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绿色建造背景下废弃建筑垃圾再利用为人行道砖的路径探索

彭维维 黄维
  
大海媒体号
2024年2期
中建五局土木工程有限公司 湖南 长沙410000

摘要:我国经济的快速发展离不开建筑业的支撑,但是传统的工程建设对环境也造成了一定危害。传统的建筑工程污染大、耗能高,阻碍了建筑业的进一步发展,也违背了国家提出的建设资源节约、环境友好社会的环境政策和发展理念。而废弃建筑垃圾的再利用,不仅能解决建筑垃圾污染问题,还能有效减少建筑能耗。基于此,本文将深入分析废弃建筑垃圾再利用为人行道砖的有效路径。

关键词:绿色建造;废弃建筑垃圾;再利用;人行道砖

前言:在城市化进程加快和建筑业快速发展的背景下,废弃建筑垃圾的产生量呈现出快速增长的趋势。传统的废弃建筑垃圾处理方式主要包括填埋和焚烧,这些方式不仅浪费了大量的资源,还对环境造成了严重的污染。在绿色建造理念的指导下,废弃建筑垃圾再利用成为一种重要的技术选择。人行道砖作为城市交通设施中的重要组成部分,其制造材料的再利用对于推动绿色建筑和可持续发展具有重要意义。

1.废弃建筑垃圾处理现状

建筑垃圾通常是指建筑活动中产生的废弃物,包括建筑、装修以及拆除过程中产生的残余材料和废弃物。这类垃圾的成分多种多样,它们的分类可以依据其来源、成分以及可回收性等进行。根据来源的不同,建筑垃圾大致可分为两大类:一是施工垃圾,包括混凝土块、砖、瓦、石材等建筑材料残骸,以及施工过程中产生的包装废料、装修废料等;二是拆除垃圾,这些通常来源于旧楼的拆除,包括大量的混凝土碎块、钢筋、瓷砖等材料[1]。

1.1建筑垃圾处理不及时不妥当

一方面,目前建筑垃圾处理进行缓慢,建筑垃圾常常积压成山,场地存储满溢,不仅占用大量土地资源,还会影响市容市貌和居民生活环境。另一方面,建筑垃圾处理手段落后,部分地区仍然采取传统的填埋或者随意堆放方式,这些方式不仅未能有效回收资源,还可能导致土地资源的浪费和环境污染。积水、灰尘和噪音等二次污染问题也随之而来,严重影响了城市的生态环境和居住品质。而且当前建筑行业缺乏成熟的管理策略和科学的处理方法,使得废弃建筑垃圾的处理问题变得更加棘手。

1.2建筑垃圾的回收利用率较低

目前一些发达国家建筑垃圾的利用率可以达到95%以上,但是我国目前建筑垃圾资源化回收再利用程度较低,截至2020年底在全国35个试点城市中,大约有建筑垃圾资源化处理项目近600个,资源化处理能力达到了每年5.5亿吨,但其中实际实现资源化利用的建筑垃圾只有3.5亿吨,利用率仅为10%左右。造成这个现象的原因有以下两方面。一方面,由于缺乏有效的回收体系和配套设施,导致很多可回收材料被遗弃或填埋。另一方面,公众对于建筑垃圾回收意识不强,再加上回收过程繁琐、成本较高,难以吸引企业和个人参与建筑垃圾的回收利用工作。此外,针对建筑垃圾的再利用技术与市场仍需发展,缺乏标准化和规模化的再处理操作,这也使得回收利用率低下[2]。

2.绿色建造背景下废弃建筑垃圾再利用情况

2.1再利用技术的发展

在绿色建筑理念逐渐普及的背景下,废弃建筑垃圾的再利用技术得到了飞速发展。一方面,传统的物理破碎技术被更精细化的处理手段所代替,比如通过对废弃混凝土碎块进行科学的处理,再将其进行重新混合,从而制作出新型骨料。工作人员可以利用再生骨料所制成的再生混凝土用于建筑非承载墙板等。除此之外,再生混凝土在马路牙砖石的制作中有着较为广泛的应用。另一方面,研究人员也在不断创新,探索如何通过生物技术来改善建筑材料的性能,或是开发新型的环保建材如利用废玻璃制造出的发泡玻璃。这些技术不仅提升了材料的利用效率,也缓解了环境压力。

2.2政策与市场的双向推动

在政策层面,许多国家和地区开始制定标准和规范,明确要求在新建项目中必须使用一定比例的再生材料,这极大地推动了废弃建筑垃圾再利用产业的发展。同时,政府还通过财税优惠、资金支持等措施鼓励企业进行建筑垃圾的回收和处理。在市场方面,由于人们环保意识的提升,越来越多的建筑开发商和消费者开始倾向于选择绿色、可再利用的建材,这为废弃建筑垃圾的再利用提供了广阔的市场空间[3]。

3.探索绿色建造背景下废弃建筑垃圾再利用为人行道砖的路径

3.1开发新技术制造人行道砖

目前我国城市建筑垃圾年生产量已经超过20亿吨,占城市固体废物的40%以上。想要有效利用建筑垃圾,相关人员需要重视新技术的研发,提高废弃建筑垃圾的利用率。具体如下:

(1)原材料的优化与配比技术。为了制造高质量的人行道砖,首先要对废弃建筑垃圾中的原材料进行深入研究和筛选。通过对混凝土块、砖块、瓷砖碎片等材料的力学强度、耐久性等性能进行分析,识别出适合用于制造人行道砖的原料。这些原材料需要通过先进的清洗和处理工艺去除杂质。随后,通过对不同原料进行科学配比,利用粉碎、混合等技术,制定出制造人行道砖的最佳原料配方。原料配方不仅需要考虑原料的稳定性,还要兼顾成本效益和环境影响,确保最终产品的经济可行性和环保性[4]。

(2)制砖工艺的创新。一种可能的创新是采用无烧结技术。这种技术通过机械压力将材料压制成型,而不需要高温烧结,节省了大量的能源消耗,降低了碳排放。

(3)产品性能的测试与认证。测试包括但不限于砖块的承载能力、耐候性、抗压强度和耐磨损性等。对这些性能指标进行系统化的评估,确保新制品能够满足相关标准和规范。此外,还需要进行环境影响评估,证明人行道砖在生命周期内对环境的总体影响降到最低。上述公司应用人行道透水砖设备制成的透水砖强度最大可以达到15MPa,远远高出国家对承载材料抗压强度要求,并且由于其制作原料为建筑垃圾,其原料费用不仅低廉,而且可以减少对环境的污染[5]。

应用案例:郑州某地区老旧小区拆迁改造项目,共需要拆除建筑5万㎡,如果按照传统的改造计划,建筑废弃材料只能做废弃处理,不仅会增加改造成本,还会对周边环境造成污染。该工程团队为了解决改造成本,加废弃建筑垃圾加工成透水砖用作地铁站出入口的铺设。首先,施工团队将建筑垃圾进行分类处理,将需要的材料进行分拣、破碎、筛分,变成再生骨料,之后,应用人行道透水砖设备,在再生骨料中添加粘结剂后通过成型主机振动加压形成新型环保砖制品建材,已经可以完全取代传统的黏土烧结砖。同时,为了提高人行道砖的稳定性和耐久性,施工团队在配比过程中还添加了特定的环保粘合剂和水泥替代材料。通过对建筑垃圾的回收利用,该项目处理了约67万吨垃圾,节约建筑垃圾运输成本约600万元,而且对再生骨料进行深加工,为地铁站提供了约900万元市值的透水砖。

3.2研发新材料实现变废为宝

在绿色建造背景下,研发人员在人行道砖新材料的研发过程中还需要注重建筑垃圾的应用,通过将建筑垃圾与新材料进行结合,可以有效实现变废为宝。

(1)新材料的合成与改性。研究团队可以从废弃的混凝土、瓷砖、玻璃等建筑垃圾中提取出基本元素或小尺寸的物料,将其通过化学和物理的方法改性、合成为新型复合材料。例如,可以使用纳米技术来增强材料的结构特性,或者添加天然纤维来提高其抗裂性。同时,在合成新材料的过程中,胶黏剂的使用不可避免。工作人员需要开发无毒、可生物降解的生态胶黏剂至关重要。

(2)生态设计与多功能集成。在新材料的研发过程中,可以引入绿色设计的原则,这不仅要求设计师从材料的选择、使用寿命到废弃处理的每一个环节考虑产品与环境的和谐共生,还要在设计中嵌入生态价值。例如,考虑使用废旧塑料、玻璃纤维等非传统材料与建筑废料混合,以提高资源的利用率。此外,多功能性是实现绿色建筑材料创新的重要方向。新型人行道砖可以设计为集成了多种功能的智慧单元。一方面,人行道砖可以集成太阳能光伏板片,将日常踩踏转化为电能,供应周边照明或是小型电子设备的电力需求。另一方面,表面可以设计成能够吸收雨水的多孔结构,用于收集雨水并通过内置过滤系统净化,以供灌溉或其他用途。最后,在新材料的开发过程中还需要注重智能化与可持续发展的结合。比如,砖块可以通过内置的传感器与城市的智慧网络相连,实现数据的实时传输和分析,从而优化城市运营和管理。例如,智能砖可以侦测地面湿滑情况并发出警告,或者根据天气预报调整地面材料的温度,防止冬季积雪或结冰。

工程案例:石景山区衙门口棚户区改造土地开发项目是北京市确定的2017年重点棚户区改造项目,占地面积251公顷,据测算,拆迁产生的建筑垃圾约267万吨。为了对建筑垃圾进行有效处理,项目负责人委托第三方公司对建筑垃圾进行了资源化利用。该公司将建筑垃圾进行处理之后,应用纳米技术将建筑垃圾作为透水砖制作材料,在制作过程中将废弃织物、废弃建筑垃圾进行混合搅拌,然后与珍珠岩、抗菌剂混合25min,最终得到生态透水砖的制作原料。通过这项技术,不仅解决了上述案例中的建筑垃圾处理难题,还节约了整体施工成本。

3.3应用新设备处理建筑垃圾

(1)先进分拣设备的应用。传统的建筑垃圾处理多依赖人工分类,效率低且成本高。而现代化的分拣设备能极大提升建筑垃圾的处理效率。目前自动化分拣系统可以通过多传感器的集成,包括近红外(NIR)识别、3D视觉辨识、磁性分离等多项技术,能够快速且准确地对废弃物进行分类。例如,近红外技术能识别各种塑料的类型,3D视觉能判断物件大小和形状,而磁性分离则专门分选金属材料。这些技术组合在一起,极大提升了分拣的效率与准确性,确保了可回收材料的质量。同时,在机械化设备的支持下,建筑垃圾处理人员还可以进一步提纯和细化建筑垃圾中的可利用成分。比如振动筛、风力分选机和光电分选机,这些设备可以根据物料的大小、重量、形态等特性,将粗大的碎片与细小的颗粒、重的砖块与轻的泡沫等进行分离,从而实现物料的多级分类。精细处理步骤不仅增加了可再利用材料的种类,还提高了这些材料的适用性。

(2)高效破碎与回收技术。对分类后的建筑废料进行破碎是将其转换为人行道砖的关键步骤。目前,某公司已经成功研发出具备自动化控制系统的新型破碎机,该设备可以根据不同的输入材料调整破碎速度和压力,以保证输出物料的一致性和质量。而且该设备还配有粉尘抑制系统,并采用隔音技术,降低噪音对周围环境的影响。此外,为了有效提升建筑垃圾的回收效率,某公司还研发了智能化的物料处理系统。这个系统通过安装在破碎机出口的摄像头,结合图像识别软件,系统能够自动监测骨料的质量,并实时调整破碎参数以优化产出物料的规格。这些设备通常具备高效节能、低噪音、易操作等特点,可对建筑垃圾进行多级别破碎,生成不同规格的骨料,为人行道砖的制造提供原料。

(3)创新混合和成型设备的研发。一方面,制造人行道砖需要将破碎后的建筑垃圾与其他材料混合,并压制成型。但是建筑垃圾种类多样,包括混凝土、砖块、砂浆和瓷砖等,因此,混合机需要能够适应不同类型建筑垃圾的特性,并能配合添加必要的黏合剂或填充材料。设备应具备高度的灵活性和调控能力,以实现最佳的混合效果。此外,考虑到环保性能,混合机在设计时应减少能耗,降低运营成本,且能实现材料的全封闭循环混合,减少粉尘和噪音污染。另一方面,人行道砖的成型设备需要根据不同的设计需要调整模具,同时保证成型过程中材料的均匀紧实。这里可以考虑使用高压压实技术或振动成型技术,来提高成型速度和产品质量。最后,人行道砖在制作过程中还需要考虑产品的实用性和美观性。因此,成型设备还要具备压制不同颜色、形状和纹理砖块的功能。这可以通过添加特定的颜色砂或采用表面处理技术来实现,只有这样才可以大幅提高产品的外观质感,增加人行道砖在市场上的竞争力。

结束语:在资源日益紧缺的背景下,废弃建筑垃圾再利用作为绿色建造的重要组成部分,具有重要的推动作用。本文通过对废弃建筑垃圾再利用技术在人行道砖领域的探索,发现其在环境可持续发展方面具有巨大的潜力和优势。相信未来废弃建筑垃圾再利用技术将会逐渐成熟和普及,为绿色建筑和可持续发展作出积极贡献。

参考文献:

[1]肖曦彬,郭智刚,刘正雄,等.砖混建筑废弃物免烧砖制备工艺影响抗压强度的研究[J].砖瓦,2023(10):21-24.

[2]吴颖青.废弃混凝土再生料竹骨架透水砖及其性能[J].中国建筑金属结构,2023,22(9):56-58.

[3]伍杰,梁旭之,刘斌,等.砖混再生集料用于水稳基层试验研究[J].公路交通技术,2023,39(2):68-74.

[4]冯浩.含砖混合骨料级配对再生混凝土强度和变形的影响[D].山西:中北大学,2023.

[5]马骞.建筑垃圾制备再生微粉基胶凝材料及其对磷石膏性能的影响[D].四川:西南科技大学,2023.

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