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建筑垃圾有哪些危害物质,为什么要进行建筑垃圾资源化利用

2019-01-09 14:07

目前,我国对建筑垃圾还没有明确的定义,简而言之,建筑垃圾就是建设施工过程中产生的垃圾。建设部颁布的《城市垃圾产生源分类及垃圾排放》(CJ/T3033-1996)将城市垃圾按其产生源分为九大类,这些产生源包括居民垃圾产生场所、清扫垃圾产生场所、商业单位、行政事业单位、医疗卫生单位、交通运输垃圾产生场所、建筑装修场所、工业企业单位和其他垃圾产生场所。

建筑垃圾是指构造物(所有类型的建筑物和市政基础设施)在新建、改建、扩建和拆毁活动中产生的废弃物。根据产生方式不同,建筑垃圾可分为施工建筑垃圾(construction waste)和拆毁建筑垃圾(demolition waste)。施工建筑垃圾是指居民住宅、商业建筑和其它市政基础设施在新建、改建和扩建活动中产生的废弃物,而拆毁建筑垃圾是指建筑物和其它市政基础设施在拆毁活动中产生的废弃物。更广义的建筑垃圾还包括因地震、飓风、洪水等自然灾害或如战争等人为造成的灾难毁坏建筑物而产生的废弃物料。

拆毁建筑垃圾通常是有相当高成分的惰性物质组成,如砖、砂、混凝土,金属、木料,而废纸、玻璃、塑料、其他混合物质等只占较小的部分。由于拆除建筑的结构形式和拆除技术的不同,拆除垃圾的组成和特征也会相应发生变化。施工建筑垃圾主要包括木料、石料、石膏和塑料等。经调查表明,施工垃圾的产生量为整个建筑材料购买量的 5%~15%。施工建筑垃圾的组成具有较高的可变性,取决于建筑施工的技术。

①建筑垃圾的特点

1)产生量大 

从图可以看出除日本和芬兰以外,其他国家和地区建筑垃圾占城市固体废物垃圾比例均超过40%。由于我国目前对建筑垃圾的研究还刚刚起步,对建筑垃圾的定义不是很明确,缺少关于建筑垃圾的一些统计数据。据不完全统计,我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%~40%,每年产生量达4000万到5000万吨。从图看来,30%~40%应该是一个比较保守的估计,由于我国近几年一直处于建设的高峰期,大量的房屋建设以及各地区进行的如火如荼的旧城改造使得建筑垃圾的产生量急剧增加。而目前欧洲和美国一些国家的建设处于相对平稳的时期。因此我国建筑垃圾产生量可能是上所列国家的建筑垃圾产生量的几倍甚至更多。

根据中国统计年鉴的资料显示,我国2003、2004和 2005 年的建筑施工面积分别为34.4亿m2、37.6亿m2和43.1亿m2。有关专家认为,在单幢建筑物的建造和拆毁活动中,单位建筑面积的建筑垃圾产生量分别为20~50 kg/m2,1~2.5 t/m2。在建筑物建造过程中,建筑物的设计方案、工人的素质和建筑材料使用管理对建筑垃圾产生量的影响十分明显,而拆毁过程中建筑垃圾产生量的变化则主要取决于建筑物的结构或功能类型,如钢混和砖混结构拆毁的建筑垃圾量为1.6t/m2和2.3t/m2,而工业厂房和居民区建筑物拆毁的建筑垃圾量则分别为1.75 t/m2和1.45 t/m2。假设全国每年的施工建筑面积全部为新建,即不考虑拆除旧建筑物所产生的垃圾(实际上,拆除会产生更多的建筑垃圾),近 3 年来全国每年所产生的建筑施工垃圾的总量接近有2.3亿t。假设每年拆除的建筑物的总面积仅占每年建筑施工面积的10%,那么更近3年每年产生的拆毁建筑垃圾和施工垃圾总量将达到13.8亿t。

2)毒害大

按照组分性质的差异,建筑垃圾可分为惰性组分和非惰性组分。

惰性组分和一般固体废料是建筑垃圾循环利用的主要对象;利用惰性组分制造的再生骨料可替代天然原材料,用于非结构混凝土甚至是结构混凝土。荷兰和英国的工程实践表明,建筑垃圾再生骨料可以替代结构混凝土中20%~40%的天然骨料而不影响砌块的强度。

毒害组分一般不进行循环利用。这部分物料含有很多危害人体健康的物质,如电容器等含有的多氯联苯会造成人体内分泌失调,屋顶板和管路保温材料中的石棉可导致石棉尘肺病。毒害组分主要来源于工业厂房和供暖、供电等基础设施,在此类建筑物的拆毁过程中,如果不采取恰当的防护措施,这部分物料会对作业工人的健康产生很大威胁;另外,毒害组分在建筑垃圾填埋处置以后,还会经由渗滤液对环境造成潜在的危害。美国EPA在1995年对21个建筑垃圾填埋场的渗滤液进行监测发现,在所有93个指标中,有 24 个指标至少有 1 次测定值超过法规或者健康标准。

3)可资源化率高

建筑垃圾一般都是在建设过程中或旧建筑物维修、拆除过程中产生的。大多为固体废弃物,包含泥土、石块、混凝土块、碎砖、木料、金属、管道等废料。其中,无污染的无机物(包括泥土、石块、混凝土块、碎砖片)90%以上,无机材料具有耐酸、耐碱、耐水性,化学性质比较稳定,同时具有稳定的物理性质的特质。建筑垃圾的这些性质决定其经过处理是一种很好的再生建筑材料。建筑垃圾中的惰性物质(混凝土、砖、砂等)和非惰性物质(废金属,废木料,废纸,玻璃,塑料等)都是可以回收的。

a.惰性物质的回收

建筑垃圾中的混凝土及砖石砌体残骸碎片,经处理后,可作为混凝土或砂浆的集料(简称为再生集料)使用。目前再生集料制作的混凝土一般用于基础路面和非承重结构,通过选择和严格控制配合比,也可以满足承重结构混凝土的要求。这在国外建筑行业已经得到广泛应用。在德国,再生集料主要应用于公路路面、垃圾填埋物、人造风景;在美国,再生集料也应用于道路建设。施工中湿润的砂浆和混凝土可通过冲洗将其还原为水泥浆、石子和砂进行回收。国外已开发了专门用于回收湿润的砂浆和混凝土的冲洗机器。另一种方法是化学回收法,它利用聚合物将砂浆、混凝土直接黏结形成砌块。另外,凝固的砂浆、混凝土还可作为再生集料进行回收利用。

b.非惰性物质的回收

建筑垃圾中的废金属经分拣、集中、重新回炉后,可以再加工制成各种规格的钢材。废竹木、木屑等则可用于制造各种人造板材或是粉状燃料。玻璃的回收途径很广泛,在建筑工程中,废玻璃可直接作为粗集料,也可磨碎作为细集料。实验表明,用废玻璃作为细集料拌制混凝土,其抗压强度比河砂混凝土的抗压强度高25%,而弹性模量相近。美国、加拿大已成功地将废玻璃作为细集料拌制混凝土用于慢车道工程,其掺量可达15%(质量比)。目前已开发成功的“孔内深层强夯桩技术”,可以直接使用建筑垃圾作为建材产品。其机理是通过机具先成孔后,以建筑垃圾的情性物质、工业废渣为填料,进行分层强夯或边填料边强夯的孔内深层作业,从而大幅度提高地基承载力、降低地基压缩性。目前,从国内外对建筑垃圾的再生研究中可以看出,建筑垃圾的重新利用在技术已经渐趋成熟。 

建筑垃圾在城市垃圾中属更清洁的垃圾,其可资源化程度很高。只要合理利用就不会产生二次污染。目前,我国的建筑工地很少对建筑垃圾分类,加之生活垃圾也掺杂其中,增大了建筑垃圾的污染性同时也加大了处理难度。

②建筑垃圾对环境的影响

目前,我国城市建设正以数量少有的规模和速度进行,公共与民用建筑不断更新、改造,大量危旧建(构)筑物被拆除,甚至由于城市规划的改变,一些尚新的建筑物亦被爆破。而在城市面貌焕然一新的同时,越来越多的建筑垃圾也成了一个日益突出的问题。绝大部分建筑垃圾未经任何处理,便被运往郊外露天堆放或填埋。清运和堆放工程中的遗撒和粉尘、灰沙飞扬等问题加重了环境污染。

随着城市建筑垃圾量的增加,垃圾堆放点也在增加,而垃圾堆放场的面积也在逐渐扩大。垃圾与人争地的现象已到了相当严重的地步。目前全国有200多座城市陷入垃圾的包围之中,垃圾堆存侵占的土地面积多达5亿多平方米,直接影响了城市景观。大多数郊区垃圾堆放场多以露天堆放为主,经历长期的日晒雨淋后,垃圾中的有害物质(其中包含有城市建筑垃圾中的油漆、涂料和沥青等释放出的多环芳烃构化物质)通过垃圾渗滤液渗入土壤中,从而发生一系列物理、化学和生物反应,如过滤、吸附、沉淀,或为植物根系吸收或被微生物合成吸收,造成郊区土壤的污染,从而降低了土壤质量。此外,露天堆放的城市建筑垃圾在种种外力作用下,较小的碎石块也会进人附近的土壤,改变土壤的物质组成,破坏土壤的结构,降低土壤的生产力。受污染的土壤,一般不具有天然的自净能力,也很难通过稀释扩散办法减轻其污染程度,必须采取耗资巨大的改造土壤的办法来解决。

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