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建筑垃圾減量化研究綜述

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[摘要]建筑業是我國國民經濟的支柱產業,但是建筑業在促進我國國民經濟增長的同時,也消耗了大量資源,并產生大量建筑垃圾,給地球環境造成了巨大的壓力。資料顯示,磚混結構、全現澆結構和框架結構建筑施工,每1萬m2就會產生建筑垃圾500~600t,而拆毀建筑,所產生的建筑垃圾約為每m21.0~1.2t。目前,許多國家和地區的建筑垃圾已占城市固體垃圾的30%~40%[1],且其產生量還在隨GDP的增加而不斷增長,因此加強建筑垃圾的管理已成為很多國家和地區的重要議題。對建筑垃圾的管理早在二戰后就引起了各國政府和學者的關注,一些發達國家和地區已經提出了各種對建筑垃圾的管理措施。但在我國對建筑垃圾的研究才剛剛起步,相關資料還比較零散,并且已有的研究中大部分內容重復,基本上停留在對現狀的闡述、對問題的羅列和對案例的敘述上面。因此,有必要對國內外現有的研究成果進行梳理總結,以為我國今后在這個領域的研究提供一個清晰的線索。本文主要針對建筑垃圾減量化領域的研究進行綜述,包括目前各國建筑垃圾的定義、組成、產生量估算方法、

建筑業是我國國民經濟的支柱產業,但是建筑業在促進我國國民經濟增長的同時,也消耗了大量資源,并產生大量建筑垃圾,給地球環境造成了巨大的壓力。資料顯示,磚混結構、全現澆結構和框架結構建筑施工,每1萬m2就會產生建筑垃圾500~600t,而拆毀建筑,所產生的建筑垃圾約為每m21.0~1.2t。目前,許多國家和地區的建筑垃圾已占城市固體垃圾的30%~40%[1],且其產生量還在隨GDP的增加而不斷增長,因此加強建筑垃圾的管理已成為很多國家和地區的重要議題。
對建筑垃圾的管理早在二戰后就引起了各國政府和學者的關注,一些發達國家和地區已經提出了各種對建筑垃圾的管理措施。但在我國對建筑垃圾的研究才剛剛起步,相關資料還比較零散,并且已有的研究中大部分內容重復,基本上停留在對現狀的闡述、對問題的羅列和對案例的敘述上面。因此,有必要對國內外現有的研究成果進行梳理總結,以為我國今后在這個領域的研究提供一個清晰的線索。本文主要針對建筑垃圾減量化領域的研究進行綜述,包括目前各國建筑垃圾的定義、組成、產生量估算方法、減量化措施等諸多方面。
1建筑垃圾的定義
美國環保局將建筑垃圾定義為[2]:“建筑結構(包括建筑物、道路以及橋梁等)在新建、翻修或拆除過程中產生的廢物材料,主要包括磚、混凝土、石塊、渣土、巖石、木材、屋面、玻璃、塑料、鋁、鋼筋、墻體材料、絕緣材料、瀝青屋面材料、電器材料、管子附件、乙烯基、紙板以及樹樁等?!?br data-filtered="filtered"/>歐盟按照建筑垃圾的來源將其分為以下4類[3]:建筑物/構筑物拆除產生的垃圾;建筑物/構筑物新建、改建、擴建、翻新過程中產生的垃圾;土地平整、土建工程或一般的基礎設施建設產生的渣土、石頭和植被等;道路規劃和養護活動中產生的相關廢料。而文獻[4]除了上述類別,還包括了建筑材料生產過程中產生的建筑垃圾。
日本將建筑垃圾定義為建設工程副產物[5],包括再生資源和廢棄物兩類。其中,再生資源主要指建設工程排出土和可以再生利用作為原材料使用的物質,如混凝土塊;廢棄物包括建設污泥等不能作為原材料使用的物質。
香港環境保護署[6]將其定義為:“任何物質、物體或東西因建筑工程而產生,不管是否經過處理或儲存,而最終被棄置。工地平整、掘土、樓宇建筑、裝修、翻新、拆卸及道路等工程所產生的剩余物料,統稱為建筑廢物。”
原建設部2005年頒布的《城市建筑垃圾管理規定》中,將建筑垃圾定義為建設單位、施工單位新建、改建、擴建和拆除各類建筑物、構筑物、管網等以及居民裝飾裝修房屋過程中所產生的棄土、棄料以及其他廢棄物。
綜上所述,可見目前對建筑垃圾還沒有明確統一的定義,不同的國家和地區對建筑垃圾的界定都存在一定的差別,主要體現在以下幾個方面:來源上是否包括建筑材料生產過程中產生的垃圾和場地清理、基礎開挖土;建設活動是否包括所有類型的土木工程;內涵上是否包括在現場直接利用的部分;形態上是否僅為固體廢棄物等。
2建筑垃圾的組成
建筑垃圾的成分和含量隨著建筑結構的類型、建筑物的用途、施工技術及所采用的材料等的不同而存在一定的差異。如表1所示,各國和地區的建設施工產生建筑垃圾成分和比例有較大的不同,如香港地區包括了渣土,歐盟各國則包括了絕緣材料,美國廣泛使用板墻等。但是也有一些共同之處,如大部分國家和地區的建筑垃圾中,惰性部分如混凝土、磚、碎石、陶瓷等占的比例較大(在美國,住宅建設所產生的建筑垃圾中廢木材占很大的比例,這主要是由于美國的住宅普遍是木結構的單棟房屋)。我國的資料還顯示,建筑結構形式對建筑垃圾各成分比例有明顯的影響。
表1各國(地區)建筑垃圾的主要組成成分及比例

3建筑垃圾的產生量估算
建筑垃圾減量化需要首先掌握建筑垃圾產生數量,而關于建筑垃圾產生量的估算方法的研究,目前仍不夠系統??傮w來說,建筑垃圾產生量的估算分為兩類:國家或地區所產生的建筑垃圾總量的估算和單位建筑面積產生建筑垃圾量的估算。
3.1區域性建筑垃圾總量的估算

目前已有的文獻中,關于區域性建筑垃圾總量的估算主要有以下幾種方式,一是采用城市生活垃圾產生量的估算方法,即按人均產量來估算。這種估算方法由于經濟文化的差異、建筑垃圾定義和記錄數據方式不同,會產生較大誤差。例如,歐盟提出的建筑垃圾人均產量為481kg[3];而Fatta等[9]估算出的希臘人均產量僅為191kg。
二是按建筑面積乘以單位面積產量的方式進行估算,其中建筑面積的確定又有不同的方法。Franklin[2]和Cochran[10]都根據該地區建筑物的總投資額和單位建筑面積的平均成本得出總的建筑面積,而Poon[11]則是通過建筑許可證得出總的建筑面積。需要注意的是,通過這種方法來估算建筑垃圾產量需要掌握單位面積的平均產量,而各地通常缺少這類數據。另外,由于還有一些建設活動沒有建筑許可證或投資記錄,因此估算總建筑面積時可能也存在較大誤差。
第三種方法是按建筑總投資乘以單位投資產量來計算。文獻12根據對以往研究中建筑垃圾的數量進行統計分析,得出單位投資建筑垃圾的發生量為8.59t。根據該指標,可以估算出建筑產品將來的建筑垃圾發生總量。
另外,文獻4提出通過計算運往填埋場的卡車數量來計算建筑垃圾的產生總量。但是這種方法只包括了最終在填埋場處理掉的垃圾的數量,而對于那些在工地現場直接利用掉或非法傾倒的垃圾卻沒有包括在內。
3.2單位建筑面積建筑垃圾產量的估算
目前,估算單位建筑面積建筑垃圾產生量最常用的一個方法,是觀測單棟建筑物所產生的建筑垃圾總量,然后用總量除以總建筑面積,即可得出單位面積的產量。例如,Bossink等[13]通過對建筑工地現場產生的建筑垃圾進行儲存和稱重得出建筑垃圾產生的總量;Mcdonald等[14]根據建筑垃圾的不同種類,對所有接收垃圾的箱子都指定容積,最后通過計算箱子的數量來計算產生的建筑垃圾的體積;Poon[15]則通過數運出建筑工地的卡車數量并根據卡車的載重來計算建筑垃圾的總量;另外,文獻16將SMARTWaste軟件應用到建筑垃圾的現場管理中,跟蹤建筑活動中建筑垃圾產生的原因并收集相關數量信息。
另一種估算單位建筑面積建筑垃圾產生量的方法是根據各種建筑材料的廢料率來計算。研究表明,各種材料未轉化到工程上從而變為垃圾廢料的數量約為材料消耗量的5%~10%。許多學者已經通過各種調查得出了不同國家和地區的廢料率[13,17-18],因此,只要根據工程使用的材料數量即可估算出各種垃圾的成分以及數量,再除以建筑面積,即可得到單位面積建筑垃圾的產生量。
4建筑垃圾的產生原因及減量化措施
建筑垃圾的減量化是指減少建筑垃圾的產生量和排放量。建筑垃圾減量化的方法和手段很多,本文根據建筑垃圾產生的原因,將建筑垃圾減量化的措施分為以下幾種。
4.1優化建筑設計以及采用耐久性材料
許多研究表明,設計階段的疏忽和建筑材料的性能低下是產生大量建筑垃圾的主要原因之一[7,13],因此可以通過工程設計階段對設計概念的改變和建筑材料的選擇來實現建筑垃圾減量化[19,20]。例如,在設計時注意尺寸配合和標準化,盡量采用標準化的靈活建筑設計,以減少切割產生的廢料;保證設計方案的穩定性,提供更詳細的設計,盡量避免對設計方案進行頻繁更改而產生不必要的剔鑿;注重長遠規劃設計、提高耐久性設計、合理選購材料和構件,盡量采用可修理、可重新包裝的耐用建筑材料,以及考慮延長建筑物的使用壽命。
4.2采用適當的分包合同
文獻18分析了不同分包合同所導致的材料浪費的程度,指出包工不包料形式的分包合同材料浪費量最大,而包工包料形式的分包對材料的浪費最小。因此,在工程開始之前應合理選擇分包合同的形式;對于無法選擇的合同類型,應在合同條款中規定建筑垃圾管理的責任及獎懲措施。
4.3采用先進的施工工藝
施工工藝落后是造成大量建筑垃圾產生的又一主要原因[21],因此研究認為,采用先進的施工技術可減少由于施工工藝落后導致的建筑垃圾。一種方法是采用預制技術以減少施工現場所產生的建筑垃圾,但是預制技術的使用會受到一些限制[22];另一種方法是采用選擇性拆毀技術[11],即與建設過程相反的拆除方式來減少產生的建筑垃圾,但是要方便地實行選擇性拆毀首先要有足夠的場地儲存可回收的材料,其次要有足夠的時間和資源(勞動力資源和資金),最后要有一個成熟的二手材料市場。
4.4加強對材料的控制
大量的研究顯示,對材料處理不當是產生大量建筑垃圾的主要原因之一,包括不妥當的裝卸、運輸、儲存、采購過多以及施工過程中由于工人的不小心等造成的材料浪費等[13,17,21]。因此應加強對材料的管理,加強對工人的培訓,選擇合適的材料儲存地點。同時,文獻23又提出將條形碼技術與GPS、GIS以及WAN技術結合起來,加強基于員工的激勵回報計劃(IRP)來對建筑材料進行管理,同時減少建筑材料的浪費。雖然這種方法可以減少不必要的材料損耗,但是也存在一些問題,如導致工人的偷工減料等。另外,文獻17也提出將精益生產中的“零浪費”思想應用到建筑材料的管理中,從而減少由于材料浪費導致的建筑垃圾。4.5加強對施工現場的管理
目前建筑工地上的施工人員普遍缺少培訓,因此會出現質量不合格需要返工的情況,導致建筑垃圾的產生。因而,管理人員應加強對施工現場的管理,提高施工質量;提高房屋建筑物結構施工的精度,避免剔鑿或修補而產生的建筑垃圾;在成本、資源及施工現場空間滿足條件的情況下,采用適當方式對產生的建筑垃圾進行現場分揀,以減少填埋的建筑垃圾數量,有效地減少建筑垃圾數量[8,21]。
5結語
本文通過對現有文獻的總結發現,美國、德國、日本等發達國家和地區較早就意識到建筑垃圾問題的嚴重性,并進行了大量的相關研究,而我國的研究成果還十分有限,需要在以下方面加強研究。
5.1建筑垃圾的界定
目前國內外對建筑垃圾的定義還不統一,對建筑垃圾范圍界定的差異造成各地數據難以直接對比和借鑒。因此,應首先結合我國實際情況制定出統一的建筑垃圾定義,并設計出一套可行的分類標準以方便各地開展統計分析和相關研究。
5.2關于建筑垃圾產生量估算
雖然之前的研究已有一些建筑垃圾產生量的數據,但是這些數據的估算方法沒有明確的闡述;同時,由于統計口徑的不一致,文獻中的數據難以直接使用;另外,不同地區產生的建筑垃圾成分和量都會有所不同。因此,應組織相關部門對建筑垃圾的產生量,尤其是單位建筑面積的產生量、組成成分及比例進行一次大范圍的調查統計分析,并確定各地區各種建筑類型的建筑垃圾量排放標準。
5.3建筑垃圾回收利用技術
目前,我國大多數建筑垃圾都直接送往填埋場,建筑垃圾的回收利用率很低,主要原因之一就是缺少回收利用的途徑和技術,因此需要加強建筑垃圾的分選、清理和再生利用技術的研究與開發工作。
5.4經濟效益分析
對建筑垃圾減量化和資源化的經濟效益進行分析,研究提高其經濟性的各種途徑,從而建立建筑垃圾減量和回收利用的源動力。
5.5政策法規制定
研究如何通過政策、法規的約束和導向,實現建筑垃圾的有效管理和合理利用。
參考文獻略


來源:建筑技術
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