建筑垃圾在装配式建筑结构中的应用研究

　　建筑垃圾资源化利用是一个重大的研究课题，而装配式建筑也是，可如果两者可以融而为一，则更是一门重大的绿色建筑技术研发课题。

　　全球建筑垃圾资源化利用技术中，发达国家以起步早、利用率高、覆盖范围广而走在建筑垃圾资源化技术的前列。

　　韩国的人善ENT公司是一家专门生产再生骨料的公司，该公司的主要业务为收集、运输建筑垃圾和生产再生骨料。其生产的再生骨料可分为普通骨料和优良骨料，粒径为5～40mm。普通骨料可用于铺路，优良骨料可按一定比例混入生产混凝土。人善ENT公司的办公建筑就有30%使用了自己生产的再生骨料。并且，经有关部门检测，该建筑完全符合建筑有关标准的要求。

　　像这样的再生骨料公司在韩国一共有276家，其中汉城就有73家。2002年韩国建筑垃圾的产生量为120141吨/日，再利用量为100209吨/日，再生利用率为83.4%。因此，韩国通过对建筑垃圾的再生利用即再生骨料的应用，有效地保护了环境和国土资源。

　　相对国外发达国家普遍80%以上的再生率来说，国内的建筑垃圾资源化利用刚刚起步，虽然有近10亿吨/年的建筑垃圾可以“变废为宝”，但全国仅有建筑垃圾资源化项目 224 个，资源化能力 21718万吨/年，企业性质以民营为主，实际产能发挥不足 50%，预估仅有10%的建筑垃圾被循环利用。

　　而相当一部分资源化企业过度追风政策，却忽视建筑垃圾资源化处理的高成本，盲目进入行业，结果无法盈利且难以生存，严重影响了行业健康有序发展。就我多年各地亲赴厂家考察的实际经验来看，即使是10%的利用率，可能也存在被高估的可能。

　　建筑垃圾资源化利用的较大瓶颈，还是处理技术的问题。经过移动处理设备简单破碎的再生骨料，因为骨料品质低，含泥量大，而且性能不稳定，几乎没有商混企业敢于将其应用于混凝土生产。

　　固定线为应对建筑垃圾原料成分的复杂性与不确定性的问题，对建筑垃圾处理工艺及设备要求较高，因此建设周期长，投资额也较大。但尽管如此，大部分固定线的再生骨料品质也不能够满足混凝土的正常应用要求，普遍应用场景仍然是控制掺量在30%左右。

　　在RILEM标准中，明确规定标准规范的对象为粒径不小于4mm的混凝土用再生粗骨料，并将其分为I类、II类和11<类。其中，I类主要来源于碎砖石;II类主要来源于废混凝土块;11<类为再生骨料与天然骨料的混合物，且天然骨料须占骨料总质量的80%以上，同时，I类再生骨料占骨料总质量百分比不得超过10%。并在标准中进一步提出混凝土用再生粗骨料等级分类具体要求。

　　在日本JIS A 5021 ~ A 5023 系列标准中，针对高品质再生骨料(再生骨料H)、中等品质再生骨料(再生骨料M)与低品质再生骨料(再生骨料L)分别制定独立标准，提出具体要求。这三种品质的再生骨料同样来源于建(构)筑物拆除、施工、改造等过程，根据更终再生骨料的具体用途，配合不同技术水平的处理生产工艺设备制成。在标准中明确说明:高品质再生骨料可用于制备普通混凝土;中等品质再生骨料用于生产桩、耐压板、基础梁、钢管混凝土等;低品质再生骨料用于生产垫层混凝土和对强度、耐久性不作要求的制品。与此同时，在日本标准JIS A 5308-2009《商品混凝土》中规定仅有高品质再生骨料可用于制备商品混凝土，作为普通混凝土和道路铺装混凝土使用，而高强混凝土等则不能采用高品质再生骨料。

　　德国标准和日本标准规定的对象包含粗细再生骨料，日本标准更是分别针对再生粗骨料与再生细骨料制定要求，而RILEM标准则明确规定的对象为再生粗骨料。这也反映出当前世界范围内采用建筑垃圾再生骨料的普遍情况，即对采用再生粗骨料制备相应混凝土已形成共识，而对在混凝土中采用再生细骨料尚未普及，仅在日本标准中提出当其满足一系列具体要求时，方可用于制备指定品种的混凝土。

　　通过以上技术资料可知，目前为止全球对建筑垃圾再生骨料都是以定量掺加的模式来利用。而对于建筑垃圾再生细骨料配制混凝土，整个行业都尚未普及。

　　在这样一种建筑垃圾再生技术水平下，将建筑垃圾再生骨料用于装配式建筑产品，似乎是没有希望的，尤其是用于高品质PC构件产品，似乎更是不可能的。

　　但宗楼建筑公司为了实现以建筑垃圾为原料，将蓝鲸墙板建筑成本拉低于砖混结构建筑的目的，对建筑垃圾处理工艺进行了多年的实践研究，并且取得了一定的技术突破。

　　公司目前的建筑垃圾再生骨料实验生产线，已经实现了以下几种技术效果:

　　1、实现了在普通混凝土正常生产中，再生粗骨料对天然骨料的100%替代率，且能够保证产品品质如一。

　　2、实现了在普通混凝土正常生产中，再生细骨料对天然骨料的100%替代率，且能够保证产品品质如一。

　　3、实现了在高强混凝土构件的正常生产中，再生粗细骨料对天然骨料的100%替代率，且能够保证产品品质如一。

　　2018年深圳大学邢锋教授主持完成的"建筑废弃物再生骨料关键技术及其规模化应用 "项目获国家技术发明奖二等奖。与传统方法比较，该项目技术制造的结构混凝土中再生骨料利用率超过50%，而且在应用方面取得了巨大的经济效益，近三年新增销售额5.15亿元。由此可知提高再生骨料掺加比例，是目前重要的技术突破目标之一，而且会产生巨大经济效益。

　　宗楼破碎模式的较大特征，是还原了天然河沙及鹅卵石的形成过程，以石打石的工艺，全程水洗和翻滚碰撞研磨，来实现对再生骨料的整形。不同于机械整形中，受到研磨的只是突出部位。宗楼破碎整形工艺中，依靠各种大小块的骨料相互碰撞研磨，达到了骨料表面百分之九十九去除水泥石的效果。

　　能够去除水泥石，意味着一样可以将包裹在建筑垃圾外皮的泥土，也可以被干干净净地剥离，从而实现了再生骨料表皮的干净和整形处理。

　　正因如此，宗楼破碎生产线，只要有足够高强度的混凝土垃圾，就可以生产各种高品质骨料，满足各种型号混凝土的配置需求。

　　当这一点成为了现实，有了合格的再生混凝土，那么无论是什么样的混凝土构件，我们都可以用建筑垃圾再生骨料混凝土来生产。

　　目前为止，宗楼建筑不仅实现了正常墙板生产过程中，100%使用再生混凝土骨料。而且在房屋产品的基础垫层、立柱圈梁、地面垫层、楼梯、屋顶叠合层都使用了大量建筑垃圾再生骨料混凝土。

　　具有重大意义的应用场景，是宗楼建筑生产的“十米跨预应力空心叠合楼板”产品，采用C40混凝土配比，采用百分100再生粗骨料，百分100再生细骨料生产。经过多次荷载实验，其较大荷载可以达到单向单块每平方米1000公斤的承载能力。

　　就目前为止，高品质的建筑垃圾资源化利用后，做成高品质的混凝土构件，其技术是完全可行的。

　　建筑垃圾如果可以做成装配式建筑构件，其意义上相当于:今后如果没有特别大的需求，我们就可以不再向自然索取沙石资源，青山将常绿，绿水可清流。

　　这个愿望有可能很快被实现，而不仅是空想。如果我们能够把目前存量的老旧建筑，一座一座地挨个砸碎，再加一点水泥，就能再造出绿色耐久的高品质房屋产品。那么将没有任何材质，能够比混凝土更绿色，没有什么材料能比混凝土更可以循环利用。

　　更重要的是，它将会大幅度地降低装配式混凝土建筑的成本，让装配式混凝土建筑更具有竞争力。而且随着建筑垃圾处理费用的逐步提高，在未来我们可以预期的是，我们或许不需要靠卖骨料来盈利，而是我们要依靠处理固废来获得经济利益。

　　张宗楼

　　2020-3-25