垃圾废料作为建筑材料的利用策略研究.pdf

专题与综述-185-垃圾废料作为建筑材料的利用策略研究左 涛（湖南省泰德检测认证有限公司，湖南 娄底 410007）摘要：提高垃圾废料的利用率，使之作为建筑材料既可以有效的降低建筑施工过程中的资源消耗，有效控制建筑施工成本，同时也可以为环境保护提供更多的助力，本文主要分析了垃圾废料作为建筑材料的意义，讨论了垃圾废料的分类，分析了垃圾废料作为建筑材料的利用策略，希望为相关单位提供更多的参考与借鉴。关键词：垃圾废料；资源化利用；建筑施工；施工材料中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-19-64Study on Utilization Strategy of Waste as Building MaterialsZuo Tao(Hunan Taide Testing and Certifi cation Co.,Ltd.,Loudi 410007,China)Abstract:Improving the utilization rate of waste materials as building materials can effectively reduce the consumption of resources in the construction process,and effectively control the construction cost,at the same time,it can also provide more help for environmental protection.This paper mainly analyzes the signifi cance of the garbage waste as the construction material,discusses the classifi cation of the garbage waste,and analyzes the utilization strategy of the garbage waste as the construction material,hoped provide more reference and reference for relevant units.Key words:waste;resource utilization;construction;construction materials引言在人们生产生活的过程当中不可避免的会产生较多的垃圾，尤其是我国人口基础大且近几年来的经济增长又相对较快，因此垃圾废料的产出量十分惊人，做好垃圾废料治理十分必要。1垃圾废料作为建筑材料的意义社会城市化的加剧让现阶段城市中的人口数量变得越来越多，而建筑物作为人们生产生活的重要物质基础，市场对其需求也随着时间的推移不断增加，现阶段建筑施工的规模越来越大，建筑工程项目也变得越来越多，但是不容否认的是建筑施工在实践落实的过程当中所需要消耗的资源是相对较多的，因此建筑施工成本相对较高，这其中以材料成本最为突出，占建筑施工总成本的60%以上，做好垃圾废料的价值转化，将垃圾废料应用于建筑施工当中作为建筑原材料一方面可以有效的降低在垃圾处理过程当中造成的环境污染，更好的保护生态环境，另外一方面这可以有效降低在建筑施工过程当中对于资源的损耗，同时控制建筑施工成本，进而更好地保障建筑施工的经济效益、生态效益和社会效益，因此，将垃圾废料应用于建筑施工当中是十分必要的。2垃圾废料的分类我国人口基数大，近几年来经济增长也相对较快，因此产生的垃圾废料体量也是相对较大的，而从垃圾废料的产生途径进行分析，可以将垃圾废料划分为建筑垃圾、工业废料、生活垃圾、矿物废料、农业废料五个类别，见图1。2.1建筑垃圾建筑垃圾顾名思义是围绕着建筑物生产、应用、拆除全过程所产生的废弃物，例如混凝土块、沥青混凝土块，以及施工建设过程当中的砂浆、混凝土、金属和装饰装修中产生的废料等。因为近几年来建筑施工需求变得越来越大，建筑施工规模也越来越大，同时还会涉及到较多的老旧房拆迁，因此建筑垃圾的体量也是相对较大的，可以占城市垃圾总量的30%40%左右，将这些废料有效处理并应用于建筑施工中具备较高可行性，且实际效益也可以得到保证。图1垃圾废料的分类2.2工业废料过去很长一段时间，我国的经济以工业为主，工业生产规模越来越大，同时工业产业又属于资源消耗型产业，因此在其生产运营过程当中所产生的垃圾废料体量也是相对较大的，例如在工业生产过程当中需要燃烧煤炭，这就会产生大量的粉煤灰，同时以较具代表性的工业产业炼钢企业为例，在其生产过程当中会产生炉渣和钢渣等相应废料，这些废料也可以应用于建筑施工当中作为建筑原材料，尤其是粉煤灰是建筑施工中较为常用且应用需求相对较大的一样材料1。随着新能源技术的广泛应用，采用锂离子电池代替燃油作为动力源已经成为全球的共识和趋势。锂离子电池的主要原料 作者简介：左涛（1988-），男，本科，工程师，研究方向：水泥原材料、混凝土材料检测。专题与综述-186-是碳酸锂，而从锂云母中提取占碳酸锂总来源的一半以上。然而，当采用锂云母矿提取碳酸锂时，每生产一吨碳酸锂会产生1820吨的废渣。目前，我国仅因锂云母提炼碳酸锂，每年即产生近千万吨的废渣，如何处理消化这些废渣，是各碳酸锂生产厂家的一项重要任务。为实现锂渣有效利用，发明锂云母废料烧结砖的制备主要利用锂渣进行烧结砖、无熟料水泥、免烧砖、陶瓷等生产，还有将锂云母渣提供给水泥厂作为混合材料使用，锂云母渣是一种火山灰性质很高的活性材料。锂云母渣粉在水化过程中，活性二氧化硅和氧化铝可以在水化时与钢渣、矿渣等其它材料析出的氢氧化钙发生二次水化反应，在煅烧石膏的调和下，生成铝硅酸钙类胶凝材料，成为无熟料水泥。2.3生活垃圾生活垃圾是指人们在生活过程当中所产生的废料垃圾，例如玻璃、废纸、淤泥、废轮胎等等，生活垃圾的产出量和产出类型，往往会受到经济水平和人口数量因素的影响，而我国在近几年来城市化问题是较为突出的，城市当中的人口数量越来越多，带来了城市地区人地矛盾较为严重的问题，同时经济增长也让现阶段人们的消费能力在不断攀升，在这样的背景下生活垃圾的构成变得越来越复杂，同时生活垃圾产出量也变得越来越高。2.4矿物废料一般情况下，矿物废料多是在矿物质开采过程当中，选矿剩下的废矿石或矿产资源开采过程当中所产生的石块，这些废料的处理程度相对较低，从矿物废料的理化性质来看，这些废料较为契合于建筑施工需求，其性质性能特点决定了矿物废料属于建筑施工的理想材料之一，但是不能否认的是矿物质开采多集中于远离城市的郊区，且矿物质开采周边的地势环境相对而言较为复杂，加上矿产开采过程当中，很容易会形成采空区破坏地质结构，进而导致了该地区的地形变得更为复杂，这就意味着想要更好的利用这些矿物废料作为建筑材料需要承担较高的运输成本，因此限制了矿物废料的价值转化，但是一般情况下会就近使用矿物废料，例如，在矿物废料堆放的附近区域如果涉及到填筑路基、堤坝等施工工程时，则可以就近选择矿物废料，既解决了运输成本高的问题同时也保证了材料的性能。2.5农业废料我国是农业大国，农村地区占地面广，农业产品种植面积也相对较大，除此之外，农村地区还涉及到了畜牧养殖产业，在这样的背景下则会产生相对较多的动植物废料，这其中稻壳、花生壳、椰子皮、木屑等相应废料都可以作为建筑材料引入到混凝土搅拌当中成为轻质混凝土，就现阶段来看，农业废料在建筑方面的价值转化研究是相对较少的，更多的是将农业废料作为废料和燃料就地使用2。3垃圾材料作为建筑材料的利用策略想要将垃圾废料有效应用于建筑施工中，作为建筑原材料，首先则需要明确不同垃圾废料的理化性质，针对于建筑施工不同环节的实际需求明确利用方案，因此以下笔者也从分类出发，以废混凝土、废沥青混凝土、废纤维、废玻璃、粉煤灰等多个角度来分析和讨论。3.1废混凝土在建筑废料中废混凝土可以通过破碎处理作为混凝土搅拌过程当中的粗骨料，也可以应用于地基加固、道路和飞机跑道垫层施工当中，如果控制粉碎率还可以将其作为细骨料应用于抹灰砂浆的制作当中。废混凝土作为再生骨料应用于混凝土搅拌中的特点是相对而言较为鲜明的，具体可以从以下几点着手进行分析。首先，相较于天然骨料，废混凝土虽然理化性质接近于混凝土搅拌需求，但是其抗拉强度、抗压强度、弹性模量都降低了15%25%左右。其次，废混凝土作为再生骨料应用于混凝土搅拌施工当中对于水分的需求量是相对较大的，同时在混凝土搅拌时所需水泥用量也相对较大。再次，废混凝土制作的再生骨料在混凝土施工过程当中其干燥收缩浮动相对较大，这很容易会诱发大体积混凝土浇筑结束之后出现干燥裂缝的情况3。除此之外，该类型混凝土的抗冻融循环性也是相对较弱的。最后，废混凝土作为再生骨料应用于混凝土制作当中时其理化性质决定了在混凝土搅拌时的技术要求更高，因此施工管理难度也会相对较大。但是可以将该类混凝土应用于一些非承重或结构强度相对较低的施工项目当中，例如路面施工中可以通过加强对配合比的实验分析其强度性能，在施工建设的过程当中做好管理规范保障施工效果。除此之外，还可以通过实验分析的方式严格控制混凝土搅拌的配合比，明确再生骨料的掺合量，也可以较好的解决废混凝土作为再生骨料搅拌混凝土其强度和性能相对较低的问题。而从优势的角度来分析，废混凝土作为建筑施工废料，其产生地点往往与建筑施工项目的施工地点较为接近，因此运输费用相对较低，可以更好的控制建筑成本。3.2废沥青混凝土交通事业与经济事业息息相关，近年来交通工程建设的规模也越来越大，同时也会涉及到路面重铸、翻修等相应问题，这会产生大量的废沥青混凝土，废沥青混凝土也可以应用于建筑施工当中，尤其是在道路工程中费沥青混凝土可以作为新力型混凝土路面建设的原材料通，过粉碎处理冷容铺设在路面下层，在此之后覆盖新沥青混凝土，进而达到较好的施工效果。在废沥青混凝土应用和价值转化的过程当中则需要充分考量其质量性能特点，在此基础之上分析掺入量，如果废沥青混凝土的性质性能相对较好，则可以适当的提升其掺入量，进一步降低施工成本4。3.3碎砖块碎砖块同样也是建筑废料的一种，一般情况下，在建筑物建造拆除的过程当中都会产生大量的碎砖块，这些碎砖块也可以作为混凝土搅拌的原材料之一，同时也可以应用于地基处理当中和地平垫层施工当中。3.4粉煤灰、矿渣、溶渣粉煤灰是混凝土搅拌过程当中常用材料，而混凝土施工又是建筑施工中的重点施工内容，对于建筑施工质量会产生较大的影响，且混凝土施工规模相对较大，这就意味着将粉煤灰的市场需求量是相对较高的，我国在该方面的技术研究也是较为成熟的。除此之外，矿渣和熔渣也可以作为混凝土搅拌中的掺和料，在道路路基垫层施工中也可以应用这些材料。需要引起关注和重视的是，无论是碎砖块、粉煤灰、矿渣、熔渣还是废混凝土作为混凝土制作的原材料之一需要严格控制其配比，只有这样才可以更好地保障混凝土浇筑效果，确保混凝土性能强度满足于施工需求，否则带来较大的施工安全隐患和质量隐患5。3.5废玻璃无论是生活垃圾还是工业生产废料都会产生较多的废玻璃，这些废玻璃的应用范围是相对较广的，而从建筑施工领域的角度来分析，废玻璃也可以作为粗骨料应用于混凝土搅拌当中，同时，也可以通过粉碎处理作为细骨料应用于混凝土搅拌当中，与废混凝土不同之处，废玻璃作为细骨料应用于混凝土专题与综述-187-搅拌中，不仅可以有效降低混凝土搅拌所需消耗的成本，甚至还可以有效的提高混凝土的抗压强度，其弹性模量也不会发生较大的变化，在废玻璃应用上，美国、英国、加拿大等相关国家也加强了研究，加拿大已经开发出较为完善的体系和技术，将废玻璃应用于慢车道工程建设中作为混凝土搅拌的细骨料，并且将其重量比确定为15%，达到了较好的应用效果。3.6废纤维废纤维主要包含塑料纤维、地毯纤维、钢纤维等等废纤维的种类相对较多，不同种类的性质、性能特点也存在着较为鲜明的区别，但是从大体上来看，废纤维更多的还是应用于混凝土当中作为掺和料保障混凝土的强度、抗裂性能和抗冲击性能，尤其是钢纤维在混凝土搅拌中有效引入可以进一步提高混凝土的抗拉性，有效减少甚至避免混凝土裂缝的出现，钢纤维混凝土也是现阶段建筑施工领域研究的重点内容之一5。除此之外，废塑料纤维的开发利用也是较为成熟的，可以将其与其它废塑料进行化学处理，进而形成聚合物粘接剂，如美国已经开发出聚乙烯等废塑料生产聚乙烯对酞酸的技术，进一步降低聚合混凝土的制备成本，同时其抗压强度、抗拉强度都比传统混凝土更好，甚至是传统混凝土的36倍，其硬度和耐久性也可以得到保障，因此常常会应用在建筑施工中预制构件和道路修补以及桥梁施工中。3.7废轮胎废轮胎在建筑施工领域的应用主要集中于两个方向，一种是作为物料，通过粉碎应用于混凝土搅拌当中，另外一种则是将其融化作为粘合剂应用于混凝土搅拌当中生成橡胶沥青混凝土和橡胶水泥混凝土，这类型混凝土多应用于道路工程施工当中，受橡胶本身的性质、性能、特点影响，应用该类型混凝土建设的道路工程其抗裂性、抗变形性、耐久性和荷载能力都是相对较强的，同时在道路投入使用之后的道路噪声也是相对较少6。4结语做好垃圾废料的资源化开发，将其应用于建筑施工当中，可以更好地促进建筑行业的循环利用，同时对于生态环境保护也可以起到至关重要的作用，有效地避免垃圾废料所造成的环境污染问题，影响要对此有足够的关注和重视，结合不同垃圾废料的理化性质，明确开发方向和利用方向。参考文献：1赵祥冉，张圣菊，薛洁，等.利用垃圾废料制备透水混凝土试验研究J.新型建筑材料，2020，47（5）：13-16.2谢旦.试析土木建筑工程废料及垃圾的资源化再利用J.科学咨询（科技管理），2020（2）：101.3邓子辉，吴华军，梁敬之，等.我国建筑垃圾回收及再利用情况的研究J.中国住宅设施，2019（8）：12-13.4刘似玉.垃圾废料作为建筑材料的综合回收利用途径J.山东工业技术，2019（11）：115.5印泽坤.垃圾废料作为建筑材料的综合回收利用途径J.科技创新与应用，2017（7）：174.6陆晓宇，张洪江，张成梁，等.矿石废料对垃圾筛分土抗剪特性的改良研究J.水土保持学报，2013，27（1）：82-85.（上接第184页）2020年滨州市各县（市、区）中无棣县和沾化区EI值相对较高，得益于2县（区）海域面积较大，水网密度指数较高，水网密度指数在各县（市、区）中分居前2位；同时无棣县、沾化区生物丰度指数在各县（市、区）分别位于2、3位，而生物丰度指数在EI中权重较高，见图3。阳信县和滨城区生物丰度指数和水网密度指数相对较低，导致2县（区）EI值偏低。邹平市经济相对发达，工业企业较多且分布集中，污染物排放量大，因此污染负荷指数偏高。3.2相关性分析利用皮尔逊相关分析法对20152020年滨州市生态环境状况指数与5个分指数做相关性分析，统计结果见表3。可以看出，EI与水网密度指数和生物丰度指数的相关系数r分别为0.986和0.953，具有高度正相关性；EI与植被覆盖指数具有低度正相关性；EI与土地胁迫指数和污染负荷指数的相关系数r分别为-0.808和-0.940，具有高度负相关性。表3EI与5项分指数相关情况统计表指数生物丰度指数植被覆盖指数水网密度指数土地胁迫指数污染负荷指数EI0.9530.1290.986-0.940-0.8084结语20152020年滨州市EI总体呈上升趋势，20152016年生态环境质量保持在一般级别，20172020年生态环境质量保持在良好级别，生态环境质量较“十二五”末明显变好。各分指数中土地胁迫指数和污染负荷指数总体呈下降趋势，水网密度指数和生物丰度指数总体呈上升趋势；其它分指数变化不明显。生物丰度指数、水网密度指数和植被覆盖指数与EI呈正相关，其中生物丰度指数、水网密度指数与EI高度相关；污染负荷指数和土地胁迫指数与EI呈高度负相关。2020年滨州市各县（市、区）生态环境状况指数无棣县最高，其次为沾化区，滨城区最低。除了2015年滨城区、沾化区、阳信县、无棣县和2016年沾化区、邹平市、阳信县、无棣县以及2019年博兴县生态环境质量为一般外，20152020年其它各县（市、区）生态环境质量均为良好。与“十二五”末相比，沾化区、无棣县生态环境质量显著变好；邹平市生态环境质量明显变好；滨城区、惠民县、阳信县和博兴县生态环境质量略微变好。参考文献：1陈增文.宁德市“十二五”生态环境质量评价J.宁德师范学院学报（自然科学版），2017，29（2）：175-179.2曹惠明，宗雪梅，孟祥亮，等.山东省生态环境质量现状及动态变化研究J.干旱环境监测，2012，26（2）：108-111.3朱艳，张雪华.郑州市生态环境状况评价简析J.节能与环保，2021，6（10）：19-20.4徐华，张聪，陈静.基于生态环境状况指数的20152019年烟台市生态环境质量评价J.鲁东大学学报（自然科学版），2022，38（3）：278-283.5HJ 192-2015，生态环境状况评价技术规范S.