工作。
5.4经济效益分析
对建筑垃圾减量化和资源化的经济效益进行分析，研究提高其经济性的各种途径，从而建立建筑垃圾减量和回收利用的源动力。
5.5政策法规制定
研究如何通过政策、法规的约束和导向，实现建筑垃圾的有效管理和合理利用。
参考文献略