我国无机非金属固体类建筑垃圾的资源化途径初探

1建筑垃圾的定义及我国建筑垃圾产生现状
据统计，我国每年排放的建筑垃圾达1亿吨以上，已占到城市垃圾总量的30％以上，且以8％的速度增长，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被运往郊外或乡村，采用露天堆放或填埋的方式处理[1]。建筑垃圾的主要来源是旧城改造、危房拆除、道路拓宽、新建项目和装修行业等。由于建筑垃圾的时间性、空间性及持久危害性，建筑垃圾会带来很大的危害，对生态地质环境的影响主要表现在以下几方面：占用土地、降低土壤质量、影响空气质量、对水域的污染、破坏市容，恶化市区环境卫生及安全隐患[2]。据不完全统计，其中无机非金属固体类建筑垃圾在建筑垃圾总量中占有30%以上。
2建筑垃圾的组成
建筑垃圾的组成与其建筑结构和施工活动性质有极大关系，按照建筑工程施工、拆除工程施工、装修工程施工这3种不同的施工活动，结合建筑结构的差异，建筑垃圾的组成如下：
(1）建筑施工中的垃圾组成。在建筑施工中，不同结构类型建筑物所产生的建筑施工垃圾各种成分的含量有所不同，其基本组成一致，主要由土、渣土、散落的砂浆和混凝土、剔凿产生的砖石和混凝土碎块、打桩截下的钢筋混凝土桩头、废金属料、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物等组成。
（2）拆除工程中的垃圾组成。与建筑施工垃圾相比，旧建筑物拆除垃圾的组成成分差别较大，其中无机物占95%左右。
（3）装修工程中的垃圾组成。房屋装修产生的废料主要有:废钢筋、废铁丝和各种非钢配件、金属管线废料，废竹木、木屑、刨花、各种装饰材料的包装箱、包装袋，散落的砂浆和混凝土、碎砖和碎混凝土块，以及搬运过程中散落的黄砂、石子和块石等，其中，主要成分为碎砖、混凝土、砂浆、桩头、包装材料等。
3无机非金属固体类资源化方法及途径
3.1废弃建筑混凝土的资源化
3.1.1再生骨料的制造及其特性
目前，我国正处在房屋建筑的高峰时期,每年新建建筑竣工面积大于各发达国家每年新建建筑竣工面积的总和。我国城乡现有建筑总面积约400亿m2,预计到2020年将新增建筑面积约300亿m2。高品质的骨料供给将越来越困难，天然的骨料资源日趋缺乏。因此，利用废弃混凝土生产再生骨料和再生混凝土，日益得到重视。
利用废弃混凝土块制造再生骨料的过程和天然碎石骨料的制造过程相似,即把不同的破碎设备、筛分设备、传送设备和搅拌配料设备合理地组合在一起对废弃混凝土进行处理。废弃混凝土块中存在钢筋、木块、塑料碎片、玻璃、建筑石膏等杂质，为确保再生混凝土的品质，须采取措施将这些杂质除去。如用手工法除去大块钢筋、木块等杂质；用电磁分离法除去铁质杂质；用重力分离法除去小块木块、塑料等轻质杂质。
3.1.2废旧建筑混凝土作粗骨料拌制再生混凝土
废弃混凝土再生骨料可部分或全部代替天然骨料配制再生混凝土。与普通混凝土相比，再生混凝土拌合物密度小、和易性低，其密度和塌落度减小值随着再生混凝土配合比中再生粗骨料掺量增加而增大。当再生混凝土拌合物中再生粗骨料掺量由0%增大至100%时，其表观密度和塌落度分别下降5.7%和25%[3]。原生混凝土强度越高，再生骨料性能越好，相同配合比条件下得到的混凝土性能越好。再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的压应力-应变曲线明显不同，与天然骨料混凝土相比，在所有龄期内(3d，7d，28d和96d)，再生骨料混凝土压应力-应变曲线峰值应变均高得多，在压应力-应变曲线后峰值部分，再生骨料混凝土有较强的变形能力和延性[4]。废旧建筑混凝土再生粗骨料可用于公路工程中，将其预填并压浆形成再生混凝土的强度和耐冻性能相对较差，可用于挡土墙、地下管道基础等应力较小，又不致产生干缩、冻融的结构中[5]。
3.1.3废旧建筑混凝土作粗骨料应用于喷射混凝土
将再生粗骨料应用于喷射混凝土中，再生粗骨料喷射混凝土具有回弹率较小、荷载在压应力-应变曲线的后峰值部分下降缓慢且比较平稳，以及在压应力-应变曲线的后峰值部分的变形能力和延性较大的特点。
3.1.4用高强度废旧混凝土粗骨料拌制高强度再生混凝土
用粉煤灰和原生混凝土强度等级为C100的再生骨料可配制出塌落度245mm，28d抗压强度达54.9MPa的粉煤灰再生骨料混凝土[6]。
3.1.5用废旧混凝土骨料和粉煤灰生产无普通硅酸盐水泥的混凝土可直接用废旧混凝土骨料和粉煤灰生产无普通硅酸水盐泥的混凝土，再生混凝土的强度较低，强度增长缓慢，可用作填料和路基。
3.2废旧砖瓦碎玻璃的资源化
X射线衍射分析及化学成分分析表明,经长期使用后的废旧红砖与青砖矿物成分十分相似，但含量不同。其中所含的不定形SiO2和Al2O3与外加激发剂可配制具有一定强度的胶凝材料，青砖中含有较多的CaCO3,也具备再利用的价值，碎玻璃含有较多的碱金属离子，理论上可作为制作碱激发胶凝材料的原料。
3.2.1碎砖块生产混凝土砌块
利用碎砖块和碎砂浆块可生产多排孔轻质砌块。在低标号废弃混凝土中碎砖块粉末占20%左右,碎砖块粉末对混凝土起一种惰性矿物粉的填充作用,可改善混凝土的和易性,增加其密实度,对强度较为有利。但碎砖块粉末含量大于25%时,混凝土强度明显下降。利用碎砖块和碎砂浆块生产的砌块的保温隔热性能较好,厚度为190mm的砌块墙体热阻值为0.393m2•K/W,优于厚度240mm砖墙的隔热性能。
3.2.2废砖瓦替代骨料配制再生轻集料混凝土
废黏土砖密度小,强度较高,吸水率适中,完全符合GB/T1731.1—1998的普通轻集料各项技术指标。可用其制作具有承重、保温功能的结构轻集料混凝土构件(板、砌块),透气性便道砖及花格、小品等水泥制品。
3.2.3破碎废砖块作骨料生产耐热混凝土
用废红砖作粗骨料可配制出理想的耐热混凝土。用废红砖作粗骨料配制的混凝土,其强度主要取决于骨料与水泥石之间的界面连接。在一定条件下(如蒸养、标养等),有一定活性的碎红砖表面与水泥的某种或数种水化产物有可能发生化学反应或物理化学反应,生成稳定的化合物,形成一定的强度。这种具有一定强度的结构体,在300℃的条件下,骨料与水泥石界面之间的化学结合或物理化学结合得到进一步的强化,表现出更高的物理力学性能。
4结语
随着我国城市化进程的加快和早期建筑的老化。我国每年产生的建筑垃圾量必将进一步地增大，加之“汶川大地震”更是增加了巨大数量的建筑垃圾。无机非金属固体类建筑垃圾资源化途径不断拓展和创新，为建筑垃圾的资源化处理开辟了一条广阔的途径，既减轻了建筑垃圾对环境的危害又创造了利润，符合目前所倡导建设资源节约型、环境友好型社会的模式。