我國廢棄混凝土資源化利用的進展與思考

（河南大學土木建筑學院，河南 開封 475001）

0 引言

近幾年來，我國快速經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程帶動了大量的建筑物和基礎設施的建立，同時也加快了城市建筑物的新陳代謝，導致許多舊建筑被淘汰，從由此產(chǎn)生的建筑廢棄物也不容小覷。中國科學院的相關研究表明，近幾年來我國建筑垃圾年均產(chǎn)量為20 億噸左右，占比城市垃圾總量40%左右，其中建筑垃圾的主要成分及比例如下所示：

建筑垃圾成分比例圖

由上圖可知，廢棄混凝土占建筑垃圾比例最高的。然而，我國目前對廢棄混凝土的主要處理方式仍為粗放的堆放或填埋等。這些粗放的方式不僅占據(jù)土地資源，成本較高，而且建筑垃圾中的污染物還會對周邊的生態(tài)環(huán)境構成危害。我國堅守18 億畝耕地紅線，上述方法終究會被取代，并且經(jīng)過國內(nèi)外長期的工程實踐中，廢棄混凝土資源化利用已得到充分的證明和檢驗，主要方式是將廢棄混凝土經(jīng)過一系列工序得到再生骨料和及其的多項應用，如再生骨料混凝土、路面基層應用、燒制多空磚等。這項技術不僅處理了這些建筑垃圾，保護了環(huán)境，還能緩解我國建筑行業(yè)骨料使用的壓力，所以廢棄混凝土再生骨料應用有著重大的社會價值和研究意義。

1 國內(nèi)外廢棄混凝土資源化利用技術的發(fā)展

1.1 國外廢棄混凝土資源化利用技術的發(fā)展

早在“二戰(zhàn)”結束后，日本、韓國、美國和歐洲發(fā)達國家便開始對廢棄混凝土資源化利用的研究。通過將廢棄混凝土進行破碎、分級和按級配進行配比形成再生骨料，對再生骨料相關性能展開研究并在實際應用上取得成功，特別是再生混凝土技術（將再生骨料部分或全部代替天然骨料配制新混凝土），生產(chǎn)出來的再生混凝土的物理、化學、力學性能軍的得到相關具體工程的檢驗，基本達到使用的要求[1]。如國土面積小，資源相對缺乏的日本，對廢棄混凝土回收利用的研究起步較早且重視程度高，1977年便制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》等多個規(guī)范和標準，以處理廢棄混凝土生產(chǎn)再生骨料和再生混凝土的工廠也應運而生，其產(chǎn)品的基本性能均能達到使用標準，1995年的廢棄混凝土回收利用率就已達到了65%[2]。美國對混凝土資源化利用早已得到工程的實踐，密歇根州的公路建設中使用了再生骨料，且研究表明再生骨料的混凝土干縮性要高于比天然骨料的混凝土，其道路的質(zhì)量與普通混凝土基本相同[3]。在21世紀初，日韓等發(fā)達國家對廢混凝土進行了嚴格處理法規(guī)制定后，對廢棄混凝土的利用率翻了一番。

2005年國內(nèi)外廢棄混凝土資源利用率

1.2 國內(nèi)廢棄混凝土資源化利用技術的發(fā)展

我國對廢棄混凝土回收利用的相關研究較晚，且回收利用率較低，對其采取的主要方式仍是粗暴的堆放和填埋。但近三十年來，我國建筑行業(yè)迅速發(fā)展，建筑物新陳代謝的速度也不斷增大，大量建筑垃圾引發(fā)的生態(tài)壞境問題也逐漸受到大眾的關注和重視，我國政府也開始逐漸重視循環(huán)經(jīng)濟。2012年發(fā)布的《“十二五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》以后，國家政府積極構建綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系，加大對建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)的扶持力度和優(yōu)惠政策，推動再生資源產(chǎn)業(yè)化。借鑒國外先進技術和長期的工程實踐，我國已具備廢棄混凝土資源化利用的技術條件并逐漸成型，在生產(chǎn)設備、生產(chǎn)技術、產(chǎn)品質(zhì)量等多個環(huán)節(jié)均在不斷完善，相關的產(chǎn)品均已得到實踐的檢驗。

2 國內(nèi)外再生骨料的特性及應用技術

大量的廢棄混凝土回收利用的主要方式是將其進行破碎、分級和按級配進行配比形成的骨料為再生骨料。天然的骨料主要為砂礫、卵石和碎石，由于再生骨料的內(nèi)部結構已發(fā)生重組變化，與天然骨料相比，有以下特性：1）表面表觀密度和堆積密度較低；2）含有30%左右的硬化水泥砂漿，還有塑料、金屬等雜質(zhì)；3）再生骨料的生產(chǎn)工序中產(chǎn)生大量細微裂紋，導致其吸水率較高；4）其組分復雜多樣，含有天然碎石、磚渣、硬化砂漿等，以致于其壓碎損失值較大。

根據(jù)骨料的粒徑可分為再生粗骨料（粒徑5～40mm）、再生細骨料（粒徑0.15～5mm），再生骨料的特點再生骨料的相關應用有以下：

2.1 再生混凝土技術

早在“二戰(zhàn)”結束后，西方各強國便開始了對再生混凝土技術的研究，再生骨料混凝土是將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細骨料搭配的不同會導致混凝土相關性能的差異。國外多個國家再生混凝土的應用均達到工程使用標準，而我國由于材料與之不同，再生混凝土強度不足和耐久性的問題，該技術仍處于研究階段。

2.2 再生骨料應用于路基路面

在現(xiàn)場將廢棄路面進行破碎得到再生骨料，并將其用于新道路的基層或底基面，是我國水泥混凝土路面主要的再生應用技術，而實際的道路養(yǎng)護維修工程也通常使用該方法。2004年，南京便采用該技術應用在場區(qū)出入主干道的部分路段上，2007年在市政試驗路段也采取該方法，但南京總體廢棄混凝土資源利用率較低。

2.3 再生骨料制多孔磚

經(jīng)過破碎處理的再生骨料由于強度有所下降，并不適用與高強度混凝土，但可通過和水泥、石灰等添加劑配比混合，并通過振動擠壓成多孔磚，這種多孔磚適用于框體結構和填充墻。

2.4 再生骨料改性技術

未經(jīng)處理的再生骨料應用在混凝土中，往往會出現(xiàn)強度不達標的問題，可通過物理和化學的手段改變再生骨料的相關性能，實現(xiàn)提高骨料強度的目的。韓嵐嵐便利用化學的手段提高骨料的密度并降低其吸水率，從而實現(xiàn)骨料強化，[4]改性后的再生骨料應用到工程的范圍就更廣了。

3 我國廢棄混凝土資源化利用的問題和反思

3.1 資源化利用率低

我國雖然經(jīng)過數(shù)十年的鉆研和發(fā)展，并且在廢棄混凝土資源化利用技術有了較大的進步，但在總體應用工程上，我國對廢棄混凝土回收利用率不足5%，跟發(fā)達國家形成了很大的差距，我國面對巨量的建筑垃圾仍是采用堆積或填埋等粗暴的方式。主要原因有以下方面：1）建筑垃圾處置工程的規(guī)劃偏粗放。我國建筑工程規(guī)劃設計的重點是建筑場地的清理、工程量工期的安排等方面，對于建筑垃圾的處理和利用缺乏較為長期和系統(tǒng)的規(guī)劃，導致大量的建筑垃圾處理方式表現(xiàn)為應急性和集中性。2）廢棄混凝土資源化利用的相關產(chǎn)品缺乏市場競爭力。資源化產(chǎn)業(yè)得不到政府、企業(yè)、大眾的充分認識和重視，政府對相關企業(yè)的扶持力度低和市場引導不足，導致企業(yè)盈利較為困難，一定程度上限制了該技術的發(fā)展。

3.2 政策法規(guī)和技術標準規(guī)范支撐不足

我國尚未建立廢棄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學特性的相關研究，對污染物轉(zhuǎn)移風險和環(huán)境影響風險，廢棄混凝土的出路管理和影響后評價等。這些制度的缺失會導致相關部門的權責不清，容易出現(xiàn)“踢皮球”現(xiàn)象。

廢棄混凝土業(yè)缺乏分類標準和回收利用的生產(chǎn)技術標準和規(guī)范。雖然國內(nèi)各個省份都有相應的建筑垃圾處理規(guī)范，但這些規(guī)范標準針對性不強，不適應我國廢棄混凝土精細化處置和資源化利用的趨勢，導致甲方和承包商對此技術產(chǎn)生擔憂。

我國現(xiàn)在廢棄混凝土資源化利用的有效途徑就是把再生骨料在位中間產(chǎn)品，便于運輸加工利用，應用到其他工程。但是我國目前缺乏成套生產(chǎn)再生骨料的技術標準，而且尚未確定再生骨料的強度、吸水性指標的規(guī)范標準，導致再生骨料依靠天然骨料的標準規(guī)范進行分類，導致許多生產(chǎn)問題，以及許多開發(fā)對其質(zhì)量報以懷疑，難以全國大面積的推廣。

3.3 自身技術較低

由于我國廢棄混凝土制作的再生骨料較為離散，其生產(chǎn)出來的再生混凝土的強度普遍較低，導致再生混凝土的應用范圍較為局限，大部分僅適用于道路的基層或基底層。主要原因有以下兩點：1）我國對廢棄混凝土回收利用領域研究較晚。2）我國水泥、天然骨料和廢棄混凝土的相關性能與國外的有較大差異，以至于國外的科研成果難以應用于本國。

4 結語和建議

廢棄混凝土資源化利用技術的研究和發(fā)展將推動我國節(jié)約資源、環(huán)境友好社會的形成，有利于綠色循環(huán)經(jīng)濟的建設。結合國內(nèi)外廢棄混凝土資源化利用的研究和發(fā)展實情，對我國該技術發(fā)展的建議有以下幾點：

1）控制建筑垃圾的源頭，加強對廢棄混凝土的分類。定量要求建設企業(yè)在工程中對產(chǎn)生的廢棄混凝土進行資源化利用，對不同廢棄混凝土進行分類處置。

2）政府加大再生混凝土企業(yè)的扶持力度，如稅收優(yōu)惠、低息貸款、地方補助、技術補貼等，加強對此產(chǎn)品的市場引導和宣傳，提高相關產(chǎn)業(yè)的市場競爭力。

3）完善廢棄混凝土資源化利用技術的政策法規(guī)和技術標準規(guī)范，可參考國外相關體系，精化資源化利用的各個環(huán)節(jié)。

4）借鑒國外先進經(jīng)驗的同時結合我國廢棄混凝土自身材料特點，加強對該技術領域的研究，加強國內(nèi)外相關技術的交流。