烧结砖瓦产品本身就是可再循环利用材料,这是被世界上大多数国家所公认的事实。但烧结砖瓦产品在国内受到不公正宣传的影响,概念上存在着对烧结建筑制品认识的含混不清。在一定程度上对绿色建筑应该使用的材料造成了误解。利用工业固体废料制造建筑材料是很好的愿望,但是如果用工业固体废料制造出的产品不符合建筑应用的要求,其结果只能是“短命建筑”的增多,是将一吨工业固体废料在短期内变成了数吨不可回收利用的建筑废料(不能认为只要是用了工业废料就是新型墙体材料。如很多性能上有缺陷的“免烧砖、废渣砖、建筑垃圾再生砖”等)。实际上,某些工业废料的利用带来严重的二次污染,也是不符合绿色建材定义的。对绿色建筑评价的标准应该建立在所使用的材料首先是绿色建材的基础上。确实保证所使用的材料在使用寿命结束后可回收利用(烧结砖瓦产品可100%回收利用)。
毕竟烧结砖作为一种可回收利用的材料来讲是有很大价值的。在西欧人们常常通过当地的利用废物公司,搜寻饱经风霜的、有古旧外表的砖来用于新的建筑外墙。此外,烧结砖的二次使用,或是已经损坏的砖能够被破碎后回收,既能加入到原材料中生产出更多的砖,又能以破碎的形式用于陆地景观材料,这是众所周知的事实:烧结砖瓦产品在使用寿命终结后容易分离、可回收再利用
烧结砖瓦产品在使用寿命终结后的分离回收容易(比较混凝土及其它墙体材料而言)。烧结屋面瓦在建筑物使用寿命终结后,可拆下直接用于下一新建筑,因用现代技术制造的烧结屋面瓦,其耐久性均大大超过了目前的建筑物使用期。德国有的砖瓦设备制造公司,已研制成功旧建筑物的墙体的切割设备,即将旧建筑屋上的烧结砖或砌块墙切下,再用于新的建筑。含有粉刷层及灰缝砂浆的烧结砖砌体废料,根据西欧有关研究,全部都可以回收利用。如可用于混凝土的轻骨料、绿化植被的保水层或是滤水层及营养剂载体、改良土壤、运动场用砖砂、粉碎后全部用来当作熟料再制造烧结砖瓦产品等;特别是建筑废砖制造烧结的装饰性颗粒,美观大方,新颖别致。用烧结砖瓦产品建造的建筑物,在使用寿命终结后所留废料最少,因在建筑物中数量最大的材料就是墙体和屋面材料,烧结砖瓦可全部回收利用!要为后代负责,几十年后,绝不能让不可回收的建筑垃圾包围了我们的大中城市!从现在起我们就必须正视这一非常重要、不容回避的、潜在的、很快就会出现的社会大问题。这不是危言耸听,从改革开放到现今,我们可从每一座大中城市新建设的建筑物的量上精确地计算出这些建筑物在使用寿命终结后的建筑垃圾的吨位。
为了更清楚地说明烧结砖瓦废料的可回收利用特性,下面以西欧在建筑废料回收利用方面的成功经验为例进行详细说明:
对建筑废料的大规模回收利用可追溯到第二次世界大战后。二战结束后,当时仅原西德就有6亿m3的建筑废墟材料。这6亿m3主要由烧结砖组成的建筑废墟材料全部被重新加工利用。未破坏的砖被分拣出来,清理后再次用于墙体的砌筑材料;破损的砖被加工成为混凝土骨科,这类混凝土是在二战后一段时期内重要的建筑材料。这种大量利用建筑废料的成功经验,经常被后来的许多研究文献作为引证的实例。据有关文献报道,二战后用碎烧结砖块作为混凝土骨科建造的一幢8层建筑物损坏严重,已经倒塌。经研究分析后认为,这一建筑物损坏的根本原因是在混凝土制作过程中的失误造成的,并非烧结的碎砖块骨科的问题。由于构成建筑废料的成分非常复杂,其性能变化较大,在回收利用上的严格控制是其关键。现在世界范围内对建筑废料的利用,德国有着成功的经验,如在德国1998年共产生建筑废料8000多万吨,70%以上当年就被利用了,德国现已有了利用回收建筑废料相应的标准和规范,也成立了专门的“联邦德国回收利用建筑材料工业协会”(The Federal German Association of the Recycling Construction Materials Industry)。
自从1992年6月在巴西的里约热内卢召开的“联合国环境与发展大会”(UNCED Conference)以来,可持续发展(Sustainability)已成为了世界性的共识。可持续发展的定义为:“在满足当代人需要的同时,不能对后代人的生存构成危害”。 保护环境、节约能源、减少废料、以持续的方式使用可再生资源等是可持续发展战略的重要内容。建筑和建材行业的发展也必须遵循可持续发展战略的要求,而建筑和建材行业在国民经济建设中是体量最大的行业之一,也是对环境和生态有敏感影响的行业之一。例如据西欧中部的奥地利、瑞士、德国三个国家的统计资料表明:在经济建设中,总的材料流量中的1/3是建筑中使用的建筑材料。在我国经济建设的总材料流量中建筑材料的流量是远远要大于西欧中部这三个发达国家的比例。同时随着我国城镇化建设步伐的加速、城市中危旧房改造、废旧建筑物的拆除、损坏道路、桥梁及过时水利设施的拆除等带来了大量的建筑废料。众所周知,这些建筑废料绝大部分是无机材料或是经高温焙烧制造出来的材料和制品,在自然条件下很难消解。堆放这些建筑废料需要占用大量的土地,并会对周围环境(河流、水源、植被、土壤性质等)造成危害。已收集到德国已发表的有关年产生建筑废料的数据给出在表1中。
表1:德国年产生建筑废料的数量及利用率

英国、德国、奥地利、荷兰等西欧国家对大量的旧建筑物(50年以上、80年以上、100年以上的住宅、公用及工业建筑)在拆除现场的计算、测量、记录结果表明,根据建筑物结构形式的不同,单位体积平均产生的废料数量在375~401kg/m3 之间。因此也可根据建筑物的外围体积来估算可能产生的建筑废料数量,例如某住宅建筑的外围体积(容积)是5000m3 时,就可能会产生1875~2005吨的建筑废料。虽然上述估算数量非常粗略,但从这些数据可以看出这样趋势:
我国的建筑物废料正在逐年增多,在很多大、中城市已形成了危害。研究和开发对建筑物废料的回收利用已到了刻不容缓的地步。
1.烧结砖瓦建筑废料的回收及加工处理方法
建筑废料中最主要的组分是损坏的混凝土和拆除的墙体材料(烧结砖、砌块、砂浆等)。拆下的这两种材料不能直接的利用,需要经过一定的分离和加工程序。也就是说回收建筑废料的可应用性能取决于回收材料的来源、种类及所使用的加工处理技术。因此在建筑物拆除时就应当按照不同材料的大类进行初步分离,可提前将不希望有的小部分材料如木材、塑料、纸张、玻璃、金属等清除出去,对建筑物主体的大宗材料可按以下大类将其区分开来分别拆除和回收:
混凝土材料。主要是指梁、板、柱、地面等;
较纯的烧结砖瓦废料。屋顶更换时的废瓦片,或是预先将外墙材料及内 隔墙材料分类并分别拆除,以便得到较纯的烧结砖瓦废料;
主要是烧结砖的墙体材料。烧结砖砌体废料中不可避免的含有砂浆和抹灰(粉刷)材料。烧结砖砌体废料中含有砂浆和抹灰(粉刷)材料量的多少是与建设时的使用量有关。但在这一部分砌体废料中烧结砖的组分最大可占有95%(重量%),平均也占到80%;
其它墙体废料。其它墙体废料如混凝土砌块、轻质混凝土、灰砂砖、粉煤灰砖、加气混凝土、墙地砖、各类板材等。
道路、桥梁、水利工程等的废料主要是混凝土,一般不需分类拆除。因此这类废料在西欧的回收利用率也最高,主要是用于道路的垫层及回填。
目前西欧用于建筑废料回收处理的工厂(站)基本有两种形式:一种是可移动的建筑废料回收处理站,由初级筛分设备、反击式破碎机、磁力除铁器和必要的转运设备组成。可移动的建筑废料回收处理站可在拆除现场或附近地区、或是在需要用加工后废料的施工现场对拆下的废料分门别类地进行加工处理。运送来的建筑废料由初级筛分设备将其分为两部分,筛上粗料送入破碎机进一步破碎,破碎后的材料经磁力除铁器除去块状铁质物质。这些处理设备一般安装在汽车上,该种可移式建筑废料回收处理站的示意图见图1。

图1 可移式建筑废料回收处理站的示意图(图片来自TBE宣传资料)
另一种是固定式的建筑废料回收处理工厂。在固定式的处理工厂中,一般有两级破碎设备,如颚式破碎机和反击式破碎机;并有专门的分离工序,如在输送带上借助于气力或湿洗的方法将不希望有的材料人离出去;该类工厂中还配备有分类设备,如用颠簸振动设备对轻质材料如木材、塑料、纸片等及有轻度污染的物质的分类和分离;破碎后的物料还可被分成不同用途、不同粒径的无机混合集料,如德国在固定式的建筑废料回收处理工厂中,按照德国标准[2,3]DIN4226的要求将回收的建筑废料加工成为0 ~ 32mm,0 ~ 45mm,0 ~ 65mm的无机混合集料,并可提供用于特殊需要场合的、有要求级配的颗粒状集料,如0 ~ 8mm,8 ~ 16mm,16 ~ 32mm的级配集料等,可用于混凝土、轻质混凝土、混凝土砌块、建筑用砂浆、噪音防护墙、墙板、水泥掺和料、运动场地、烧结墙体材料产品、土壤改良、基础工程、防冻工程、筑坝填充、绿化种植等多种用途。该种固定式的建筑废料回收处理工厂的示意图见图236。
2.回收的烧结砖瓦建筑废料的性能
为了使从建筑废料中回收加工生产的材料有着特定的用途,就必须对回收加工生产的材料的性能有充分、详细的了解。由于建筑废料成分的多样性,如果对从建筑废料所加工生产的材料性能缺乏正确的、全面的了解时,就会限制对建筑废料回收利用方法的开发或是会影响正确的回手和实际应用。因我国在建筑废料回收利用方面研究极少,目前还不能够用确切的数据来描述我国建筑废料的成分和特性,本文中用西欧的研究数据简要描述建筑废料的成分和特性如下:

图2 固定式的建筑废料回收处理工厂的示意图(图片来自TBE宣传资料)
为方便起见,表2仅汇集了回收的22种纯烧结砖碎块和33种墙体材料废料的化学成分,其它种类建筑废料的化学成分不一一赘述。
从表2中数据可以看出,,纯烧结砖碎块和墙体材料废料的化学成分相差较大。系统的统计数据表明在这些回收材料中的烧失量(L.O.I.)、Al2O3 、CaO、SO3 含量之间相差较大,SO3的差异可能是有石膏存在;烧失量和CaO含量的差异是由于存在砂浆和混凝土组分或是因为硅酸钙类的物质所致;Al2O3的差异是因为在原始材料中就高。

根据德国魏玛的鲍豪斯大学建筑工程系建筑材料和回收利用主讲教授—安内特·米勒博士(Prof. Dr.-Ing. Habil.Anette Müller, Bauhaus University of Weimar, Faculty of Construction Engineering, Chair of Preparation of Building Materials and Recycling)所做的矿物研究分析表明:建筑废料的矿物成分主要是石英和各类硅酸盐物质如正长石、钙长石,还含有莫来石、方解石、赤铁矿等;此外也含有非晶态(无定形)SiO2和非晶态水化物相。
3.回收的烧结砖瓦建筑废料的密度及孔隙率
材料的松散密度或孔隙率是表示大量固体物质物理性能的主要特征,因此德国在涉及建筑废料回收利用的标准DIN4226—100中,将密度和孔隙率作为分类的主要特征数值。表3给出了纯烧结砖废料和墙体材料废料的表观密度及加工成颗粒状态时的密度(仅为颗粒>2mm的部分)。
表3 纯烧结砖废料和墙体材料废料的表观密度及加工成颗粒状态时的密度。

纯烧结砖废料有着较宽的密度分布范围,这是因为烧结砖的品种和用途不同所致。在实际测定中发现,烧结的垂直多孔砖、烧结的砌筑砖、缸砖三类材料有着最大的密度。
4.回收的烧结砖瓦建筑废料的颗粒强度和抗冻性
回收建筑废料的颗粒强度和抗冻性能随材料种类的不同而变化。正如所预料到的一样,回收纯烧结砖废料的颗粒强度较低,但它的抗冻性非常好,简直令人惊讶。与回收的混凝土材料比较,在同样的试验条件下,经冻融后的重量损失分别为4.2%和5.7%(过程P)或是5.9%和7.7%(过程N)。这种现象能够用材料的总孔隙率和微孔结构尺寸及分布来解释。材料有较高的孔隙率时,一般具有较低的机械强度,然而具有高孔隙率的材料却有着较好的抗冻性。因为合理的孔结构材料有着足够大的孔隙,能够补偿水在结冰过程中的体积膨胀,即结冰时的膨胀应力由于孔的存在而被化解或减缓。回收的混凝土材料的抗冻性没有纯烧结砖废料的好,其真正的原因是回收混凝土材料的孔结构尺寸及分布与纯烧结砖废料的不同。回收的混凝土材料经冻—融后,冻裂了11%;回收的混合材料(烧结砖、混凝土、砂浆、抹灰材料等)颗粒经冻融后,冻裂了7.4%;而回收纯烧结砖废料的颗粒经冻融后,仅冻裂了1.2%。试验结果表明烧结砖瓦废料有着非常好的性能,而且便于回收利用。表4给出了回收的纯烧结砖废料颗粒的性能。

*根据德国标准DIN4226—3做的冻融试验,该试验方法与我国不同;过程P—中等程度的湿渗透,最大重量损失4%;过程N—强程度的湿渗透,最大重量损失4%。
5. 回收的烧结砖瓦建筑废料的可利用途经
2005年9月,来自世界上80多个国家的1700多位代表参加了在日本东京召开的世界可持续发展建筑大会。在该次会议上,再次强调了建筑物使用寿命终结后所使用的建筑材料的回收利用是可持续发展建筑的重要标志。因此对建筑材料的选用,设计时就应遵循生态学原则,所用建筑材料不但要有良好的使用功能和耐久性,而且要符合如下原则:
所用建筑材料的生产能耗最小;
生产中有害物质的扩散最小或没有;
对使用期可能释放的有害物质的判断上认为是安全;
对任一建设项目所需材料的流动量应尽可能保持在最低水平上,既使用最少的材料,以减少材料流动过程中对能源的消耗和对环境的污染;
所用建筑材料要有长期可保持其性能的稳定性,既有长期稳定的服务寿命。长期的使用寿命也意味着资源和能源的节约;
所用建筑材料能够容易地在服务寿命终结后被分离,以便回收利用。尽可能地采用有高重复利用可能的材料;在一幢建筑物上尽量避免使用太多种类的材料或是使用太多的复合材料,给以后材料的分离带来不便。装修材料和保温隔热材料与主体材料的分离要容易,装修材料的分离不能损坏结构。绿色建筑设计体系的标志之一就是所用建筑材料的分离和回收;例如建筑构件的连结采用螺栓、承插式结构、夹具式结构,尽量避免焊接或难分离的结构形式。
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