建筑垃圾在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究

　　建筑垃圾資源化利用是一個重大的研究課題，而裝配式建筑也是，可如果兩者可以融而為一，則更是一門重大的綠色建筑技術(shù)研發(fā)課題。

　　全球建筑垃圾資源化利用技術(shù)中，發(fā)達(dá)國家以起步早、利用率高、覆蓋范圍廣而走在建筑垃圾資源化技術(shù)的前列。

　　韓國的人善ENT公司是一家專門生產(chǎn)再生骨料的公司，該公司的主要業(yè)務(wù)為收集、運輸建筑垃圾和生產(chǎn)再生骨料。其生產(chǎn)的再生骨料可分為普通骨料和優(yōu)良骨料，粒徑為5～40mm。普通骨料可用于鋪路，優(yōu)良骨料可按一定比例混入生產(chǎn)混凝土。人善ENT公司的辦公建筑就有30%使用了自己生產(chǎn)的再生骨料。并且，經(jīng)有關(guān)部門檢測，該建筑完全符合建筑有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　像這樣的再生骨料公司在韓國一共有276家，其中漢城就有73家。2002年韓國建筑垃圾的產(chǎn)生量為120141噸/日，再利用量為100209噸/日，再生利用率為83.4%。因此，韓國通過對建筑垃圾的再生利用即再生骨料的應(yīng)用，有效地保護(hù)了環(huán)境和國土資源。

　　相對國外發(fā)達(dá)國家普遍80%以上的再生率來說，國內(nèi)的建筑垃圾資源化利用剛剛起步，雖然有近10億噸/年的建筑垃圾可以“變廢為寶”，但全國僅有建筑垃圾資源化項目 224 個，資源化能力 21718萬噸/年，企業(yè)性質(zhì)以民營為主，實際產(chǎn)能發(fā)揮不足 50%，預(yù)估僅有10%的建筑垃圾被循環(huán)利用。

　　而相當(dāng)一部分資源化企業(yè)過度追風(fēng)政策，卻忽視建筑垃圾資源化處理的高成本，盲目進(jìn)入行業(yè)，結(jié)果無法盈利且難以生存，嚴(yán)重影響了行業(yè)健康有序發(fā)展。就我多年各地親赴廠家考察的實際經(jīng)驗來看，即使是10%的利用率，可能也存在被高估的可能。

　　建筑垃圾資源化利用的較大瓶頸，還是處理技術(shù)的問題。經(jīng)過移動處理設(shè)備簡單破碎的再生骨料，因為骨料品質(zhì)低，含泥量大，而且性能不穩(wěn)定，幾乎沒有商混企業(yè)敢于將其應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)。

　　固定線為應(yīng)對建筑垃圾原料成分的復(fù)雜性與不確定性的問題，對建筑垃圾處理工藝及設(shè)備要求較高，因此建設(shè)周期長，投資額也較大。但盡管如此，大部分固定線的再生骨料品質(zhì)也不能夠滿足混凝土的正常應(yīng)用要求，普遍應(yīng)用場景仍然是控制摻量在30%左右。

　　在RILEM標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的對象為粒徑不小于4mm的混凝土用再生粗骨料，并將其分為I類、II類和11<類。其中，I類主要來源于碎磚石;II類主要來源于廢混凝土塊;11<類為再生骨料與天然骨料的混合物，且天然骨料須占骨料總質(zhì)量的80%以上，同時，I類再生骨料占骨料總質(zhì)量百分比不得超過10%。并在標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)一步提出混凝土用再生粗骨料等級分類具體要求。

　　在日本JIS A 5021 ~ A 5023 系列標(biāo)準(zhǔn)中，針對高品質(zhì)再生骨料(再生骨料H)、中等品質(zhì)再生骨料(再生骨料M)與低品質(zhì)再生骨料(再生骨料L)分別制定獨立標(biāo)準(zhǔn)，提出具體要求。這三種品質(zhì)的再生骨料同樣來源于建(構(gòu))筑物拆除、施工、改造等過程，根據(jù)更終再生骨料的具體用途，配合不同技術(shù)水平的處理生產(chǎn)工藝設(shè)備制成。在標(biāo)準(zhǔn)中明確說明:高品質(zhì)再生骨料可用于制備普通混凝土;中等品質(zhì)再生骨料用于生產(chǎn)樁、耐壓板、基礎(chǔ)梁、鋼管混凝土等;低品質(zhì)再生骨料用于生產(chǎn)墊層混凝土和對強(qiáng)度、耐久性不作要求的制品。與此同時，在日本標(biāo)準(zhǔn)JIS A 5308-2009《商品混凝土》中規(guī)定僅有高品質(zhì)再生骨料可用于制備商品混凝土，作為普通混凝土和道路鋪裝混凝土使用，而高強(qiáng)混凝土等則不能采用高品質(zhì)再生骨料。

　　德國標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的對象包含粗細(xì)再生骨料，日本標(biāo)準(zhǔn)更是分別針對再生粗骨料與再生細(xì)骨料制定要求，而RILEM標(biāo)準(zhǔn)則明確規(guī)定的對象為再生粗骨料。這也反映出當(dāng)前世界范圍內(nèi)采用建筑垃圾再生骨料的普遍情況，即對采用再生粗骨料制備相應(yīng)混凝土已形成共識，而對在混凝土中采用再生細(xì)骨料尚未普及，僅在日本標(biāo)準(zhǔn)中提出當(dāng)其滿足一系列具體要求時，方可用于制備指定品種的混凝土。

　　通過以上技術(shù)資料可知，目前為止全球?qū)ㄖ偕橇隙际且远繐郊拥哪Ｊ絹砝谩６鴮τ诮ㄖ偕?xì)骨料配制混凝土，整個行業(yè)都尚未普及。

　　在這樣一種建筑垃圾再生技術(shù)水平下，將建筑垃圾再生骨料用于裝配式建筑產(chǎn)品，似乎是沒有希望的，尤其是用于高品質(zhì)PC構(gòu)件產(chǎn)品，似乎更是不可能的。

　　但宗樓建筑公司為了實現(xiàn)以建筑垃圾為原料，將藍(lán)鯨墻板建筑成本拉低于磚混結(jié)構(gòu)建筑的目的，對建筑垃圾處理工藝進(jìn)行了多年的實踐研究，并且取得了一定的技術(shù)突破。

　　公司目前的建筑垃圾再生骨料實驗生產(chǎn)線，已經(jīng)實現(xiàn)了以下幾種技術(shù)效果:

　　1、實現(xiàn)了在普通混凝土正常生產(chǎn)中，再生粗骨料對天然骨料的100%替代率，且能夠保證產(chǎn)品品質(zhì)如一。

　　2、實現(xiàn)了在普通混凝土正常生產(chǎn)中，再生細(xì)骨料對天然骨料的100%替代率，且能夠保證產(chǎn)品品質(zhì)如一。

　　3、實現(xiàn)了在高強(qiáng)混凝土構(gòu)件的正常生產(chǎn)中，再生粗細(xì)骨料對天然骨料的100%替代率，且能夠保證產(chǎn)品品質(zhì)如一。

　　2018年深圳大學(xué)邢鋒教授主持完成的"建筑廢棄物再生骨料關(guān)鍵技術(shù)及其規(guī)模化應(yīng)用 "項目獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。與傳統(tǒng)方法比較，該項目技術(shù)制造的結(jié)構(gòu)混凝土中再生骨料利用率超過50%，而且在應(yīng)用方面取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，近三年新增銷售額5.15億元。由此可知提高再生骨料摻加比例，是目前重要的技術(shù)突破目標(biāo)之一，而且會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

　　宗樓破碎模式的較大特征，是還原了天然河沙及鵝卵石的形成過程，以石打石的工藝，全程水洗和翻滾碰撞研磨，來實現(xiàn)對再生骨料的整形。不同于機(jī)械整形中，受到研磨的只是突出部位。宗樓破碎整形工藝中，依靠各種大小塊的骨料相互碰撞研磨，達(dá)到了骨料表面百分之九十九去除水泥石的效果。

　　能夠去除水泥石，意味著一樣可以將包裹在建筑垃圾外皮的泥土，也可以被干干凈凈地剝離，從而實現(xiàn)了再生骨料表皮的干凈和整形處理。

　　正因如此，宗樓破碎生產(chǎn)線，只要有足夠高強(qiáng)度的混凝土垃圾，就可以生產(chǎn)各種高品質(zhì)骨料，滿足各種型號混凝土的配置需求。

　　當(dāng)這一點成為了現(xiàn)實，有了合格的再生混凝土，那么無論是什么樣的混凝土構(gòu)件，我們都可以用建筑垃圾再生骨料混凝土來生產(chǎn)。

　　目前為止，宗樓建筑不僅實現(xiàn)了正常墻板生產(chǎn)過程中，100%使用再生混凝土骨料。而且在房屋產(chǎn)品的基礎(chǔ)墊層、立柱圈梁、地面墊層、樓梯、屋頂疊合層都使用了大量建筑垃圾再生骨料混凝土。

　　具有重大意義的應(yīng)用場景，是宗樓建筑生產(chǎn)的“十米跨預(yù)應(yīng)力空心疊合樓板”產(chǎn)品，采用C40混凝土配比，采用百分100再生粗骨料，百分100再生細(xì)骨料生產(chǎn)。經(jīng)過多次荷載實驗，其較大荷載可以達(dá)到單向單塊每平方米1000公斤的承載能力。

　　就目前為止，高品質(zhì)的建筑垃圾資源化利用后，做成高品質(zhì)的混凝土構(gòu)件，其技術(shù)是完全可行的。

　　建筑垃圾如果可以做成裝配式建筑構(gòu)件，其意義上相當(dāng)于:今后如果沒有特別大的需求，我們就可以不再向自然索取沙石資源，青山將常綠，綠水可清流。

　　這個愿望有可能很快被實現(xiàn)，而不僅是空想。如果我們能夠把目前存量的老舊建筑，一座一座地挨個砸碎，再加一點水泥，就能再造出綠色耐久的高品質(zhì)房屋產(chǎn)品。那么將沒有任何材質(zhì)，能夠比混凝土更綠色，沒有什么材料能比混凝土更可以循環(huán)利用。

　　更重要的是，它將會大幅度地降低裝配式混凝土建筑的成本，讓裝配式混凝土建筑更具有競爭力。而且隨著建筑垃圾處理費用的逐步提高，在未來我們可以預(yù)期的是，我們或許不需要靠賣骨料來盈利，而是我們要依靠處理固廢來獲得經(jīng)濟(jì)利益。

　　張宗樓

　　2020-3-25