0 引言
城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快和老城區(qū)的拆遷改造工程產(chǎn)生大量的建筑垃圾。建筑廢棄物組份復(fù)雜，廢棄混凝土的占比例巨大，是建筑廢棄物的重要組成部分[1]。全世界每年生產(chǎn)混凝土約為28億m3，我國約為13~14億m3[2]，同時廢棄混凝土量也迅速增大，預(yù)計(jì)我國廢棄混凝土量在2020年將達(dá)到6.38億噸，并以每年8%的速度增長[3]。
按傳統(tǒng)方法，廢棄混凝土大多采用露天堆放或填埋的方式處理，造成資源無法得到有效的二次利用[4]，還占用大量土地，引發(fā)大氣污染和地下水污染等次生災(zāi)害。而發(fā)達(dá)國家大多實(shí)行“源頭削減策略“，在建筑垃圾形成前，通過科學(xué)管理和有效控制將其減量，并使之成為再生資源。歐盟國家的建筑垃圾資源化率超過90%，韓國達(dá)到97%以上，日本的廢棄混凝土資源化利用率更是達(dá)到了98%[5]。我國在《“十二五”資源綜合利用指導(dǎo)意見》中提出了2015年“全國大中城市建筑廢物利用率達(dá)到30%”的目標(biāo)，但根據(jù)2014 年度《中國建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》的調(diào)查研究，我國建筑廢棄物的回收利用率僅為5%左右。
本文通過走訪長沙市廢棄混凝土處理方面的相關(guān)政府部門、企業(yè)和社會組織，調(diào)查了解長沙市廢棄混凝土處理及回收利用的現(xiàn)狀，對廢棄混凝土的產(chǎn)量進(jìn)行估算，同時對廢棄混凝土的處理方法進(jìn)行了總結(jié)，探討廢棄混凝土的合理回收及利用方案。
1 長沙市建筑業(yè)現(xiàn)狀分析
當(dāng)前，長沙市大力發(fā)展城市建設(shè)，歷年房屋建筑面積[6]持續(xù)穩(wěn)定增長（圖1.1），竣工面積[7-8]在2000年到2010年呈現(xiàn)高速增長，在2010年后每年都在1600萬㎡上下波動（圖1.2）。從2014年棚戶區(qū)改造到2015年國務(wù)院批復(fù)同意設(shè)立湘江新區(qū)后，城市建設(shè)速度進(jìn)一步加快。建筑垃圾已占現(xiàn)有垃圾總量的30％-40%。長沙市從2015年起開展了“史上最大規(guī)模拆違控違”行動，按照“一年基本拆除、兩年基本清零”的總體目標(biāo)，長沙市中心城區(qū)周邊共有近2000萬平方米違法建筑需要依法實(shí)施片區(qū)拆除，預(yù)計(jì)將產(chǎn)生拆違章建筑垃圾1000萬噸[9]。
2 廢棄混凝土來源及處置措施
2.1 施工過程產(chǎn)生的廢棄混凝土
建筑施工過程中產(chǎn)生的建筑垃圾各組分相對含量[10]如表2.1所示。建筑施工過程產(chǎn)生的廢棄混凝土主要分為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄混凝土和樁頭破截產(chǎn)生的混凝土兩大類。
每生產(chǎn)100m3的混凝土，將產(chǎn)生1～1.5m3的廢棄混凝土[11]。對于此類廢棄混凝土，一般降低等級直接回收利用[12]，或采用水洗法清除混凝土中的水泥，回收砂石骨料。高層建筑中每個基礎(chǔ)樁頭破截產(chǎn)生的廢棄混凝土約為1m3。樁基礎(chǔ)注漿所采用的混凝土強(qiáng)度要求較高，回收利用樁頭破截產(chǎn)生的廢棄混凝土，將得到大量的優(yōu)質(zhì)骨料。但為了施工方便和滿足后期回填土體的需要，這部分廢棄混凝土被簡單清理后，最終作為回填物就地填埋。
2.1.1建筑施工過程中產(chǎn)生的廢棄混凝土估計(jì)量
2.1.1.1面積估算法
每竣工1萬㎡建筑將產(chǎn)生550噸廢棄混凝土[13]，結(jié)合長沙市歷年建筑竣工面積[7-8]，估算得出2009-2015年間長沙市建筑施工產(chǎn)生的廢棄混凝土量，如表2.2所示。
2.1.1.2分類系統(tǒng)積累法
施工過程中產(chǎn)生的廢棄混凝土占工程材料的1%～4%[13]。根據(jù)長沙市2014～2015年商品混凝土產(chǎn)量[14]，估算出2014～2015年施工過程中產(chǎn)生的廢棄混凝土量，如表2.3所示。
2.3 拆遷過程產(chǎn)生的廢棄混凝土
建筑物拆遷產(chǎn)生的廢棄物組分復(fù)雜，含量相差較大[10]，如表2.4建筑物拆除垃圾組成所示。
通過舊建筑物拆遷產(chǎn)物[11]（如表2.5）的分析，假定被拆除建筑中混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)各占50%，根據(jù)長沙市《關(guān)于全面加快棚戶區(qū)改造工作的意見》中的目標(biāo)任務(wù)[16]，估計(jì)2014-2017年長沙市拆遷過程中產(chǎn)生的廢棄混凝土如表2.6所示。
除建筑拆遷外，道路橋梁的拆遷改建也會產(chǎn)生大量的廢棄混凝土。根據(jù)長沙市交通運(yùn)輸“十三五”發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計(jì)建設(shè)高速公路127.3公里，新建和改建干線公路1232公里，建設(shè)農(nóng)村公路6111公里，到2020年，高速公路通車總里程力爭達(dá)到800公里，基本建成“一環(huán)七射六縱”高速公路網(wǎng)[17]。高速發(fā)展的城市交通建設(shè)工程帶來的廢棄混凝土需要得到妥善處理。
肖建莊等人根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論, 從區(qū)域?qū)用嫔习凑展I(yè)生態(tài)學(xué)的原理, 提出建立城市再生集料生產(chǎn)廠與其他企業(yè)間以廢棄混凝土資源化利用為特點(diǎn)的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈[18]，如圖3.1所示。長沙市現(xiàn)有湖南省建工環(huán)保公司、云中再生科技股份有限公司等企業(yè)從事廢棄混凝土的資源化利用，并研發(fā)出再生混凝土砌塊、水穩(wěn)等再生產(chǎn)品。
3.1再生骨料生產(chǎn)工藝流程
3.1.1移動式再生骨料生產(chǎn)線
移動式再生骨料生產(chǎn)設(shè)備（圖3.2）主要依靠自帶履帶或者車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)場移動，可直接入場3萬m3以上大型拆遷項(xiàng)目，配合城市拆遷進(jìn)度，直接在拆遷現(xiàn)場進(jìn)行建筑垃圾處理；還可以輻射周邊一定范圍內(nèi)新建工程施工、工程改造等階段性建筑垃圾的處理。
移動式再生骨料生產(chǎn)設(shè)備的主要生產(chǎn)流程如圖3.3所示。生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)客戶的不同需求調(diào)整出料口篩網(wǎng)尺寸，以獲得不同粒徑大小的骨料。
3.1.2固定式再生骨料生產(chǎn)線
固定式再生骨料生產(chǎn)線生產(chǎn)流程如圖3.4所示。與移動式相比，固定式再生骨料生產(chǎn)線的產(chǎn)能更高，經(jīng)過磁選、水洗和風(fēng)選等步驟后除雜效果更好，并進(jìn)一步細(xì)分了骨料粒徑。固定式再生骨料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能約為200噸/小時，日處理廢棄混凝土可達(dá)2000噸。
3.2 廢棄混凝土資源化再生產(chǎn)品
3.2.1 再生填料
再生骨料按照一定的級配可作路基材料，用做路面墊層、再生級配碎石底基層與基層；或直接作為道路過渡層、市政管網(wǎng)溝渠和運(yùn)動場地的填充料；同時還可利用再生細(xì)骨料配置砂漿，或者配置低強(qiáng)度的普通混凝土用于基礎(chǔ)墊層。
再生填料是再生骨料最普遍、最直接的利用方式，也是長沙市最主要的利用方式。目前長沙市生產(chǎn)的再生骨料40%以上作為再生填料用于道路回填，銷售價(jià)格約為40元/噸。
3.2.2 再生水穩(wěn)層
利用再生骨料可以部分或全部取代天然骨料生產(chǎn)水泥穩(wěn)定級配碎石和鋪筑路面基層。湖南省云中再生科技股份有限公司（圖3.6）在再生水穩(wěn)層的研究和推廣方面取得很大進(jìn)展，現(xiàn)已開發(fā)出水穩(wěn)保水劑、水穩(wěn)增強(qiáng)劑等外加劑，解決了骨料吸水性和強(qiáng)度問題，水穩(wěn)強(qiáng)度達(dá)到5MPa，滿足《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTGF20-2015）中對水穩(wěn)層強(qiáng)度的要求，可用于多種等級道路。
3.2.3 再生瀝青混凝土
Sumeda Paranavithana等人的研究表明，利用再生骨料制備的瀝青混凝土，堆積密度、骨料空隙率、粘合劑的空隙填充率以及膜厚度等均低于傳統(tǒng)瀝青混凝土。云中科技投身于廢棄瀝青的資源化利用，將再生瀝青與再生骨料結(jié)合，通過添加再生劑提高混合料的性能，用部分取代的方式生產(chǎn)的再生瀝青混凝土符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并運(yùn)用于工程實(shí)踐中。
3.2.4 再生混凝土砌塊
再生砌塊是再生骨料的重要產(chǎn)品，附加值高，滿足砌體使用要求，受剪性能與普通混凝土砌塊砌體相近，保溫隔熱性能更優(yōu)。湖南建工環(huán)保有限公司引進(jìn)自動磚塊成型機(jī)，以廢棄混凝土再生骨料為原料，配合水泥及爐渣鋼渣等多種工業(yè)廢料，生產(chǎn)出各種內(nèi)外墻磚、路面磚等高品質(zhì)再生混凝土砌塊。
4 討論與分析
4.1消納處理費(fèi)用高
長沙市現(xiàn)有建筑垃圾消納場多為私人經(jīng)營，消納費(fèi)較高，約為30元/m3。根據(jù)長沙市渣土行業(yè)協(xié)會所做的一份調(diào)查報(bào)告顯示，在廢棄混凝土等渣土處理過程中，處理費(fèi)只占成本的3.6%，消納費(fèi)占成本22.8%。以渣土車滿載20m3計(jì)算，每車廢棄混凝土需支付2500元左右的消納費(fèi)。高昂的費(fèi)用使得一些單位違規(guī)將建筑垃圾運(yùn)往“黑填埋場”進(jìn)行填埋或者隨意傾倒，極大地污染了環(huán)境。
4.2 監(jiān)管系統(tǒng)有待完善
我國近年來才逐步重視廢棄混凝土的回收利用，對其形成的產(chǎn)業(yè)鏈尚未能實(shí)行有效的監(jiān)管。缺乏監(jiān)管的產(chǎn)業(yè)鏈在市場行為控制下，管理比較混亂，衍生出許多環(huán)境問題和社會問題。長沙市城管局下屬的渣土管理處負(fù)責(zé)長沙市廢棄混凝土的管理，將廢棄混凝土歸為渣土類，并沒有將其從建筑廢棄物中區(qū)分開。同時，各類建筑物施工、拆除產(chǎn)生的廢棄混凝土量缺乏統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對各種處理方式所占比例和資源化利用程度難以做出準(zhǔn)確判斷，政府、企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)等在進(jìn)行廢棄混凝土資源化研究時缺乏可靠性依據(jù)。
4.3再生骨料缺少強(qiáng)化
再生骨料具有孔隙率較高、吸水性強(qiáng)和強(qiáng)度較低等特點(diǎn)，性能明顯劣于天然骨料，限制了再生骨料的可利用途徑。史才軍等人對再生骨料混凝土的性能進(jìn)行了多項(xiàng)研究；李文貴等人提出再生骨料顆粒整形強(qiáng)化法，有效的提高了再生骨料的性能。通過化學(xué)強(qiáng)化法和物理強(qiáng)化法對再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化后，可降低再生骨料的空隙率和吸水率，并提高其抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及堅(jiān)固性等性能。長沙市廢棄混凝土處置企業(yè)未對骨料進(jìn)行強(qiáng)化，再生骨料一般直接使用。
4.4 缺乏明確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)
除《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土和砂漿再生細(xì)骨料》、《碎磚瓦建筑垃圾再生砌墻磚》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，仍缺乏相關(guān)的法律以及統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)程和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對于違規(guī)處置建筑垃圾的單位也沒有明確的懲處制度。建筑廢棄物處置企業(yè)創(chuàng)辦申請所需材料和相關(guān)政策不明確，福利政策落實(shí)不到位，使得很多企業(yè)望而卻步，不利于市場潛力的激發(fā)。
4.5 公眾對建筑廢棄物資源化利用的矛盾心理
建筑廢棄物資源化的重要性和必要性被越來越多的民眾認(rèn)同。但受傳統(tǒng)觀念的影響，很多人認(rèn)為老舊的東西都是不好的，對再生產(chǎn)品及其衍生產(chǎn)品存在排斥心理。由于國內(nèi)城市房價(jià)普遍較高，這種排斥心理在建筑材料方面表現(xiàn)得尤為明顯，出現(xiàn)了民眾支持建筑廢棄物資源化利用，卻拒絕購買和使用再生產(chǎn)品的矛盾現(xiàn)象。
5結(jié)論
5.1 完善相應(yīng)的法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
完善的法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)才能更好地引導(dǎo)、推動廢棄混凝土的資源化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在政府和行業(yè)協(xié)會倡導(dǎo)下，組織相關(guān)企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合長沙市的具體情況，在《長沙市建筑垃圾資源化利用管理辦法》的基礎(chǔ)上修訂、完善廢棄混凝土回收和資源化利用的法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便對廢棄混凝土資源化研究、生產(chǎn)和管理進(jìn)行指導(dǎo)。
5.2 建立行業(yè)的有效監(jiān)管體系
廢棄混凝土回收利用產(chǎn)業(yè)是以企業(yè)為行為主體，政府支持為輔，以保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源為目的，以先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備為支撐，對廢棄混凝土進(jìn)行綜合加工使其成為可再利用的產(chǎn)品的行業(yè)。構(gòu)建由建設(shè)主管部門統(tǒng)籌組織，多部門協(xié)調(diào)，聯(lián)合管理，共同參與廢棄混凝土資源化利用的監(jiān)管工作，健全廢棄混凝土的全量申報(bào)管理機(jī)制并加強(qiáng)對運(yùn)輸企業(yè)收運(yùn)行為的監(jiān)管，推行“卸點(diǎn)付費(fèi)”機(jī)制，防止層層轉(zhuǎn)包造成非法傾倒。
5.3 促進(jìn)生產(chǎn)實(shí)踐和技術(shù)研究的融合
通過企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)的合作，從企業(yè)生產(chǎn)和工程項(xiàng)目的實(shí)際出發(fā)，將資金和科研成果相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，推動廢棄混凝土資源化利用的技術(shù)研究，創(chuàng)新技術(shù)體系，最后運(yùn)用到企業(yè)生產(chǎn)和工程項(xiàng)目當(dāng)中。生產(chǎn)實(shí)踐和技術(shù)研究的融合，進(jìn)一步整合企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)資源，有效地降低企業(yè)成本，提高廢棄混凝土資源化利用水平，有力的推動廢棄混凝土資源化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
5.4 推廣再生產(chǎn)品在工程中的使用
市政工程建設(shè)需要消耗大量的路基填料、路沿石、人行道板磚等建筑材料。政府投資的城市道路、河道、公園、廣場等市政工程和建筑工程等應(yīng)優(yōu)先使用再生產(chǎn)品，并進(jìn)一步做好相應(yīng)的宣傳，讓民眾逐步接觸資源化再生產(chǎn)品，進(jìn)而接受建筑廢棄物再生產(chǎn)品。綠色建筑以及申報(bào)相關(guān)建筑工程獎項(xiàng)的建設(shè)工程項(xiàng)目，在保證性能的前提下，可設(shè)置廢棄混凝土再生建材及同類材料使用率最低限值，增加社會投資項(xiàng)目對建筑廢棄物再生產(chǎn)品的利用，提高資源化再生產(chǎn)品的使用率。