建筑垃圾综合利用及管理的现状和进展

简介： 对国内外建筑垃圾的管理现状及综合利用技术进行了全面的调查和总结。分析了建筑垃圾的成分及特征，指出了我国建筑垃圾综合利用和管理方面存在的问题，提出了适合我国国情的建筑垃圾循环管理模式。
关键字：建筑垃圾 综合利用 处置 线性模式 循环模式

　建筑垃圾的管理是城市管理的重要环节之一^[1]。建筑垃圾是在建（构）筑物的建设、维修、拆除过程中产生的，主要为固体废弃物，包括废混凝土块、沥青混凝土块、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖渣、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物等^[2,3]。鉴于建筑垃圾的组成特点和它产生于建设工程现场的实际情况，将其回收作为建筑材料，是建筑垃圾回收利用的有效手段^[4,5]。本文对国内外建筑垃圾的管理现状及综合利用技术进行了全面的调查和总结，分析了建筑垃圾的成分及特征，对我国建筑垃圾综合利用和管理方面的问题进行了系统的研究，并提出了适合我国国情的建筑垃圾循环管理模式。

　　1 建筑垃圾的种类及组分

　　建筑垃圾主要包括：旧城改造过程中拆除旧建筑产生的建筑垃圾；建筑物在施工过程中产生的建筑垃圾。表1中列出了不同结构形式的建筑工地中建筑施工垃圾组成比例和单位建筑面积产生的垃圾量。

　　表1 建筑施工垃圾的数量和组成（%）

　　1) 单位建筑面积产生的施工垃圾量。

　　从表1可见，建筑施工垃圾的成分有：土、渣土、废钢筋、废铁丝和各种废钢配件、金属管线废料、废竹木、木屑、刨花、各种装饰材料的包装箱、包装袋、散落的砂浆和混凝土、碎砖和碎混凝土块、搬运过程中散落的黄砂、石子和块石等。这些材料约占建筑施工垃圾总量的80%。对不同结构形式的建筑工地，垃圾组成比例略有不同。而垃圾数量因施工管理情况不同在各工地差异很大。

　　中国香港特区旧城改造和建筑施工中建筑垃圾的典型组成和比例^[1] 见图1、2。

　　图1中国香港特区旧城改造建筑垃圾的典型组成和比例（%）

　　图2中国香港特区建筑施工垃圾的典型组成和比例（%）

　　由图1、2可知，香港进行旧城改造时产生的建筑垃圾主要是加固混凝土、混凝土、渣土，其总和达到65%。而建筑施工中产生的垃圾主要是渣土、碎石、木材，其总和达到55%。

　　1998年，香港特区的建筑垃圾产生量约为32710t/d。为了处理如此大量的建筑垃圾，香港采用了如下战略：将其中的惰性部分（如沙子、砖头和混凝土）进行回收利用；非惰性部分（如竹子、塑料、玻璃、木材、纸、蔬菜和其他有机物）作为废物在填埋场填埋。香港历年建筑垃圾的产生量统计见图3，建筑垃圾中惰性与非惰性部分的比例^[1]见图4。

　　图3 中国香港特区1980～1998年建筑垃圾的产生量统计

　　图4 中国香港特区建筑垃圾中惰性部分与非惰性部分的比例

　　2 国外建筑垃圾综合利用现状

　　建筑垃圾中的许多废弃物经过分捡、剔除或粉碎后，大多可作为再生资源重新利用。综合利用建筑垃圾是节约资源、保护生态的有效途径。在这方面，日本、美国、德国等发达国家进行的比较早，给我们提供了许多先进的经验和处理方法。

　　通常，建筑材料，如石块，其原料价格要比再循环的材料价廉。由于国土面积小，资源相对匮乏，日本的构造原料价格要比欧洲高。因此，日本人将建筑垃圾视为“建筑副产品”，十分重视将其作为可再生资源而重新开发利用。比如港埠设施，以及其他改造工程的基础设施配件可以利用再循环的石料，代替相当量的自然采石场砾石材料^[2]。

　　1977年日本政府制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，生产再生水泥和再生骨料，生产规模最大的可加工生产100t/h。1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》，规定建筑施工过程中产生的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾，必须送往“再资源化设施”进行处理。日本对于建筑垃圾的主导方针是：尽可能不从施工现场排出建筑垃圾；建筑垃圾要尽可能的重新利用；对于重新利用有困难的则应适当予以处理^[3]。

　　美国政府则制定了《超级基金法》，规定：“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾卸”。从而在源头上限制了建筑垃圾的产生量，促使各企业自觉的寻求建筑垃圾资源化利用途径。美国住宅营造商协会正在推广一种“资源保护屋”，其墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建成的，屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的，所用的板材是锯末和碎木料加上20%的聚乙烯制成，屋面的主要原料是旧的报纸和纸板箱。这种住宅不仅积极利用了废弃的金属、木料、纸板，而且比较好的解决了住房紧张和环境保护之间的矛盾^[4]。

　　此外，美国的CYCLEAN公司采用微波技术，可以100%的回收利用再生旧沥青路面料，其质量与新拌沥青路面料相同，而成本可降低1/3，同时节约了垃圾清运和处理等费用，大大减轻了城市的环境污染；对已经过预处理的建筑垃圾，则运往“再资源化处理中心”，采用焚烧法进行集中处理。

　　法国CSTB公司是欧洲首屈一指的“废物及建筑业”集团，专门统筹在欧洲的“废物及建筑业”业务。公司提出的废物管理整体方案有两大目标：一是通过对新设计建筑产品的环保特性进行研究，从源头控制工地废物的产量；二是在施工、改善及清拆工程中，通过对工地废物的生产及收集作出预测评估，以确定有关的回收应用程序，从而提升废物管理的层次。该公司以强大的数据库为基础，使用软件工具对建筑垃圾进行从产生到处理的全过程分析控制，以协助在建筑物使用寿命期内的不同阶段作出决策。例如可评估建筑产品的整体环保；可依据有关执行过程、维修类别，以及不同的建筑物清拆类型，对减少某种产品所产生的废物量进行评估；可向顾问人员、总承建商，以及承包机构（客户），就某一产品或产品系列对环保及健康影响提供相关的概览资料；可以对废物管理所需的程序及物料作出预测；可根据废物的最终用途或质量制订运输方案；就任何使用“再造”原料的新工艺，在技术、经济及环境方面的可行性作出评核，而且可估计产品的性能。

　　在荷兰，建筑业每年产生的废物大约为14×10⁶t，大多数是拆毁和改造旧建筑物的产物（石块、金属、塑料和木材的杂乱物）。目前，已有70% 的建筑废物可以被再循环利用，但是荷兰政府希望将这个百分比增加到 90%。因此，他们制定了一系列法律，建立限制废物的倾卸处理、强制再循环运行的质量控制制度。荷兰建筑废物循环再利用的重要副产品是筛砂，产量大约1×10⁶t/a。砂很容易被污染，其再利用是有限制的。为此荷兰采用了砂再循环网络，由拣分公司负责有效筛砂：依照它的污染水平分类，储存干净的砂，清理被污染的砂^[5]。

　　德国将建筑垃圾分成土地开挖、碎旧建筑材料、道路开挖和建筑施工工地垃圾，1987～1995年各类建筑垃圾的再利用情况见表2^[6]。德国联邦环境基金会总部的建筑就是用了旧混凝土集料。德国西门子公司开发的干馏燃烧垃圾处理工艺，可将垃圾中的各种可再生材料十分干净地分离出来，再回收利用，对于处理过程中产生的燃气则用于发电，垃圾经干馏燃烧处理后有害重金属物质仅剩下2～3kg/t，有效地解决了垃圾占用大片耕地的问题。

　　表2 德国1987～1995年各类建筑垃圾的再生利用率（%）

　　1）碎旧建筑材料主要用作道路路基、造垃圾填埋场、人造风景和种植等。

　　总之，这些国家大多施行的是“建筑垃圾源头削减策略”，即在建筑垃圾形成之前，就通过科学管理和有效的控制措施将其减量化。对于产生的建筑垃圾则采用科学手段，使其具有再生资源的功能。

　　3 国内建筑垃圾综合利用现状

　　长期以来，我国的建筑垃圾再利用没有引起很大重视，通常是未经任何处理就被运到郊外或农村，采用露天堆放或填埋的方式进行处理。随着我国城镇建设的蓬勃发展，建筑垃圾的产生量也与日俱增。目前，我国每年的建筑垃圾数量已在城市垃圾总量中占有很大比例，成为废物管理中的难题。上海、北京等城市的一些建筑公司在对建筑垃圾的回收利用方面作了一些尝试。

　　1990年7月，上海市第二建筑工程公司在市中心的“华亭”和“霍兰”2项工程的7幢高层建筑施工过程中，将结构施工阶段产生的建筑垃圾，经分拣、剔除并将有用的废渣碎块粉碎后，与标准砂按1:1的比例拌合作为细骨料，用于抹灰砂浆和砌筑砂浆。共计回收利用建筑废渣480t，节约砂子材料费1.44万元和垃圾清运费3360元，扣除粉碎设备等购置费，净收益1.24余万元。1992年6月，北京城建集团一公司先后在9万m²不同结构类型的多层和高层建筑的施工过程中，回收利用各种建筑废渣840多吨，用于砌筑砂浆、内墙和顶棚抹灰、细石混凝土楼地面和混凝土垫层，使用面积达3万多平方米，节约资金3.5万余元^[7]。

　　最近，河北工专新兴科技服务总公司开发成功一种“用建筑垃圾夯扩超短异型桩施工技术”^[8]，在综合利用建筑垃圾方面有了突破性进展。该项技术是采用旧房改造、拆迁过程中产生的碎砖瓦、废钢渣、碎石等建筑垃圾为填料，经重锤夯扩形成扩大头的钢筋混凝土短桩，并采用了配套的减隔振技术，具有扩大桩端面积和挤密地基的作用。单桩竖向承载力设计值可达500～700kN。经测算，该项技术较其它常用技术可节约基础投资20%左右。

　　4 我国建筑垃圾管理基本对策

　　4.1 我国目前余泥渣土的管理体制

　　我国目前对余泥渣土的管理，各个城市有所不同，管理部门也有所不同，基本上可以分为2种。

　　4.1.1 二级管理体制主要运用于大城市以及较发达地区，例如北京、上海、广州等。通常是在行政市里设立建筑垃圾排放管理部门，以市政管理委员会为行政主管机关，是独立的法人核算单位。下属各区再设立建筑垃圾的排放管理部门，属各区市容环卫部门领导。运输方面由经过批准的车辆或运输公司负责，执法由城市综合执法部门派队员到建筑垃圾排放管理部门合署办公。

　　4.1.2 统一管理体制主要用于面积较小的地区，例如盐城、南通、石家庄、厦门、济南等。成立全市的建筑垃圾管理部门，实行一体化的建筑垃圾管理及执法运作机制，受市城市管理部门法律委托，具体负责渣土管理及执法工作。一是行政许可，对施工活动中产生的建筑垃圾、工程渣土的处置进行审批发证，规范清运过程的时间、线路，指定或经审查后确认处置地点；二是行政处罚，依据国家、省、市法规或规章，对影响市容、污染环境、不服从管理等违章行为进行处罚，确保审批工作的权威性。

　　4.2 我国建筑垃圾目前存在的问题

　　长期以来，我国的建筑行业都是采用传统方式施工，原料消耗大，加上管理的落后，从而产生大量的建筑垃圾。虽然已开始进行新型建材开发和利用，但规模和数量还非常有限。

　　我国在利用工业废料(如煤矸石、石煤、粉煤灰、炉渣等)取代粘土原料生产墙体材料方面取得了显著成就。而对建筑垃圾的利用刚刚起步，还没有一套适合我国国情的建筑垃圾资源化手段。

　　4.3 解决我国建筑垃圾存在问题的基本对策

　　要想从根本上解决我国建筑垃圾存在的问题，应采取建筑周期全过程的管理模式。改变传统的建筑原料——建筑物——建筑垃圾的线性模式（总消耗=消耗A+消耗B），形成建筑原料——建筑物——建筑垃圾——再生原料的循环模式[总消耗=消耗（A-X）+消耗（B-X）+消耗（X）（其中：A—自然的材料合计和运转；B—废弃的材料运转和处理的合计，X—合计再循环材料）]。在建筑过程中让原材料得到最大限度地合理、高效、持久地利用，并将其对自然环境的影响降低到尽可能小的程度，从而形成高利用、低排放的新型建筑模式，在保护环境的同时也取得了更大的经济利益。

　　4.3.1 从源头上加以控制，大力开发和推广节能降耗的建筑新技术和新工艺，从而减少建筑垃圾的产生。在建筑物的设计过程中，考虑提高建筑物的耐久性，采用尽量少产生建筑垃圾的结构设计，使用环保型建筑材料，考虑建筑物将来进行维修和改造时建筑垃圾产生量少，考虑建筑物在将来拆除时的再生问题。

　　4.3.2 在建筑过程中坚决杜绝偷工减料、以次充好、随意更改设计方案等降低工程质量的现象发生，保证建筑物的质量和耐久性，减少不必要的维修、加固甚至重建工作。注意废料的直接再利用，例如碎砖、混凝土块等废料经破碎后，可以代砂，直接在施工现场利用，减少需被转移的建筑垃圾产生量。同时，制定相关的建筑垃圾产出标准作为法律依据，使政府可以对建筑垃圾的产生量予以控制。

　　4.3.3 运出场外的建筑垃圾，对其进行分拣、集中，将其中可作为原材料再生利用的成分进行回收再利用。例如废钢筋、废铁丝、废电线和各种废钢配件等金属，经分拣、集中、重新回炉后可以再加工制成各种规格的钢材；废竹木、木屑等则可用于制造各种人造板材；混凝土废料用于制作砌块、铺道砖、花格砖等。这些需要政府部门、环保部门、建筑建材行业等各部门共同努力，采取各项优惠政策，大力扶持创办建筑垃圾的加工企业，大力开发和推广再生材料产品；采取积极措施，鼓励对建筑垃圾的再利用。逐步实施建筑垃圾经再加工后，作为建材产品的循环再利用。

　　总之，建筑垃圾作为各种建材产品废料的混合物，未加处理直接填埋，不仅破坏了人类赖以生存的自然环境，而且也是资源的巨大浪费。惟有采取积极措施，才能确保建筑业的可持续发展。

　　5 参考文献

　　1 Poon C S, Ann T W . On-site sorting of construction and demolition waste in Hong Kong.Resources,Conservation and Recycling,2001(32):157～172.

　　2 Lauritzen E K. Emergency construction waste management. Safety Science, 1998(30):45～53.

　　3 陆凯安. 利用建筑垃圾减少环境污染. 北京节能, 1999, 3:45～46.

　　4 王志伟. 建筑垃圾的开发和利用. 建筑技术开发, 2000, 27(6):33～34.

　　5 Barros A I, Dekker R, Scholten V. A teo-level network for recycling sand: A case study. European Journal of Operational Research, 1998(110):199～214.

　　6 赵俊, 钟世云, 王小冬. 建筑垃圾的减量化与资源化.粉煤灰,2001, 2:8～9.

　　7 陆凯安. 建筑垃圾综合利用势在必行. 再生资源研究, 1999, 2:33～34.

　　8 1998 年建设部科技成果重点推广项目(二). 建筑技术, 1998, 9:15.

　　第一作者张成尧，男，1963年生，1995年毕业于广东省委党校，工程师。