1.3　国内外建筑废物资源化再利用的现状及研究进展

1.3.1　国内建筑废物资源化利用现状

我国政府制定的中长期科教兴国战略和社会可持续发展战略，鼓励废物的研究和利用。建设部（现住建部）也将“建筑废渣综合利用”列入了1997年科技成果重点推广项目。近年来，我国对建筑废物利用的工艺缺乏有效研究，导致很多工艺基本上借鉴国外技术，资源化利用技术没有实现突破，例如高效回收利用的关键技术研究与装备开发，资源化、能源化关键技术等，导致了我国建筑废物资源化水平较低。

建筑废物经过适当处理后可制成再生骨料等加以利用，如用作再生混凝土骨料，同时其再生利用可以节约填埋空间和土地。国内逐步开始研究废弃混凝土的再生利用技术和再生混凝土骨料的性能，如骨料的生产、再生骨料物理性能等，并发布了我国首个关于再生骨料的规范——《再生骨料应用技术规范》（JGJ/T 240—2011）。对再生骨料混凝土的抗弯抗剪性能、抗压性能及抗震性能均进行了研究，并在道路和建筑中成功地利用了再生混凝土骨料。由于再生骨料往往其物理性能和耐久性较差，在混凝土应用中常受到限制。同济大学也开展了再生骨料、再生混凝土领域的研究，并将绿色建材列入重点建设发展的学科之一。

随着我国经济的迅速发展和城市化进程的快速推进，新建、改扩建、修缮及拆迁项目产生了大量建筑废物。我国建筑废物处置与资源化方式主要包括卫生填埋或简易填埋、再造建材、回填标高或堆山造景、围海造地等。然而，建筑废物的低水平资源化导致其再生建材应用率较低，高昂的建筑废物卫生填埋成本导致绝大部分建筑废物以露天堆放、简易填埋等粗放方式处置，最有价值的建筑废物资源也只是作为回填料简单使用。例如，在拆除房屋中仅回收一些尚完整的砖石、钢材及一部分残碎料用作道路、基础垫层、场地回填。

上海、北京等地区的一些建筑公司对建筑废物的再利用做了一些有益的尝试。例如，上海建筑构件制品公司开始利用建筑废物制作混凝土空心砌块，其产品各项技术指标完全符合上海市《混凝土小型空心砌块工程及验收规程》的要求。我国除河北省邯郸市、邢台市，河南省许昌市，四川地震灾区都江堰市等少数城市利用建筑废物生产再生建材，且综合利用率超过98%，其余绝大多数城市的建筑废物仍多未经处理就被运往郊外露天堆放或简单填埋，很少资源化利用，资源化率不足5%。

中国香港在1998年每天产生3万多吨建筑废物，当时主要以填埋为主，仅对其中的塑料、纸张和木料进行分类处理，占据了大量的填埋场库容。建筑废物分类再利用逐渐成为趋势，且源头分类得到了建筑商的支持，加上健全的法规，实现了建筑废物源头分类，可解决填埋场短缺的问题。但到2004年，中国香港每年产生2000多万吨建筑废物，使得建筑废物填埋场在2012年前基本饱和。为了减轻填埋压力，对建筑废物再生利用显得尤为必要，于是中国香港政府建立多家建筑废物再生利用厂，生产各种建筑废物再生骨料。以中国香港湿地公园为例，利用了近14300m3再生混凝土骨料，但对再生骨料有严格质量限定，为了扩大建筑废物再生利用率，用破碎砖瓦细骨料替代20%的天然骨料。还有学者从制度、经济和技术等方面对建筑废物再生利用进行了评估，并研发了新的建筑废物分离工艺，分离出可用于道路路基的材料，以及可用于建筑骨料、路基底层材料和建筑工程的回填材料。

1.3.2　国外建筑废物资源化利用现状

我国建筑废物大多以填埋或堆放处置为主，资源化利用率尚不足5%，而欧盟国家建筑废物资源化利用率超过50%，韩国、日本已经达到了97%左右。在专业化的工艺技术领域，美、德、日这些发达国家经过长期的实践积累，已经形成了围绕建筑废物资源化的先进科学的成套技术和设备，实现了较高程度的建筑废物资源化。下一步他们将以追求获得更高效、更优化的资源化为目标，在现有的基础上完善相关硬件与软件，实现优化程度更高、效率更优的建筑废物资源化工艺技术，给我国提供了许多先进的经验和资源化利用方法。

（1）美国

美国是最早开展建筑废物资源化的发达国家之一，每年有大约1.0×108t废弃混凝土被加工成骨料用于工程建设；其中，68%的再生骨料被用于道路基础建设，6%被用于搅拌混凝土，9%被用于搅拌沥青混凝土，3%被用于边坡防护，7%被用于回填基坑，7%被用在其他地方。美国的建筑废物资源化大致可以分为低级利用、中级利用和高级利用三个级别。其中低级利用如现场分拣利用、一般性回填等，占建筑废物总量的50%～60%；中级利用例如用作建筑物或道路的基础材料，建筑废物由处理厂加工成骨料，再制成各种建筑用砖等，约占建筑废物总量的40%；高级利用例如将建筑废物还原成水泥、沥青等再利用（由于技术要求、经济要求都比较高，因此这部分利用的比例较小）。美国早在1915年就对筑路中产生的废旧沥青进行研究利用。据有关资料显示，美国每年产生建筑废物3.25×108t，占城市垃圾总量的40%，经过分拣、加工进行转化，再生利用的约占70%，其余30%的建筑废物以填埋方式利用在需要的地方。另外，美国在混凝土路面的再生利用方面成绩斐然，采用微波技术处理沥青建筑废物，利用率达100%。

（2）德国

德国是世界上最早开展循环经济立法的国家，它在1978年推出了“蓝色天使”计划后制定了《废物处理法》等法规。而该国于1994年制定的《循环经济和废物清除法》（1998年被修订）在世界上有广泛影响。据悉，世界上生产规模最大的建筑废物处理厂就在德国，该厂每小时可生产1200t建筑废物再生材料。在德国，针对建筑废物的资源化（主要是利用建筑废物制造再生材料）处于世界领先水平，已形成一套先进完善的制作工艺，并科学合理地配套了相应的机械设备。德国联邦环境基金会总部的建筑就是用了旧混凝土材料。西门子公司开发的干馏燃烧垃圾处理工艺，可以将垃圾中的各种可再生材料十分干净地分离出来再回收利用，处理过程中产生的燃气则用于发电，垃圾经干馏燃烧处理后有害重金属物质仅剩下2～3kg/t，从而有效地解决了垃圾占用大片耕地的问题，也促进了建筑废物的资源化。碎旧建筑材料主要用作道路路基、建造垃圾填埋场、人造风景和种植等。并且在每个地区都有大型建筑废物再加工综合工厂，仅在柏林就建有20多个。以2005年为例，德国建筑废物全年总量为1.851×108t，其中1.604×108t得以再利用，2.45×107t被消纳处理，再利用率为87%。

（3）日本

日本较早就兴建了相当数量的建筑废物加工处理厂，经过长时间的生产运作，以及不断改进生产工艺和设备，使生产出的建筑废物再生产品最终为市场所接纳。当前，日本建筑废物的生产工艺流程的基本思路与德国基本一致，但其独到之处在于每个步骤的细化程度较高，配备的设备所属功能也更为先进，在建筑废物分选这个环节体现得十分突出。除了常规的诸如振动筛分选设备和电磁分选设备之外，还包括可燃物回转式分选设备、不燃物精细分选设备、比重差分选设备等其他先进设备。科学合理的工艺，再配套先进完善的设备，从而有效确保了再生骨料产品的优良品质，为产品的广泛应用提供了必要的保障。

建筑废物资源化已成为发达国家的共同研究课题。发达国家对建筑废物处理总体上施行源头削减策略，即在建筑废物形成之前，通过科学管理和有效控制措施将其减量。对已产生的建筑废物则采用科学管理和有效的控制措施将其减量化，再结合科学技术使其成为再生资源。美国、德国、日本等工业发达国家经过长期的努力，基本实现了建筑废物的资源化；并将在现有基础上继续完善相关软件与硬件，实现优化程度更高、效率更优的建筑废物资源化。

近几个世纪以来，在现代新科技的推动下，世界范围内的工业化发展不断加速，但不得不承认这是以资源消耗和环境破坏为代价的。建筑业作为国民经济的支柱产业之一，也在近百年里迅猛发展，由此不可避免地在建筑物的建造、使用和拆除过程中产生了大量的副产物，即建筑废物。数量庞大的建筑废物何去何从以及衍生的环境问题已经成为世界各国共同关注的焦点。发达国家较早针对该问题进行了一系列卓有成效的研究和实践，证明实现建筑废物的资源化是切实解决这一社会问题的良方。因此，大力推行建筑废物资源化是可持续发展战略的必然要求和主流趋势，是解决建筑废物问题最为有效可行的途径。

1.3.3　我国建筑废物资源化与污染防控存在的问题

我国正处于高速城镇化时期，每年新建和拆迁改造等产生大量建筑废物。2010年，我国建筑废物产生量（含渣土）约为1.55×109t，占到城市垃圾总量的30%～40%，且有逐年增加的趋势。建筑废物可制成再生骨料，生产建筑制品，或直接用于道路基层和底基层等。与国外发达国家相比，我国建筑废物的资源化与污染防控主要存在以下问题。

（1）与资源化相关的政策法规和标准体系不完善

如前所述，国外发达国家在建筑废物资源化领域起步早，并都已经配备了适合自身且较为完善可行的政策法规体系，切实有效地保障了建筑废物资源化工作的顺利进行，并将继续结合实际完善补充。而我国在建筑废物再生方面的标准规范很不完善，尽管我国中央与地方在建筑废物资源化方面都已经颁发了相关的政策法规，但无论是国家还是地方，这些政策法规都相对零散，缺乏整体性，没有形成一个完善的体系，无法为进一步深入开展建筑废物资源化工作提供必要的政策法规的支持和保障。因此，以建筑废物资源化为中心议题，尽快建立起配套的政策法规体系成为眼下的当务之急。

（2）缺乏对建筑废物的足够管理

发达国家对建筑废物的管理与法律法规相适应，体现在“减量化”“无害化”“资源化”“产业化”方面。美国、日本、新加坡等国家对建筑废物“减量化”特别重视，从标准、规范到政策、法规，从政府的行政控制到企业的自律，从建筑设计到现场施工，无一不限制建筑废物的产生，鼓励建设工程实现废弃物“零”排放；“无害化”即在建筑废物处理过程中不会对环境带来不利的影响；“资源化”就是对建筑废物尽可能回收、再生利用，使其成为一种资源，是建筑废物资源化的核心所在；“产业化”即把建筑废物综合利用作为一个产业去培育发展。据统计，20世纪末发达国家再生资源产业规模为2500亿美元，到21世纪初已增至6000亿美元，2010年已达18000亿美元。我国目前在建筑废物管理方面强调“无害化”，但目前对污染性建筑废物的污染控制和管理办法还很欠缺，这也是当前国家环境保护管理中迫切需要解决的问题。同时，对建筑废物“资源化”缺乏详细的要求和规定，并且对建筑废物产生的源头缺乏有力的控制；建筑废物综合利用尚未成产业，更谈不上产业化管理和发展。

（3）源头控制的关键技术与装备研究不足

源头控制即建筑废物的减量化，国外发达国家早已出台一系列的政策及技术手段来推行建筑废物源头分类与减量化。而我国由于很多采用落后的建筑材料，且处于高速发展时期，建筑废物产生量相对较大，这一方面与针对建筑废物进行源头控制的关键技术与装备研究严重不足有关，另一方面也与我国的政策的重视程度不够有关。总之，我国建筑废物资源化迄今没有形成科学的技术模式，有关建筑废物源头控制的关键技术与装备研究亟待加强。

（4）建筑废物污染防控有待加强研究

建筑废物复杂，废砂浆和混凝土块中含有的大量水合硅酸钙和氢氧化钙使渗滤水呈强碱性，废石膏中含有的大量在厌氧条件下会转化为H2S；废纸板和废木材在厌氧条件下可溶出木质素和单宁酸并分解生成挥发性有机酸，废金属料可使渗滤水中含有大量的重金属离子；从而污染周边的地下水、地表水、土壤和空气，受污染的地域还可扩大至存放地之外的其他地方。即使建筑废物已达到稳定化程度，堆放场不再产生有害气体释放，渗滤水不再污染环境，大量的无机物仍然会停留在堆放处，占用大量土地，并继续产生持久的环境问题。国外发达国家已建立了完善的建筑废物管理法律法规，同时通过高质建筑材料的使用、建筑废物的源头精细化分类以及减量化措施，有效预防和控制了建筑废物的污染。而我国目前对污染性建筑废物的污染控制研究还十分欠缺，在实践上基本上是参照一般建筑废物处置技术方法进行处置和利用，造成严重的环境污染。

综合来看，国外对于建筑废物研究较早，技术相对成熟，然而他们还在不断努力，使其更加充分利用，目前主要的研究是扩大建筑废物资源化再利用的范围、建筑废物资源化性能的研究及分类、技术指标和标准的细化，以及自然资源对于再生资源性能的影响，研究制定相配套的法律法规以及更科学的政府政策，保护原有自然资源，使已用资源能够循环利用，同时对城市环境无污染。我国经济高速发展必须解决资源与污染两大问题，建筑废物会给环境带来严重的污染，造成资源浪费，而建筑废物的再生循环利用是解决资源短缺的有效办法。在现阶段，政府的主导作用仍是重中之重，需要在技术、政策、法制、管理等层面给予强有力的支持及引导，这是解决我国高速发展中建筑废物污染及资源紧缺问题的关键。

1.3.4　建筑废物资源化利用技术研究进展

建筑废物的处理是建筑废物资源化利用的前提，其工艺包括分选、破碎、筛分、洁净等。建筑废物资源化利用在处理时应先采用人工或机械分类，将固体废弃物中可直接再生利用的物质，如钢筋、某些金属、塑料、木质材料等分拣归类，直接运往相应工厂进行再生加工利用。对剩余建筑废物中的废混凝土、废砖、废大理石等物料，则利用大型粉碎机就地粉碎，制造出来的再生骨料可作为非承重填充墙混凝土骨料；加水搅拌后也可作为砂浆辅助砌筑、抹灰或做混凝土垫层等，在建筑原料中具有极高的再生资源化价值。

Xavier Duran等[8]开发了评估建筑废物再生利用经济可行性的模型，并通过爱尔兰为例论证了建筑废物再生利用的经济可行性。Vivian W.Y.Tam等[9]总结了建筑废物再生利用技术及可行性，并提出了包括砌块、玻璃、塑料、木材、沥青、砖块、混凝土、钢材等10种建筑废物的再生利用方法，使得建筑废物的再生利用变得更加切实可行。Oyeshola Femi Kofoworola等[10]评估了泰国对建筑废物再生利用的可行性，据估计在2002～2005年泰国每年产生约1.1×106t建筑废物，主要是露天堆放，若对其进行再生利用将产生700～4000个工作岗位，将带来巨大的经济效益和社会效益。

巴西S.L.Correia等[11]评估了建筑废物潜在的再生利用性，并利用建筑废物中废弃混凝土取代天然细骨料进行正交实验，建筑废物废弃混凝土可以替代部分天然骨料进行再生利用。虽然再生混凝土的性能随着再生骨料的掺量增加而降低，7d抗压强度在26～36MPa，28d抗压强度在32～44MPa之间，但仍在允许范围内。V.Mymrin等[12]利用建筑废物和石灰制作再生混凝土，露天老化90d以后抗压强度最高可达30MPa，平均抗压强度为29MPa；通过XRD和SEM分析发现，废弃混凝土和石灰反应后会形成水化硅酸钙等矿物，该技术若能加以开发应用将创造较大的环境效益。

S.C.Angulo等[13]巴西学者以XRF、XRD和TGA-DTG为表征手段，研究了建筑废物再生骨料的化学和晶体特征，其中粉体可用作水泥工业原材料。希腊Christos-Triantafyllos Galbenis等通过实验表明掺入水泥原料后易烧性得以提高，对水泥质量无影响。欧盟和意大利鼓励建筑废物的再生利用，意大利科学家G.Bianchini等[14]针对建筑废物再生利用研究，发现粒径在0.125～0.6mm的细骨料可直接用于砂浆和混凝土的制备，更细的骨料可用于制备水泥、砖、瓷砖等，这与巴西S.C.Angulo等[13]的结论一致。

M.C.Limbachiya等[15]研究了使用再生粗骨料替代天然骨料对混凝土强度的影响，发现当替代率低于30%时，几乎没有影响，且再生混凝土主要成分SiO2、Al2O3和CaO的含量与天然混凝土一致；但若替代率继续增大，SiO2含量会降低，Al2O3和CaO的含量会升高，只要替代率控制在一定范围内，再生粗骨料就会有很大的应用前景。约旦Malek Batayneh等[16]对建筑废物中玻璃、塑料和废弃混凝土进行再生利用，替代20%的粗细骨料，并对抗压强度、抗弯强度、抗拉强度、容重等进行了分析，可以部分替代粗细骨料进行再生利用。也有研究表明再生粗骨料对混凝土的强度有较大影响，相比普通天然粗骨料混凝土强度会降低10%～25%，且再生粗骨料混凝土的强度依赖于配合比。

西班牙I.Vegas等[17]对比了建筑废物、炉渣和焚烧飞灰用于道路建设的可行性，研究发现建筑材料比炉渣和飞灰都更适合用作路基材料。美国Wai K.Chong等[18]研究发现建筑废物的再生利用性和运输耗能主要受到地域的影响，如回收点与工程场地的距离、社会影响（如居住习惯）等，并对其进行建模，以便更好地促进建筑废物的回收利用。

李惠强等[19]研究了建筑废物循环再生骨料的工艺流程，加入了填充型加热装置，分别进行磁选、加热、破坏、筛分，从而得到高质量的再生粗细骨料，对建筑废物制备再生骨料的技术经济性也进行了评价，结果得出该处理工艺过于复杂。史巍等[20]开发了风力分级设备制作再生骨料的工艺，可以分选出粒径为0.15～5mm的再生细骨料。

肖建庄等[21]对制备再生骨料的工艺进行了改进，首先对废弃混凝土进行人工分选，再生粗骨料通过水洗以去除表面黏土、淤泥、细屑等，较大程度地提高了再生骨料的品质；紧接着二级筛分，大于40mm组分进行二次循环破碎。为了得到高品质的再生骨料，崔素萍等[22]以桐油作再生骨料的改性剂，大幅度提高了再生混凝土的力学性能。

总之，建筑废物的处理与再生利用应遵循“3R”原则（Reduce， Reuse and Recycle），将建筑废物中可再生利用的成分再利用于建设中，使建筑废物变为“绿色产品”，确保建筑业的可持续发展。