中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 伍文祥 周敏 左一澤

廢棄物在新型建筑材料中的應(yīng)用

中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 伍文祥 周敏 左一澤

粉煤灰、礦渣、可燃廢棄物等廢棄資源在中國得到了前所未有的重視。水泥與水泥制品行業(yè)綜合利用廢棄物是實現(xiàn)廢物處理無害化、資源化、減量化的重要途徑。中國水泥與水泥制品行業(yè)在廢棄物資源化利用方面發(fā)揮著非常重要的作用。本文綜述了廢棄資源在中國水泥與水泥制品行業(yè)中的利用發(fā)展情況及新進(jìn)展。國內(nèi)建筑廢棄物的產(chǎn)出數(shù)量十分龐大，若無法妥善處理，將會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

廢棄資源 水泥制品 建筑廢棄物 回收再利用

一、廢棄資源在水泥與水泥制品中的綜合利用

1.我國當(dāng)前資源消耗模式及能量資源環(huán)境

長期以來，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式是資源消耗型模式，這導(dǎo)致產(chǎn)生大量的廢棄物。據(jù)統(tǒng)計，中國每年排放的工業(yè)固體廢棄物達(dá)6億多噸，其中只有40%得到綜合利用，與發(fā)達(dá)國家的70－80%相距甚遠(yuǎn)。此外，中國是一個發(fā)展中國家，人口眾多，每天排放的城市垃圾也是日益增多。中國城市垃圾年產(chǎn)量已達(dá)到1.46億噸，而且以每年9%的速度遞增。全國666座城市中有200多座已陷入垃圾包圍之中。

2.各種廢棄物在水泥與水泥制品行業(yè)中的應(yīng)用

水泥與水泥制品行業(yè)綜合利用各種廢棄物的方法可分為三大類：即廢棄物的水泥原料化、廢棄物的水泥燃料化和廢棄物的混合材化。其中下水道焚燒灰、造紙焚燒灰、河道污泥、粉煤灰、高爐礦渣、氟化鈣污泥、硅藻土、煤矸石、廢石膏等均可作為水泥的代用原料，而廢輪胎、廢橡膠、廢塑料、廢油、活性炭污泥、廢白土、造紙污泥、焦炭等均可作為水泥的代用燃料。粉煤灰、高爐礦渣和煤矸石等具有潛在膠凝性的廢棄物也作為混合材或輔助性膠凝材料，用于生產(chǎn)水泥制品或混凝土。

3.工業(yè)固體廢棄物作混合材

通常認(rèn)為，水泥熟料的制造是非常昂貴的，且不利于生態(tài)。然而，利用廢棄物作為混合材生產(chǎn)復(fù)合水泥不但減少了熟料的使用量，而且還變廢為寶。在中國，復(fù)合水泥已成為水泥行業(yè)消納廢棄物的龍頭。根據(jù)2003年全國水泥產(chǎn)量和水泥熟料產(chǎn)量測算，混合材約占水泥產(chǎn)量的23.6%，其中若80%為各類工業(yè)固體廢棄物，則廢棄物用量超過1.6億噸。加上生料中約4000萬噸，共計約2億噸。

二、利用建筑廢棄物研發(fā)高品質(zhì)再生建材

1.建筑廢棄物產(chǎn)源及資源化途徑

建筑廢棄物產(chǎn)源：一般建筑業(yè)應(yīng)用的建材范圍相當(dāng)廣泛，包括水泥混凝土、砂石骨材、陶瓷面磚地磚、石材、木材、玻璃、鋼筋、門窗、PVC、管材、衛(wèi)浴復(fù)合材等，種類非常繁雜且多樣化。當(dāng)建筑物被拆除重建時，這些建筑材料就會成為建筑廢棄物，但通常大多是屬于無害廢棄物。根據(jù)國外統(tǒng)計資料顯示，建筑廢棄物主要組成中混凝土約占63.3%、木材占20%、瓷磚占15%，金屬占17%。其中金屬物質(zhì)（如鋼筋、鋁門窗等）屬于易高價回收再生的廢棄物在拆卸或廢棄過程中，均已建立固定的回收熔煉運作體系。而廢混凝土與磚瓦等通常會被大量地應(yīng)用在洼地的回填與基礎(chǔ)土方，屬于較不具附加價值的再利用方式。

建筑廢棄物資源化途徑：在進(jìn)行建筑廢棄物的資源化開發(fā)時，首先必須考慮再生產(chǎn)品是否具有較大的市場容量，以利于將數(shù)量龐大的廢棄物再利用處置。其次為再生產(chǎn)品是否具有較高的附加價值，以利于生產(chǎn)制造成本可以符合商業(yè)運作的機制。第三需考量再生產(chǎn)品的品質(zhì)是否符合市場產(chǎn)品規(guī)范要求。國內(nèi)目前建筑廢棄物的資源化途徑，仍然以再生建材產(chǎn)品為最佳選擇。

2.廢棄物再生成建材

（1）廢棄物再生粒片板材

利用廢木梁柱、廢膠合板、廢木制家具、廢粒片板、廢MDF板等建筑廢棄物，應(yīng)用樹脂聚合、配比混拌、熱壓塑合、飾面處理等技術(shù)，生產(chǎn)再生粒片板建材產(chǎn)品，經(jīng)檢測，其抗彎強度、密度、吸水率、甲醛釋出等主要性能，均能達(dá)到產(chǎn)品性能要求。

（2）廢棄物再生塑化木建材

再生塑化木建材是以熱塑性塑料廢棄物（包括HDPE、PE、PP等）作為復(fù)合原料與膠結(jié)劑，結(jié)合木質(zhì)建筑廢棄物提供板材韌性及補強功能。再生塑化木建材的產(chǎn)品特性，包括抗鹽害、耐酸堿侵蝕、防蟲蛀、防水耐候性佳、可鋸刨釘加工、施工容易等，并且可依模具的大小，生產(chǎn)制造成市場上銷售的板條產(chǎn)品。產(chǎn)品主要用途包括制造室內(nèi)的樓梯板、裝飾壁板。樓梯扶手、地板、桌椅、墻板等，以及室外的棧道板、仿木景觀構(gòu)造、涼亭、欄桿、步道板等建材產(chǎn)品。

（3）廢棄物再生高壓地磚

再生高壓地磚是以石質(zhì)建筑廢棄物作為主要再生原料，可生產(chǎn)制造成各種尺寸的高壓地磚產(chǎn)品，主要用途包括應(yīng)用于室外的步道磚、植草磚、圍墻磚、空心磚、路緣石等產(chǎn)品。再生高壓地磚可根據(jù)不同規(guī)格及顏色與周邊建筑物搭配作多樣化的設(shè)計，創(chuàng)造美麗的地面景觀，為巨前室外營建工程使用量最大的產(chǎn)品。再生高壓地磚的生產(chǎn)制造是將石質(zhì)建筑廢棄物經(jīng)過粉碎、篩選等，處理成1－2cm的再生骨材。再生骨材經(jīng)篩分處理后，根據(jù)配比分別添加水泥膠結(jié)劑、硅砂與水，在混合機中經(jīng)過充分混拌后，再經(jīng)制磚機高壓振動成型、鋪裝與壓合成型，可制成各種尺寸的再生高壓地磚產(chǎn)品。

（4）廢棄物再生水泥粒片板

再生水泥粒片板是利用廢木材、廢家具、廢水泥塊、廢瓷磚、廢玻璃，以水泥為膠合劑，結(jié)合木質(zhì)廢棄物與石質(zhì)廢棄物作為主要的再生原料制成的。木質(zhì)廢棄物加工成木粒片，以利用板材的韌性補強功能。石質(zhì)廢棄物加工成粉體，增強板材的剛硬性補強功能。再生水泥粒片板產(chǎn)品具有防火性，可被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)的隔間板、灌漿模板、裝飾壁板、鋪面板、襯板、天花板等防火建材產(chǎn)品及室外的外墻板等。

（5）廢棄物再生樹脂補強復(fù)合建材

再生樹脂補強復(fù)合建材是以高分子聚酯樹脂（Polyester Resin）取代傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)劑，再結(jié)合木質(zhì)、石質(zhì)及塑料等建筑廢棄物為再生原料，經(jīng)由聚合鍵結(jié)合而制成的高分子復(fù)合材料。此建材具有普通混凝土的成型性，可制造成各種復(fù)雜的形狀，并有尺寸精確、結(jié)構(gòu)特性穩(wěn)定、高強度/重量比、低吸水率及環(huán)境穩(wěn)定性佳等優(yōu)點，屬于新一代具永續(xù)性的材料。

[1]施惠生等.《生態(tài)水泥與廢棄物資源化利用技術(shù)》.化學(xué)工業(yè)出版社，2005

[2]孫可偉等.《中國資源綜合利用》.中國物資再生協(xié)會.2000

[3]徐志勝等.《固體廢物在建筑材料中的資源化應(yīng)用》.建設(shè)新聞網(wǎng)

[4]劉建忠 李天艷等.《工業(yè)廢渣建材資源化》.福建建設(shè)科技出版社，2001

[5]袁玲等.《環(huán)境保護(hù)》.環(huán)保設(shè)備網(wǎng)

伍文祥（1989-）男，漢族，湖南永州人，本科生，中南大學(xué)土木建筑學(xué)院學(xué)生。