建筑工程中再生材料应用浅议

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摘要:从工程实践出发，总结建筑工程中废旧材料经过回收加工后，再次应用于建筑工程中一些具体部位，旨在满足各种使用功能及性能指标基础上，减少对自然资源开发与使用，提高废旧建筑材料的剩余价值，更好地解决废旧建筑材料对环境产生污染的问题，希望对同行设计师提供一定启发和参考。

关键词:建筑工程;再生材料;工程应用

1概述

我国正处于城镇化建设加速期，如何有效地节约建造成本保护自然环境，使得工程建设具有一定历史意义。基于此，笔者总结归纳废旧建筑材料再生后应用到建筑工程中一些具体部位。需要说明的是，受再生技术手段限制，再生材料性能总体不如开采自然资源制成的原生材料，因此，本文所提到建筑工程部位均为安全性要求低，对建筑整体安全性不起到决定性作用的部位，这些部位可用再生材料替代原生材料，进而实现节材、节地、节源的目标。

2再生混凝土材料应用

在建筑工程中，混凝土材料应用十分广泛，从单一混凝土制品到混凝土外加其他材料产品，从混凝土平台翻边到同建筑等高的墙柱，种类众多，应用广泛。在这里，从混凝土小型砌块及混凝土砖这两种材料入手，阐述这两种再生混凝土制品在建筑工程中应用到哪些具体部位。

2．1再生混凝土小型砌块应用

混凝土砌块有多种，采用骨料及工艺不同，又可分为普通混凝土砌块，轻骨料混凝土砌块，蒸压加气砌块等类型砌块。从抗压强度及砌块密度来看，这些小型砌块又可分为承重砌块和非承重砌块，这里主要阐述再生混凝土小型砌块材料用于建筑非承重墙体和围墙处。2．1．1再生混凝土小型砌块应用于非承重墙体处建筑非承重墙体主要起到分隔和围护作用，通常采用混凝土小型空心砌块或蒸压加气混凝土砌块，不起到承担荷载作用，对建筑整体安全性影响极小，对建筑整体隔声、保温及防水性能基本无影响，因此，在分隔和围护墙体处，无须采用利用自然资源开采加工而成的原生材料，可以用再生混凝土小型砌块来替代利用自然资源加工制成的混凝土小型砌块。2．1．2再生混凝土小型砌块应用于围墙处再生混凝土小型砌块除了应用于建筑非承重处之外，还可应用于工程项目的边界围墙处。大部分围墙结构形式为上部采用金属隔墙，由型钢或铸铁材料构成，下部为小型砌块矮墙，少部分出于隐私需求，围墙全部采用小型砌块砌筑，但无论采用何种结构形式的围墙，整体高度都较低。基于围墙的结构形式及高度特性，采用再生混凝土小型砌块不影响围护、分隔及隐私保护的作用，所以，可使用再生混凝土小型砌块来替代原生混凝土小型砌块。

2．2再生混凝土砖应用

混凝土砖同混凝土砌块一样，种类多，应用广，这里主要讲述再生混凝土透水砖应用在人行道处和再生混凝土实心砖应用于砖胎膜处。2．2．1再生混凝土砖应用于人行道处人行道采用透水砖，可减少暴雨径流，将地面水快速渗透进地表中，补充地下水，缓解城市热岛效应，起到平衡城市生态系统作用。从安全和稳固性考虑，人行道路上主要以人行为主，少数情况走自行车及手推车，小型车及其他车辆不会在人行道上通行，因此，对地面铺装所承受均布和集中荷载要求低，人行采用再生骨料混凝土透水砖应用于小区人行道路处安全可靠，完全可替代原生材料制成的混凝土透水砖。2．2．2再生混凝土砖应用于人行道处再生骨料混凝土除了可以制成透水砖，还可以制成再生骨料混凝土实心砖，替代原生材料制成的混凝土实心砖胎膜。砖胎膜是用砖砌筑成的模板，替代木模板，用于定型浇筑的混凝土，通常应用于地下部位，如底板侧壁、各类地下井坑及少部分难以拆除模板的地方。之所以采用砖胎膜是因为上述这些部位通常位于地下部分，都需要做防水处理，由于防水方式常规为迎水面防水，即外防水，需要在垫层上做防水层并将防水层先附着在砖胎膜上，以确保日后浇筑完混凝土之后，防水层能附着在混凝土墙的侧壁上，起到迎水面防水作用，若采用常规木板作为模板，则防水层很容易受到木材质伸缩或潮湿变形而开裂，浇筑完混凝土侧壁后，侧壁外的防水层很可能处于开裂状态，这样，则极大影响地下建筑防水防潮需求，因此，砖胎膜用在地下部位做模板对于地下防水层形成起到很大帮助，而砖胎膜不起到承担荷载的作用，只起到模板的作用，所以，采用再生骨料混凝土实心砖做砖胎膜完全可替代远程材料制成的混凝土实心砖胎膜。

2．3再生混凝土碎渣应用

混凝土材料是建筑工程中必不可少的建筑材料，如采用砌块结构形式的建筑物，过梁、构造柱均为混凝土材料制成，使用混凝土的数量相对较少;如采用框架结构形式建筑，框架柱、框架梁、过梁、构造柱及导墙均为混凝土材料制成，使用混凝土的数量较大;如采用框架剪力墙及纯剪力墙结构建筑，除了框架柱、框架梁、过梁、构造柱及导墙均为混凝土材料制成之外，许多横、纵向墙体也采用混凝土制成，使用混凝土的数量巨大，简言之，混凝土材料是一栋楼房必不可少的建筑材料。而在当今，我国正处于城镇化建设高速期，土地资源有限，一些新建楼房建立在老、旧及废弃建筑拆除后原址新建而获得新的生机，但这些老、旧及废弃建筑拆除后的混凝土材料数量巨大，因拆除后混凝土材料绝大部分是以碎块及碎渣混合形式呈现，所以，这些拆除后的混凝土材料在一般建筑工程中难以再次发挥建造作用，通常被回收后运往垃圾填埋场，消耗大量的人力、物力、财力。但在道路工程中，需要很多不同粒径的碎石及碎砾石，利用这些废旧混凝土，经过回收，打碎等工艺，将拆旧后的废旧混凝土材料变成不同粒径的混凝土碎渣，以满足道路工程中所需粒径，应用于基础和道路面层中。2．3．1再生混凝土碎渣应用于基础中。碎石垫层是建筑基础中的重要组成部分，位于混凝土垫层下方，压入素土中，起到强化地基的作用，碎石垫层主要组成材料为级配碎石和素土，而碎石是通过开采矿山资源经过加工而制成，对这种不可再生资源来说是一种破坏性行为，而废旧混凝土碎块强度和密度高，通过回收、加工制成同级配碎石粒径大小的混凝土碎渣，可替代开采自然矿山资源而加工制成的级配碎石，将同级配碎石粒径大小的混凝土碎渣作为基础垫层重要组成材料，这不仅对废旧混凝土循环再利用起到一定经济价值，更对自然资源起到保护作用。此外，同级配碎石粒径大小的碎石混凝土不仅可应用于建筑工程的碎石垫层中替代级配碎石，还可以应用于道路工程中替代垫层中的碎砾石。因道路工程中，路基面积较大，采用碎砾石的数量也非常大，采用同级配碎石粒径大小的混凝土碎渣作为替代品应用于垫层中，不仅对经济效益起到明显地提升作用，更对自然资源起到重要地保护作用。2．3．2再生混凝土碎渣应用于路面中。沥青路面由粗、中、细式沥青混凝土组成，主要成分为不同粒径的混凝土由沥青胶结而成。这种路面在小区、城市道路中应用范围广泛，对混凝土需求量较大，对密实度有一定要求。废旧建筑中的混凝土碎块及碎渣的数量较大，经回收加工后，可制成不同粒径的混凝土碎渣以满足沥青路面所需的不同粒径混凝土材料，将其替代经自然资源开采加工而成的原生混凝土材料，不仅促进循环经济发展，更对节约资源，绿色建筑及可持续发展做出较大贡献。

3再生金属材料应用

以混凝土为承重构件的结构类型中，金属材料应用范围有限，铝、钢、铁为常用金属材料，这里从铝、钢、铁这三种材料入手，阐述这三种金属材料在建筑工程中的应用。需要补充说明的是，钢结构形式建筑类型中，钢材应用量大，也很广泛，但基于再生钢结构形式建筑尚未得到应用的相关案例及相关数据，笔者在这里不再赘述。

3．1再生铝材应用

再生铝是指以废铝作为主要原料，经预处理、熔炼、精炼、铸锭等生产工序后得到铝合金，相比较原生铝通过开采铝矿得到的铝矿石铝矾土，再通过电解槽提炼出的纯铝而言，其强度、硬度、韧性及抗氧化性相对差一点，但用在室内门窗，不受风吹、雨淋及日晒等室外环境影响，可替代原生铝制成的门窗型材，起到隔声、采光、分隔及观察等作用。此外，从环保角度，我们应该鼓励大量使用铝制品及铝合金，因为铝是一种完全可以循环的原材料。2016年《国务院关于印发“十三五”生态环境保护规划的通知》提出，到2020年，全国工业固体废物综合利用率提高到73%。2019年《关于推进大宗固体废弃物综合利用产业集聚发展的通知》再次强调，到2020年要建设50个大宗固体废弃物综合利用基地、50个工业资源综合利用基地，基地废弃物综合利用率达到75%以上［1］。以2008年中国铝业集团有限公司在青岛建设20万t的再生铝工程为例，应用铝制品及铝合金材料符合国家发展循环经济、创建资源节约型社会的要求，对资源综合回收利用有良好的促进作用。

3．2再生钢铁应用

再生钢铁是废旧钢铁经过回收及加工处理后生产出来的钢铁产品，与开采铁矿石生产而来的钢铁相比，再生钢铁含有微量非金属杂质，抗压和抗拉强度相对差一点，但可应用在无需过高抗拉及抗压性能要求的景观小品及围墙处，再生钢铁可完全替代开采铁矿石生产而来的原生钢铁。1)再生钢铁应用于景观小品处。景观小品是景观设计中对室外空间起到点缀作用的物品，包括建筑小品、生活设施小品及道路铺设小品。景观小品在室外环境中表现的种类众多，包括雕塑、艺术装置及垃圾箱等。这些种类的小品通常体量不大，占用空间小，在室外空间起到较小功能性作用，主要起美化环境及装饰室外空间的作用，对材料自身性能或承受外界荷载要求不大，因此，采用再生钢铁材料作为室外景观小品，可替代利用铁矿石而制成的景观小品。2)再生钢铁应用于围墙处。再生钢铁除了可应用于室外景观小品处之外，还可应用于工程项目地界围墙处。上文中提到，大多数围墙结构形式为上部采用金属隔墙，下部为砌块矮墙，整体围墙高度不大。上部围墙通常采用钢铁材料制成，起到界限划分作用，主要承担自身跨度上的挠度变形、室外风荷载及由温度引起的伸缩变化，受其他外界因素影响较小，要求钢铁材料承受外界荷载等性能较低，所以，再生钢铁材料可以替代原生钢铁材料用于围墙上部结构。需要说明的是，再生钢铁不仅是一种可再生资源，还是唯一可以替代铁矿石的原材料，与对自然开采的铁矿石比较，使用废旧钢、铁材料作为生产原材料加工生产可以减少对自然资源开采与保护及大幅度降低排放污染，对建筑工程绿色发展起到推动和促进作用。

4再生玻璃应用

玻璃这种材料在垃圾处理中存在一定难度，相比以塑料为主的白色垃圾，其化学性质很稳定，在自然空气环境中难以分解，通过土壤填埋的方式也很难降解，焚烧又会附着在炉壁上，影响焚烧效率，要经常停炉清洁，甚至停炉整修。因此，对于玻璃来说，最好的处理方式便是回收再利用。通过对废旧玻璃回收，经过清洗，颜色分类，去除杂质等工艺可被再次利用，尤其是建筑玻璃，颜色种类和杂质少，经过回收和加工后可再次用于室内的门窗玻璃、玻璃砖、玻璃矮墙或玻璃隔墙，这些玻璃部件不受外墙玻璃风荷载及环境温度变化影响，起到窗隔声、采光、分隔及观察等作用，可替代淘洗石英砂而制成的原生玻璃。

5再生木材应用

在建筑工程中，废旧木材所占比较小，且作为再生材料应用于建筑工程中范围较小，笔者在这里简单阐述再生木材的主要用途。破损严重的木质构件可作为木质再生板材的原材料，如不同密度的板材，应用于墙体或卫生间简易隔断墙体处，也可经回收物为作为墙纸的原材料，经打浆、过滤、净化处理而成，但相对于原生木浆纸，该类纸的韧性相对比较弱，表面多为发泡或半发泡型。需要说明的是，对于尚未明显破坏的木材，可通过简单加工，直接替换改造建筑中破损严重的木质构件，减少对原生态木林砍伐，为树木资源保护起到推动作用。

6结语

建筑工程中采用再生材料，不仅节约自然资源，稳定国内资源，同时，也为绿色建筑发展，实现循环经济及生态文明建设奠定坚实基础。希望本文对同行设计师提供一定技术参考和依据。

参考文献:

［1］中华人民共和国国家发展和改革委员会．国家发展改革委办公厅工业和信息化部办公厅关于推进大宗固体废弃物综合利用产业集聚发展的通知:发改办环资［2019］44号［A］．2019－01－09．

作者:高阳 单位:中船第九设计研究院工程有限公司