浅析“双碳”目标背景下再生混凝土推广的必要性和可行性

李 强 刘为均

(河北建筑工程学院 经济管理学院,河北 张家口 075000)

0 前 言

随着社会进程的不断加快,工程拆建已成为一种常态,但如何绿色处理拆建导致的建筑固废备受社会关注.丹麦于1998年首次提出了绿色混凝土的概念[1],再生混凝土属于绿色混凝土的一种,它的骨料一般是由建筑固废中的废弃混凝土块、废砖等经破碎、清洗、分级后得到,用以部分或全部代替天然骨料配制的混凝土[2],与传统混凝土全部使用的天然骨料或机制骨料形成鲜明对比,再生混凝土具有绿色环保、原材料普遍易得等诸多优点,其推广应用不仅为建筑固废绿色处理和降低碳排放提供了解决方案,也为混凝土的循环利用和可持续发展指明了方向.

尽管再生混凝土具有诸多优点,但其在我国工程中的应用却并不普遍,究其原因,一定程度上与人们对其认识不足和存在观念上的误区有关.本文以2020年12月中央经济工作会议提出的“我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和”的目标(以下简称：“双碳”目标)为背景,结合现行环保政策,就推广再生混凝土的必要性及可行性进行探析,以期对推动再生混凝土在我国的普及应用有所裨益.

1 再生混凝土推广的必要性

以下分别从政府、社会、行业三个层面对再生混凝土推广的必要性进行分析.

1.1 政府层面的“双碳”目标政策需求

近年来,世界各国普遍倡导低碳经济,我国也在“十三五”规划中强化了绿色低碳目标,生态环境质量总体改善,但形势仍不容乐观,从发展态势看,建筑业正在成为阻挡我国绿色、低碳发展的一大障碍.根据2018年的相关统计,建筑相关产业的碳排放已占全国碳排放的51.3%,与工业、交通运输业并称为碳排放的三大重点领域.

时值今日,中国特色社会主义现代化建设已进入新阶段,我国政府更加重视发展和环境匹配之间的平衡,特别是在2020年中国政府此向世界作出实现“双碳”目标的承诺之后,国家出台的一系列方针政策都在围绕这一奋斗目标进行的.2021年2月国务院发布的《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》提出,到2025年绿色低碳循环发展的生产体系、流通体系、消费体系初步形成,到2035年美丽中国建设目标基本实现：同年10月,国务院办公厅印发了《关于推动城乡建设绿色发展的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》,二者均指出将绿色发展贯穿城乡建设全过程,坚持生态优先、节约优先、保护优先的原则,并把碳达峰贯穿于经济社会发展全过程和各方面,建筑业如何实现绿色低碳发展面临空前挑战,一直以来被人们诟病的建筑垃圾或许成为推动建筑业转型升级的一个重要突破口,推广再生混凝土恰逢其时,充分体现了建筑业绿色低碳发展的政策需求.

1.2 社会层面的建筑垃圾资源化利用需求

建设工程的高速发展的同时,也带来了建筑垃圾的高速增长.据观研报告网(http://www.chinabaogao.com/)发布的《2021中国建筑垃圾处理市场分析报告》的数据显示,我国建筑垃圾排放量已由2017年的23.79亿吨增加到了2020年的26.37亿吨,预计2021年全年建筑垃圾排放量将达到28亿吨之多,其增长趋势不容小觑,这也从另一侧面反映出了我国正面临着建筑垃圾与社会环境如何实现平衡的问题,解决问题的根本路径之一是实现建筑垃圾的资源化利用.

国外一些发达国在建筑垃圾资源化利用方面已经取得了明显成效,来自于观研报告网(http://www.chinabaogao.com/)的数据显示,日本、韩国、德国等国家由于国土面积小,资源相对匮乏,这些国家对建筑垃圾资源化利用尤为重视,资源化率均达到90%以上.即使美国这样的大国,也十分重视建筑垃圾的资源化利用,资源化利用率达到70%.我国在建筑垃圾的资源化利用方面起步较晚,目前资源化利用率只有5%,我国之前建筑垃圾大多采用填埋和简单回填的方式,不仅没有实质性解决资源化利用问题,反而造成土地资源严重浪费以及环境的二次污染.因此,推广再生混凝土对于建筑垃圾资源化处理显得尤为必要,可有效地解决建筑垃圾与改善环境之间的突出矛盾.

1.3 行业层面的资源供应需求

据统计,我国城市建成面积从1981年改革开放初期的7438平方公里发展到2020年末的60721.3平方公里,城市建成面积增长了8倍之多[3],建筑工程每年消耗的混凝土数量十分巨大.据中国混凝土与水泥制品协会(http://ccpa.com.cn)发布的报告显示,2017年到2020年预拌混凝土的产量呈现出显著增加的趋势,在2020年更是达到284276万立方米,截至2021年第三季度,尽管受新冠疫情以及国家调控的影响,预拌混凝土的产量仍然达到193979万立方米.

制备混凝土所需的天然砂石或机制骨料属于不可再生资源,开采受到国家的严格管控,过度开采不仅会导致生态破坏等环境问题,也极大的限制了建筑行业的发展.城市发展过程中产生的大量建筑垃圾,其中的废弃混凝土块、废砖块等,经过简单处理后就能制成符合标准的再生骨料,其作为混凝土骨料的替代品,可有效地缓解影响建筑业发展的材料受限,能极大地缓解传统骨料供应紧缺关系.Marian Sabāu(2021)等[4]研究认为,再生骨料混凝土可以比传统混凝土具有更低的碳排放量,并建议将其作为全球建筑可持续发展的替代方案.

2 再生混凝土推广的可行性

以下从技术和经济两个基本维度对再生混凝土推广的可行性进行分析.

2.1 再生混凝土推广的技术可行性

通过梳理文献发现,国内外对再生混凝土应用进行了大量研究.肖建庄(2014)等[5]研究了再生骨料级配对混凝土性能的影响,发现通过适当人工调整骨料级配后,无论粗骨料还是细骨料都能满足使用规范要求.王晓飞(2015)等[6]通过再生骨料取代率对再生混凝土进行了研究,发现将取代率控制在一定范围内,再生混凝土能够满足使用要求,但超过范围会随着取代率的增加,混凝土抗压强度出现逐渐下降的情况.寇世聪和潘智生(2012)[7]通过对不同强度的混凝土废料制备再生骨料,进而探究其对混凝土力学性能的影响,发现低强度混凝土制备的再生混凝土,其力学性能下降明显,而高强度混凝土制备的再生混凝土,其抗压强度还略高于天然骨料拌制的混凝土.袁继峰(2014)等[8]进行了水胶比对再生混凝土强度影响的试验研究,发现再生混凝土的性质与普通混凝土相似,都随水胶比的增加,其抗压强度有明显下降趋势.在活性掺合料对再生混凝土的影响研究中[9-13],发现粉煤灰可提高新拌再生混凝土的流动性和保水性,矿渣可以提高再生混凝土的流动性,且流动性随水胶比的增大而减小,矿渣占比越大,混凝土的性能也更好,硅灰的加入可提高再生混凝土的粘聚性和保水性,并且对其强度也具有增强作用,甚至达到或超过普通混凝土的性能,加入一定的活性掺合料可提高其耐久性和抗渗性,可解决再生混凝土中再生骨料占比过多其耐久性变差的问题.Francisco Cartuxo(2016)等[14]研究了高效减水剂及细骨料对再生混凝土耐久性的影响,发现细再生骨料和高效减水剂结合可使混凝土生产可行,使用具备可持续性.Sharaky Ibrahim(2021)等[15]利用再生玄武岩混凝土骨料和粉料制备再生混凝土,研究其对强度和耐久性的影响,发现其可以达到与使用天然骨料拌制的混凝土几乎相同的力学性能.通过上述文献梳理发现,理论界对再生混凝土推广应用的技术可行性是普遍认同的,具体技术路径详见图1.

从政策和实务角度看,我国印发了《再生骨料透水混凝土应用技术规程》、《混凝土再生骨料应用技术规程》以及《再生骨料混凝土耐久性控制技术规程》等标准,《再生骨料混凝土应用技术规程》也在征集意见论证中,这些标准的制订和实施将为再生混凝土在我国大范围的推广应用提供制度和技术支撑,有助于从根本上解决再生混凝土推广难的问题.

图1 再生混凝土同性能使用技术流程

2.2 再生混凝土推广的经济可行性

从原材料和取得成本角度分析,再生混凝土的骨料是建筑垃圾回收处理后的资源化利用,资源化率能达到85%以上,普遍易得.对于施工方来说,建筑垃圾原地堆放,短时间内不仅占用土地,而且还影响后续的工程建设,即使是后续选择填埋或回填处理,运费和相关弃置处理费也是一笔不小的支出,而且回填因受空间影响,在一定程度上也不能满足全部建筑垃圾的弃置需求.建筑垃圾通过资源化利用,将其制备成再生骨料应用于混凝土,不仅减少了施工方的弃置支出,而且也使回收方在资源现利用上除获得直接产出利益外,还可以享受政府在资源化利用方面的减免税费优惠和财政补贴等优惠政策,效益明显.

从制备工艺和生产成本角度分析,使用建筑固废制备再生骨料,同天然骨料一样经传统破碎机破碎即可获得,其生产过程除经必备的筛选程序外,与传统骨料制取并无差别,因此,生产再生骨料过程中并不会产生增加太多的生产成本.以石家庄为例,根据石家庄工程造价信息网公布的2021年10月份石家庄的材料价格信息和相关市场调查获得的数据,在控制单一骨料替代率为30%以保证与普通混凝土相同性能的情况下[16],同配合比C30混凝土经济数据对比见表1,在不考虑税费情况下,该配合比生产成本下降约4%,若借助其他技术支持,进一步提高替代率,可以向着更加经济的方向努力,可实现施工方与回收方的合作共赢.

表1 1m3 C30再生混凝土单一骨料替换经济对比

3 结 语

长期以来,由于人们对再生混凝土存在观念上的误区和认识上的偏差,再加上我国没有形成一个完整系统的应用体系,再生混凝土的推广应用未引起社会的足够重视.在当前“双碳”目标背景下,再生混凝土作为建筑业降低碳排放的一个重要突破口,已经引起政府、社会、行业的高度关注,再生混凝土推广应用不仅必要,而且可行.建议政府及早出台更多的相关政策,积极引导市场预期,推动再生混凝土全产业链建设,为建筑业碳排放比重下降到绿色、常态、可持续性水平做出贡献.