全生命周期视角下建筑垃圾资源化利用分析

2022-07-04潘雨洁曹聪慧张仁猛

中国资源综合利用 2022年6期

张敏，潘雨洁，曹聪慧，张仁猛

（1.河北经贸大学，石家庄 050061；2.陕西中构建筑科技有限公司，西安 070000）

改革开放以来，我国现代化建设取得了重大进展，新型城镇化持续推进，城市化规模不断扩大。2020年，在疫情影响下，建筑业增加值增速依旧高于国内生产总值增速，建筑业总产值为26.39 万亿元，支柱产业地位稳固[1]。在建筑业取得可喜成绩的同时，建筑垃圾的处置问题日益凸显。近几年，我国城市建筑垃圾产生量超过20 亿t/a，约为生活垃圾的10 倍[2]。如何提升建筑垃圾的资源化利用率、最大化减少对环境的影响是目前亟待解决的问题。

1 建筑垃圾相关研究

建筑垃圾是指各类建（构）筑物建设与拆除中产生的废弃物[3]。根据建筑垃圾定义，基于中国知网数据库，笔者通过检索梳理了2001—2021年建筑垃圾相关研究文献，研究主题包括建筑垃圾、再生骨料、再生混凝土等。相关文献的年度发文数量变化趋势如图1所示。

由图1 可知，建筑垃圾相关研究文献发文数量整体呈现上升趋势。对筛选的文献涉及学科分布、研究层次分布进行可视化分析，结果发现，排名前三的学科为建筑科学与工程、环境科学与资源利用、无机化工，占比分别为25.47%、24.15%、8.16%；排名前三的研究层次为应用基础研究、技术研究与工程研究。此外，研究机构主要为各大高校，企业较少。

图1 建筑垃圾相关研究文献发文数量变化趋势

1.1 建筑垃圾资源化利用分析

1.1.1 全生命周期建筑垃圾产生量计算

要想对工程全生命周期中产生的建筑垃圾进行资源化利用，必须对项目组织策划、设计、施工和拆除阶段产生的建筑垃圾进行量化分析，精确预测垃圾产生量。

项目组织策划阶段可以利用投资额单位产量法，较为准确地估算出建筑垃圾产生量[4]。该方法的实施需要对本地区相关建设项目进行充分调查、研究，得到投资额和建筑垃圾产生量的关系，进而预测建筑垃圾产生量。

项目设计阶段可以利用建筑面积单位产量法和建筑信息模型（BIM）预测法，估测建筑垃圾产生量。据统计，单位建筑面积垃圾产生量的均值为38 ～ 43 kg/m2。BIM 技术在实际建设过程中的应用日益广泛，“所见即所得”的建模功能可以准确预测建筑垃圾产生量和种类，为建筑垃圾资源化提供翔实的参考依据。

施工阶段可以用现场调研法预测建筑垃圾产生量，其有直接调研和间接调研两种形式。直接调研在施工现场统计建筑垃圾类别和数量，可得到准确数据，但效率较低；间接调研通过记录进出施工现场的车辆，参考车辆装载垃圾的种类与数量，对建筑垃圾产生量进行估算，效率较直接调研明显提高，但准确性降低。

拆除阶段，建筑垃圾产生量与需要拆除建筑物的面积成正相关，采用建筑面积乘以相关系数的方法，可以预测建筑物拆除阶段建筑垃圾产生量。

1.1.2 建筑垃圾资源化利用方法

近年来，我国在建筑垃圾资源化利用研究上取得了较大进步，建筑垃圾分类处理与再利用形成了初步体系。例如，废旧混凝土经过分拣、剔除杂物后进行粉碎，得到粗骨料和细骨料，将其作为再生混凝土的粗、细骨料；废弃砖石经过破碎，用于制作标准砖、空心砖、多孔砖和空心砌块等再生产品；废弃钢材等金属材料经分拣后降级使用，制作钢纤维或回炉生产新的金属材料；废玻璃可以用作生产玻璃的原料等。

1.2 全生命周期视角下建筑垃圾资源化利用问题分析

1.2.1 建筑垃圾处置政策结构有待优化

目前，我国建筑垃圾治理工作已取得积极成效，部分项目采用就地取材的资源化利用方式，在节约垃圾清运费的同时提升了回收率[5]。2020年，《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》修订稿对建筑垃圾减量化等做出了规定，住房和城乡建设部进一步印发了《关于推进建筑垃圾减量化的指导意见》和《施工现场建筑垃圾减量化指导手册（试行）》，明确建筑垃圾减量化的主要目标和具体措施。从我国建筑垃圾处置相关政策的内容来看，规划通知型政策占比最高，法律法规型政策极少，说明目前政策结构体系不够完善，约束效力低且约束范围有限，难以保障建筑垃圾处置产业化发展[2]。

表1 列出了我国和其他国家部分建筑垃圾处置政策与核心内容。从我国来看，已出台的法律法规涉及建筑垃圾资源化利用的条文多是鼓励性的，缺乏约束效力，难以满足建筑垃圾资源化利用产业化发展的实际需求，无法从根本上解决建筑垃圾产生量持续增加与资源化利用率低的矛盾。新形势下，从根源上控制建筑垃圾产生量，并串联垃圾处置全过程，促进建筑垃圾资源化利用产业化发展成为当前的关键。

表1 建筑垃圾处置政策对比

1.2.2 资源化利用费用高，产业化发展不明朗

建筑垃圾是没有被合理利用的宝贵资源，资源化利用需要对各阶段产生的建筑垃圾进行回收、分类和处理，消耗大量的人工、材料和机械费用、时间成本，远超填埋或者简单堆置的费用。在实际推行中，限于费用问题，施工单位和承包商往往选择直接弃置建筑垃圾，阻碍了建筑垃圾资源化发展进程。另外，再生资源在建材市场中缺乏优势，建筑垃圾资源化利用上下游企业较少，部分已投产建筑垃圾资源化利用项目存在运行成本高、产量低等问题。建筑垃圾再生产品需求量低、资源化原材料供应量不足等因素也阻碍了再生资源流入市场，致使建筑垃圾资源化利用产业发展缓慢。整体来看，我国建筑垃圾处置已取得积极成效，但政策结构有待优化，我国欠缺全生命周期视角下的建筑垃圾处置管理和资源化利用产业发展模式。

2 全生命周期视角下建筑垃圾资源化策略

2.1 决策、设计阶段源头减量化

减量化是建筑垃圾管理的先决条件，良好的规划、设计方案是源头减量化的第一步。坚持绿色策划、绿色设计，借助建筑信息模型等可视化技术对建筑垃圾数量和种类进行预测与精准管理，促进源头减量化落地实施。此外，统筹考虑工程建设的全过程，施工方、建设方参与前期决策与设计，多方协调合作，对设计方案进行不断优化，避免后续因施工问题造成资源浪费。

2.2 施工阶段循环再利用

施工阶段是建筑垃圾减量化的具体实施阶段，坚持绿色施工，推广预制装配式建筑，不仅可以加快施工进度，更能显著减少施工现场垃圾。除了应用预制构件、预拌混凝土、预拌砂浆，采用先进施工工艺，选用标准化设施、工具式脚手架和模板等，可有效减少施工阶段的建筑垃圾产生量。

2.3 拆除阶段资源化利用

拆除阶段是建筑垃圾产生量占比最大的阶段，必须建立完整的建筑垃圾再生产品性能标准。各类标准是开展建筑垃圾减量化工作的技术依据。各地要建立相应的标准体系，完善施工现场建筑垃圾分类、收集、统计、处置和再生利用等相关标准，为建筑垃圾减量化工作提供支撑。在此基础上，构建全国建筑垃圾资源化利用产业相关主体共同遵循的管理与治理机制，推动建筑垃圾资源化利用朝系统化处理方向转型，实现可持续发展。