葉勝蘭

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,陜西 西安 710075;2.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司,陜西 西安 710075;3.國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室,陜西 西安 710075;4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心,陜西 西安 710075)

1 引言

建筑垃圾是指建設(shè)、施工單位或個人對各類建筑物、構(gòu)筑物等進(jìn)行建設(shè)、拆遷、修繕或裝飾房屋過程中所產(chǎn)生的余泥、余渣、泥漿及其他廢棄物[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速向前發(fā)展，城鎮(zhèn)化的人口比重越來越大，城市規(guī)模也不斷向周邊擴(kuò)張，四處的高樓大廈如雨后春筍般破土而出。到2016年，我國的城鎮(zhèn)化率已達(dá)到了57.35%。從表面看，城鎮(zhèn)化率升高是我國城市化的人口逐漸增多，但在城市化人口不斷增多的背后是人類逐步進(jìn)入到工業(yè)化的時代，而我國與其他國家在這方面還存在很大的不同，我國的城市化主要體現(xiàn)在城鎮(zhèn)的不斷擴(kuò)大，建筑的不斷拆遷重建等。這導(dǎo)致了我國的建筑垃圾的數(shù)量日趨龐大，而對建筑垃圾的處理、利用的方法在我國還處于低層次階段，以及相關(guān)的法律法規(guī)仍在建設(shè)完善中。因此，大量建筑垃圾的涌現(xiàn)，存在的二次污染的高風(fēng)險[2,3]。如果能將這些建筑垃圾有效的利用起來，不僅能解決大約1/3的建筑垃圾在填埋過程中對土地的占用問題，還能有效降低對環(huán)境造成二次污染的風(fēng)險[4,5]。

目前，我國城市垃圾的量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在不斷增多，其中建筑垃圾占這些總量的30%～40%。按照500～600 t/萬m2的標(biāo)準(zhǔn)計算，截止到2020年，我國的建筑垃圾新增面積將達(dá)到3×1010m2，這對生態(tài)環(huán)境、氣候等將造成不可估量的后果。更為嚴(yán)重的是，隨著建筑垃圾的產(chǎn)生，這些廢棄物沒有有效的處置方法，而是隨意的四處丟棄，尤其是在城市的周邊，成了這些垃圾的堆放場所，占用大量土地，其中有很大一部分為村莊的農(nóng)用耕地。為了城市和諧發(fā)展，生態(tài)環(huán)境美化，通過對我國建筑垃圾在組成、來源以及危害等方面的充分認(rèn)識以及明確目前我國對建筑垃圾合理處置及利用的現(xiàn)實狀況，開發(fā)創(chuàng)新我國對建筑垃圾的環(huán)保處置及合理利用。面臨日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染，土地供應(yīng)日益緊張和礦產(chǎn)資源枯竭，大量的建筑垃圾必然會加劇人，環(huán)境和資源的矛盾，影響城市生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。開展建筑垃圾綜合利用勢在必行。

2 建筑垃圾的主要類型、來源以及危害

2.1 建筑垃圾的主要成分及來源

不同類型及不同年代修建的建筑其產(chǎn)生的垃圾成分有所差異，大致包括以下幾個方面：在拆毀破舊的建筑物時產(chǎn)生的建筑垃圾有破損磚塊、(鋼筋)混凝土、水泥砂漿、細(xì)小的渣土、破碎的木料、玻璃渣滓、毀壞的瓷磚等；在新修建房屋等產(chǎn)生的垃圾主要有碎小的混凝土、被損壞的瓷磚、瓦塊、磚塊等。吳賢國[6]等認(rèn)為在建筑物的建造、維修養(yǎng)護(hù)以及拆毀過程中產(chǎn)生的主要垃圾為固體廢棄物，而這些固體廢棄物主要包括(瀝青)混凝土砌塊，施工期間分散的灰漿和混凝土、沙、土、木材、金屬以及各類相關(guān)的裝飾材料、包裝材料和其它廢棄物[6～10]。王健等[11]將建筑垃圾視作一種再生或新型的建筑骨料，這是一個新興學(xué)科和環(huán)境材料的一部分，與環(huán)境地質(zhì)學(xué)、環(huán)境巖土工程學(xué)都相關(guān)。陳昌禮等則將建筑垃圾定義為建設(shè)或施工的單位在建筑物的修建(包括新修、改修、擴(kuò)修等)和拆除的過程中所制造出的沙土、建筑物料及其他廢棄物[12，13]。張智慧等認(rèn)為建筑廢物是指建筑物及其他構(gòu)筑物在其生命周期中產(chǎn)生的建筑、建設(shè)廢料的總稱，一般為固體廢棄物[14]。王武祥認(rèn)為建筑垃圾主要來源于土地開挖、破舊建筑材料(二手的建筑材料)、道路開挖和建筑施現(xiàn)場[15]。

2.2 我國建筑垃圾的主要危害

由于建筑垃圾在數(shù)量、種類成分、性質(zhì)等方面的特性，造成建筑垃圾對環(huán)境造成污染的途徑多樣化，形式也趨于復(fù)雜化；建筑垃圾對環(huán)境的污染存在直接污染和間接污染，但不管建筑垃圾以何途徑、形式，以及何種方式造成污染現(xiàn)實，要清理這些污染將耗費大量的人力、物力及財力資源，由此看出治理建筑垃圾的代價是巨大的，但結(jié)果卻并不如人意，因為建筑垃圾造成的污染很難再恢復(fù)到原貌。而目前建筑垃圾對生活及環(huán)境的主要危害表現(xiàn)為土地的侵占、水質(zhì)的污染、空氣質(zhì)量的惡化以及土壤的污染，同時對城市清潔衛(wèi)生以及城市的容貌有著巨大的影響。

2.2.1 侵占土地

目前，我國大部分建筑垃圾處理方法都是直接向郊區(qū)傾倒，未經(jīng)處理。據(jù)專家估計，每10000 t建筑垃圾將占用約0.067 hm2的土地。中國許多城市的周邊地區(qū)已成為建筑垃圾建設(shè)的場所。建筑垃圾的堆放占用了大量的生產(chǎn)用地，這進(jìn)一步加劇了中國人口之間的矛盾。隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)的擴(kuò)大和人民生活條件的改善，建筑垃圾量只會增加。如果不及時有效地處理和使用，建筑垃圾侵占土地的問題就會變得更加棘手嚴(yán)重。

2.2.2 污染水體

建設(shè)垃圾對水體造成污染的主要途徑是露天堆放的建筑垃圾受到雨水的沖刷，而使得建筑垃圾中的化學(xué)物質(zhì)滲出。而容易發(fā)生有害物質(zhì)滲出的建筑垃圾主要有廢棄的砂漿和混凝土塊，這兩種廢棄物中均包含大量Ca5Si6O16(OH)·4H2O和Ca(OH)2；廢棄的石膏中還含有大量的SO4+；廢棄金屬材料中容易滲出大量重金屬物質(zhì)；另外，木、竹、紙等材料通過厭氧作用發(fā)生生物降解產(chǎn)出可分解成為有機(jī)酸的木質(zhì)素和單寧酸。這些廢棄垃圾經(jīng)過雨水淋濾后，將產(chǎn)生大量的重金屬離子、硫化物以及有機(jī)物質(zhì)等，若得不到合理的控制處理，讓其大量流入江河湖泊甚至下滲至地下水里，這將引起嚴(yán)重的水體污染。而水體污染最為直接的危害是水中的生物，以及依靠這些水資源的人或動植物都將遭受不可預(yù)估的傷害。

2.2.3 污染大氣

建筑垃圾廢棄石膏的主要成分是硫酸鈣，而SO4+在厭氧的條件下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，SO4+轉(zhuǎn)化為H2S氣體，這種氣體具有臭雞蛋味的；而建筑垃圾中的廢棄紙板和竹子、木材等在無氧條件下可產(chǎn)生大量的木質(zhì)素和單寧酸，這兩種物質(zhì)并不穩(wěn)定，在自然條件下極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成揮發(fā)性有機(jī)酸排放到空氣中，這將對大氣造成嚴(yán)重污染。

2.2.4 污染土壤

建筑垃圾通過雨水的淋濾作用，大量有害物質(zhì)如重金屬、硫化物等將隨著雨水滲入到土壤中造成一定的污染，這些有害物質(zhì)對土壤的破壞主要體現(xiàn)在土壤物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)的變化，土壤理化性質(zhì)的改變將直接影響作物對土壤中營養(yǎng)的吸收利用，導(dǎo)致作物生長受阻；同時，污染物質(zhì)如重金屬、有機(jī)物質(zhì)等的積累將影響土壤中微生物的量及活性，最終破壞土壤的一個生態(tài)平衡。長年累月，將導(dǎo)致土壤有害物質(zhì)的不斷積累，形成污染土壤，這些污染物質(zhì)將隨著植物的吸收進(jìn)入到植物的可食用部分，進(jìn)而對動植物安全甚至是人體健康造成不利影響，最終這些土壤將變成不毛之地。此外，建筑垃圾中還攜帶不同的會傳播疾病的病菌，對環(huán)境造成生物污染，而這種危害是不可逆轉(zhuǎn)的。

2.2.5 影響市容和環(huán)境衛(wèi)生

目前我國大部分的建筑垃圾都沒有經(jīng)過任何處理或只是簡單的粉碎、焚燒等，便被直接運往城市的郊外或邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)村，在運輸過程中絕大部分是非封閉的運輸車，這將產(chǎn)生大量的粉塵以及垃圾遺散問題，而運到目的地的建筑垃圾一般采用露天堆放或簡易填埋的方式進(jìn)行處理，隨著天氣變熱或者雨水沖刷，將產(chǎn)生大量的臭氣和四處飛揚的垃圾，這嚴(yán)重影響了城市的容貌和景觀。

3 我國建筑垃圾綜合利用狀況

3.1 我國關(guān)于建筑垃圾回收利用的法律法規(guī)

1992年以來我國出臺了各類建筑垃圾方面的法律法規(guī)。同時，由于國家正文對循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高度重視，我國在2009年和2012年分別出臺了相關(guān)的法律條款。2009 年1 月1 日起施行《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》；2012 年12月12 日發(fā)布《“十二五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》。這兩部法規(guī)對再利用的概念作了詳細(xì)的解釋。同時，指出我國在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)要高度發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，做到廢物的再利用、資源化；另外要將這種新型循環(huán)式產(chǎn)業(yè)體系覆蓋到全社會，并鼓勵地方政府開展并鼓勵循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并創(chuàng)建示范點等。

目前，我國頒布相應(yīng)的建筑垃圾方面的法律法規(guī)，如表1[16-18]。但這些法律法規(guī)主要著重于建筑垃圾的末端處理，而對建筑垃圾產(chǎn)生的整個過程缺乏總體的規(guī)劃指導(dǎo)制度。法律法規(guī)的不健全，將對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境的美化埋下重大隱患。我國應(yīng)從“資源化”、“再生利用”的角度來建立有關(guān)建筑垃圾處置的法律制度，提高建筑垃圾的綜合利用效率，達(dá)到變廢為寶，控制源頭的方式來解決我國城市化面臨的垃圾圍城的難題。

3.2 關(guān)于建筑垃圾利用的方式

建筑垃圾的種類繁多，數(shù)量龐大，如果能有效的資源化再利用，這將蘊藏巨大的原材料，對我國建設(shè)資源節(jié)約以及環(huán)境友好型社會存在重大的意義。在我國當(dāng)今的技術(shù)水平下，對建筑垃圾的資源化利用的主要方式包括再生混凝土及砂漿、建筑垃圾在道路工程中的應(yīng)用、建筑垃圾再生磚等領(lǐng)域?qū)ㄖM(jìn)行資源化再利用。

3.2.1 建筑垃圾再生混凝土和砂漿

根據(jù)中華人民共和國建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，在配制過程中摻用了建筑垃圾等新型骨料的混凝土稱為再生骨料混凝土。而再生骨料砂漿則是在砂漿的配制過程中摻用了再生細(xì)骨料。而我國對再生混凝土的利用雖有大量的研究，但相比發(fā)達(dá)國家還存在很大差距。華中科技大學(xué)的吳賢國教授從經(jīng)濟(jì)的角度對再生骨料混凝土的利用進(jìn)行了分析，并提出了建筑垃圾的組成在混凝土回收利用過程中需要的工藝手段[6]。同時，王四清等[19]的研究表明，利用建筑垃圾混合骨料與適量的膨脹玻璃化微珠制作的混凝土多孔磚，其保溫性能優(yōu)于燒結(jié)多孔磚和普通混凝土多孔磚，抗壓強(qiáng)度可根據(jù)設(shè)計需要生產(chǎn)，其他各項技術(shù)性能均滿足國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，完全可用于承重和自承重墻體的砌筑。而國外在很早就開始了對建筑垃圾再生混凝土進(jìn)行了研究，取得了顯著成果，并對建筑垃圾在混凝土方向的應(yīng)用到了全新的一個層次。荷蘭的學(xué)者通過研究無結(jié)合料基層中摻加再生骨料混凝土A來觀測其物化性能、顆粒級配、混合料組成幾個因素間的關(guān)系，以及混凝土與鋼筋間的黏結(jié)，利用再生混凝土做結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點如何在反復(fù)荷載作用下進(jìn)行抗震試驗研究等[20～23]。

表1 我國建筑垃圾相關(guān)的法律法規(guī)

3.2.2 建筑垃圾在道路工程中的應(yīng)用

近年來，我國在道路工程上的投資大增，道路行業(yè)備受關(guān)注。道路工程的路基工程需土方量比較大，這就為建筑垃圾的綜合利用提供了契機(jī)。建筑垃圾再利用符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，國內(nèi)外眾多學(xué)者對于建筑垃圾在道路工程領(lǐng)域的應(yīng)用開展了很多研究，并且取得了大量的研究成果。大量研究表明[24～27]，對建筑垃圾添加不同劑量輔料，研究得出建筑廢渣經(jīng)破碎后可直接用于道路路基回填材料；在填筑路基時發(fā)現(xiàn)建筑渣土是一種穩(wěn)定性良好的填筑材料，可以用作路基填筑方面，且填筑這種材料后，路基的沉降量和工后沉降量明顯低于軟土路基的允許值。同時，我國也已將這些技術(shù)應(yīng)用在了實際道路修筑中，上海世博會的道路修建就有效了利用了大量的建筑垃圾，且通過了道路的性能要求[28]。

3.3 建筑垃圾綜合利用產(chǎn)生的總體效益

對我國建筑垃圾的綜合利用，對我國的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會等都有重要的意義。首先，將建筑垃圾作為一種原材料，可有效用于生產(chǎn)粗、細(xì)骨料、作為道路建設(shè)的原材料、生產(chǎn)普通磚、多空磚、空心板、空心砌塊等再生產(chǎn)品，這在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中節(jié)省了大量的原料經(jīng)費；其次，通過對建筑垃圾的回收利用，免去了對空地的占用，消除了對環(huán)境污染的隱患，這有利于社會的和諧發(fā)展、生態(tài)發(fā)展、長效發(fā)展。

4 我國建筑垃圾綜合利用的發(fā)展趨勢

就目前我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件下，建筑垃圾的產(chǎn)生將不可避免。針對我國建筑行業(yè)快速發(fā)展產(chǎn)生的大量建筑垃圾，以及我國對建筑垃圾綜合利用的現(xiàn)狀，對未來建筑垃圾的處理提出幾點建議。首先，深入了解建筑垃圾的主要組成、來源以及帶來的巨大危害以便做到從建筑垃圾的源頭控制，并制定有效的法律法規(guī)；其次，應(yīng)全面有效的將建筑垃圾產(chǎn)業(yè)化，將其作為一種原料應(yīng)用到實際工程中，以便對產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行及時有效的消除；應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國家先進(jìn)經(jīng)驗，以便更高效的利用建筑垃圾。合理制定筑垃圾處理方案，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會和諧發(fā)展。