我国废弃混凝土资源化利用的进展与思考

2021-04-30

四川水泥 2021年5期

（河南大学土木建筑学院，河南开封 475001）

0 引言

近几年来，我国快速经济发展和城市化进程带动了大量的建筑物和基础设施的建立，同时也加快了城市建筑物的新陈代谢，导致许多旧建筑被淘汰，从由此产生的建筑废弃物也不容小觑。中国科学院的相关研究表明，近几年来我国建筑垃圾年均产量为20 亿吨左右，占比城市垃圾总量40%左右，其中建筑垃圾的主要成分及比例如下所示：

建筑垃圾成分比例图

由上图可知，废弃混凝土占建筑垃圾比例最高的。然而，我国目前对废弃混凝土的主要处理方式仍为粗放的堆放或填埋等。这些粗放的方式不仅占据土地资源，成本较高，而且建筑垃圾中的污染物还会对周边的生态环境构成危害。我国坚守18 亿亩耕地红线，上述方法终究会被取代，并且经过国内外长期的工程实践中，废弃混凝土资源化利用已得到充分的证明和检验，主要方式是将废弃混凝土经过一系列工序得到再生骨料和及其的多项应用，如再生骨料混凝土、路面基层应用、烧制多空砖等。这项技术不仅处理了这些建筑垃圾，保护了环境，还能缓解我国建筑行业骨料使用的压力，所以废弃混凝土再生骨料应用有着重大的社会价值和研究意义。

1 国内外废弃混凝土资源化利用技术的发展

1.1 国外废弃混凝土资源化利用技术的发展

早在“二战”结束后，日本、韩国、美国和欧洲发达国家便开始对废弃混凝土资源化利用的研究。通过将废弃混凝土进行破碎、分级和按级配进行配比形成再生骨料，对再生骨料相关性能展开研究并在实际应用上取得成功，特别是再生混凝土技术（将再生骨料部分或全部代替天然骨料配制新混凝土），生产出来的再生混凝土的物理、化学、力学性能军的得到相关具体工程的检验，基本达到使用的要求[1]。如国土面积小，资源相对缺乏的日本，对废弃混凝土回收利用的研究起步较早且重视程度高，1977年便制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》等多个规范和标准，以处理废弃混凝土生产再生骨料和再生混凝土的工厂也应运而生，其产品的基本性能均能达到使用标准，1995年的废弃混凝土回收利用率就已达到了65%[2]。美国对混凝土资源化利用早已得到工程的实践，密歇根州的公路建设中使用了再生骨料，且研究表明再生骨料的混凝土干缩性要高于比天然骨料的混凝土，其道路的质量与普通混凝土基本相同[3]。在21世纪初，日韩等发达国家对废混凝土进行了严格处理法规制定后，对废弃混凝土的利用率翻了一番。

2005年国内外废弃混凝土资源利用率

1.2 国内废弃混凝土资源化利用技术的发展

我国对废弃混凝土回收利用的相关研究较晚，且回收利用率较低，对其采取的主要方式仍是粗暴的堆放和填埋。但近三十年来，我国建筑行业迅速发展，建筑物新陈代谢的速度也不断增大，大量建筑垃圾引发的生态坏境问题也逐渐受到大众的关注和重视，我国政府也开始逐渐重视循环经济。2012年发布的《“十二五”循环经济发展规划》以后，国家政府积极构建绿色循环产业体系，加大对建筑垃圾资源化产业的扶持力度和优惠政策，推动再生资源产业化。借鉴国外先进技术和长期的工程实践，我国已具备废弃混凝土资源化利用的技术条件并逐渐成型，在生产设备、生产技术、产品质量等多个环节均在不断完善，相关的产品均已得到实践的检验。

2 国内外再生骨料的特性及应用技术

大量的废弃混凝土回收利用的主要方式是将其进行破碎、分级和按级配进行配比形成的骨料为再生骨料。天然的骨料主要为砂砾、卵石和碎石，由于再生骨料的内部结构已发生重组变化，与天然骨料相比，有以下特性：1）表面表观密度和堆积密度较低；2）含有30%左右的硬化水泥砂浆，还有塑料、金属等杂质；3）再生骨料的生产工序中产生大量细微裂纹，导致其吸水率较高；4）其组分复杂多样，含有天然碎石、砖渣、硬化砂浆等，以致于其压碎损失值较大。

根据骨料的粒径可分为再生粗骨料（粒径5～40mm）、再生细骨料（粒径0.15～5mm），再生骨料的特点再生骨料的相关应用有以下：

2.1 再生混凝土技术

早在“二战”结束后，西方各强国便开始了对再生混凝土技术的研究，再生骨料混凝土是将再生骨料按部分或全部代替天然骨料配比出新的混凝土，其中再生粗骨料和再生细骨料搭配的不同会导致混凝土相关性能的差异。国外多个国家再生混凝土的应用均达到工程使用标准，而我国由于材料与之不同，再生混凝土强度不足和耐久性的问题，该技术仍处于研究阶段。

2.2 再生骨料应用于路基路面

在现场将废弃路面进行破碎得到再生骨料，并将其用于新道路的基层或底基面，是我国水泥混凝土路面主要的再生应用技术，而实际的道路养护维修工程也通常使用该方法。2004年，南京便采用该技术应用在场区出入主干道的部分路段上，2007年在市政试验路段也采取该方法，但南京总体废弃混凝土资源利用率较低。

2.3 再生骨料制多孔砖

经过破碎处理的再生骨料由于强度有所下降，并不适用与高强度混凝土，但可通过和水泥、石灰等添加剂配比混合，并通过振动挤压成多孔砖，这种多孔砖适用于框体结构和填充墙。

2.4 再生骨料改性技术

未经处理的再生骨料应用在混凝土中，往往会出现强度不达标的问题，可通过物理和化学的手段改变再生骨料的相关性能，实现提高骨料强度的目的。韩岚岚便利用化学的手段提高骨料的密度并降低其吸水率，从而实现骨料强化，[4]改性后的再生骨料应用到工程的范围就更广了。

3 我国废弃混凝土资源化利用的问题和反思

3.1 资源化利用率低

我国虽然经过数十年的钻研和发展，并且在废弃混凝土资源化利用技术有了较大的进步，但在总体应用工程上，我国对废弃混凝土回收利用率不足5%，跟发达国家形成了很大的差距，我国面对巨量的建筑垃圾仍是采用堆积或填埋等粗暴的方式。主要原因有以下方面：1）建筑垃圾处置工程的规划偏粗放。我国建筑工程规划设计的重点是建筑场地的清理、工程量工期的安排等方面，对于建筑垃圾的处理和利用缺乏较为长期和系统的规划，导致大量的建筑垃圾处理方式表现为应急性和集中性。2）废弃混凝土资源化利用的相关产品缺乏市场竞争力。资源化产业得不到政府、企业、大众的充分认识和重视，政府对相关企业的扶持力度低和市场引导不足，导致企业盈利较为困难，一定程度上限制了该技术的发展。

3.2 政策法规和技术标准规范支撑不足

我国尚未建立废弃混凝土的全生命周期的管理政策和制度。如清理建筑垃圾前混凝土的物理和化学特性的相关研究，对污染物转移风险和环境影响风险，废弃混凝土的出路管理和影响后评价等。这些制度的缺失会导致相关部门的权责不清，容易出现“踢皮球”现象。

废弃混凝土业缺乏分类标准和回收利用的生产技术标准和规范。虽然国内各个省份都有相应的建筑垃圾处理规范，但这些规范标准针对性不强，不适应我国废弃混凝土精细化处置和资源化利用的趋势，导致甲方和承包商对此技术产生担忧。

我国现在废弃混凝土资源化利用的有效途径就是把再生骨料在位中间产品，便于运输加工利用，应用到其他工程。但是我国目前缺乏成套生产再生骨料的技术标准，而且尚未确定再生骨料的强度、吸水性指标的规范标准，导致再生骨料依靠天然骨料的标准规范进行分类，导致许多生产问题，以及许多开发对其质量报以怀疑，难以全国大面积的推广。

3.3 自身技术较低

由于我国废弃混凝土制作的再生骨料较为离散，其生产出来的再生混凝土的强度普遍较低，导致再生混凝土的应用范围较为局限，大部分仅适用于道路的基层或基底层。主要原因有以下两点：1）我国对废弃混凝土回收利用领域研究较晚。2）我国水泥、天然骨料和废弃混凝土的相关性能与国外的有较大差异，以至于国外的科研成果难以应用于本国。