碳達(dá)峰碳中和背景下，建筑廢料混凝土如何循環(huán)利用

在構(gòu)建新建筑或拆除舊建筑時(shí)都會(huì)形成大量廢料混凝土，以往的處理方式主要是將這些廢料混凝土運(yùn)送到郊外堆放或是掩埋，但這不僅會(huì)占用土地，還會(huì)造成環(huán)境污染。實(shí)際上，完全可以將這些廢料混凝土變廢為寶，通過制備再生混凝土將其加以循環(huán)利用，從而有效減少二氧化碳的排放，并改善廢料混凝土處理帶來的環(huán)境污染問題。這是碳達(dá)峰、碳中和背景下，建筑行業(yè)響應(yīng)國家號(hào)召的一項(xiàng)有力舉措。

1　碳達(dá)峰與碳中和的內(nèi)涵

人類生產(chǎn)生活一定會(huì)產(chǎn)生碳排放，因此要控制產(chǎn)生碳排放的源頭，但不是每個(gè)源頭都可以控制住，這就需要碳中和，對(duì)于實(shí)在無法控制的碳排放采用吸收中和的辦法，當(dāng)排放量等于吸收量時(shí)，就達(dá)到了碳中和的平衡狀態(tài)，即等于相對(duì)的零排放。之所以碳達(dá)峰與碳中和經(jīng)常一同出現(xiàn)，是需要碳達(dá)峰到達(dá)下降的拐點(diǎn)，才有碳中和達(dá)到相對(duì)零排放的基礎(chǔ)。同時(shí)，降碳工作也不是只從控制產(chǎn)生二氧化碳的環(huán)節(jié)入手，還要同時(shí)采取碳吸收的方式，雙管齊下才能達(dá)到最佳的降碳效果。

碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)現(xiàn)已非常明確，但有些人可能會(huì)產(chǎn)生一種誤區(qū)，即認(rèn)為在2030年達(dá)成“雙碳”的第一個(gè)目標(biāo)碳達(dá)峰，在2030年之前就可以無限排放。這種觀點(diǎn)顯然是錯(cuò)誤的，二氧化碳具有一定壽命，降碳工作也不是一蹴而就的，如果現(xiàn)在不加以控制，那么2030年的碳達(dá)峰以及之后的碳中和目標(biāo)都無法如期達(dá)成，因此各行業(yè)都應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)在開始采取一定手段開展減碳降碳工作。

2　建筑廢料混凝土循環(huán)利用之于碳達(dá)峰碳中和的意義

建筑材料的生產(chǎn)需要消耗大量的能源，在各類原材料的開采以及煤炭、石油、天然氣的耗用等環(huán)節(jié)，都會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。如果循環(huán)利用建筑廢料混凝土，那么勢(shì)必會(huì)大幅降低碳排放。此外，傳統(tǒng)的堆放和掩埋這類廢料混凝土的處理手段能夠造成環(huán)境污染，這些廢料混凝土?xí)谧匀画h(huán)境中釋放大量的硅酸鈣、硫酸根、氫氧化鈣以及硫酸根等，使得水環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境都會(huì)受到污染，導(dǎo)致大量植物死亡，影響自然植物對(duì)二氧化碳的吸收，造成區(qū)域性的生態(tài)環(huán)境受損，且治理難度非常大。對(duì)建筑廢料混凝土循環(huán)利用，制成再生骨料、再生水泥等再生混凝土，不僅會(huì)減少一部分新建材的生產(chǎn)，避免一些環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的二氧化碳，還利于環(huán)境保護(hù)，維護(hù)生態(tài)平衡，更好地發(fā)揮自然環(huán)境對(duì)二氧化碳的凈化作用，對(duì)于推動(dòng)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有積極的推動(dòng)作用。

3　建筑廢料混凝土循環(huán)利用的主要方向

隨著我國城市建設(shè)的步伐不斷加快，各地紛紛興建各類大、中、小型建筑，對(duì)于混凝土材料的需求也不斷增加，這導(dǎo)致原材料開采、建材配制等的活動(dòng)全年不止，而這些活動(dòng)的開展均伴隨著大量的二氧化碳排放。此外，建筑施工項(xiàng)目以及每年各地都常見的老舊建筑拆除或改造工程均會(huì)產(chǎn)生大量的廢料混凝土，這些材料除了少部分用于場地回填，大部分都作為垃圾堆放、掩埋甚至投入到水系中，對(duì)自然環(huán)境造成破壞，很多綠色植物都因?yàn)閺U料混凝土造成的污染而死亡。基于此，自上世紀(jì)末期，歐洲各國、日本等發(fā)達(dá)國家均開展了對(duì)于廢料混凝土回收再利用的研究，以解決自身原材料不足的問題，同時(shí)達(dá)到保護(hù)環(huán)境、節(jié)能降碳的目的。我國自本世紀(jì)初也逐漸意識(shí)到綠色節(jié)能對(duì)于建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要性，并開始了對(duì)廢料混凝土回收再利用的相關(guān)研究。雖然我國在這方面和發(fā)達(dá)國家相比起步較晚，但在國家的高度重視下，近年來發(fā)展迅速，和發(fā)達(dá)國家的差距也在快速縮短。

建筑廢料混凝土塊經(jīng)過破碎處理后能夠替代混凝土配制所需的粗骨料，也可以破碎后直接用在建筑地基加固，或是道路工程、機(jī)場跑道的墊層，室內(nèi)體育場的地坪墊層等。如果進(jìn)一步粉碎，也可以替代細(xì)骨料配制砌磚用砂漿或是抹灰砂漿等。以往建筑廢料混凝土循環(huán)利用產(chǎn)品主要是用于強(qiáng)度要求不是很高的建筑結(jié)構(gòu)。但是隨著近年來相關(guān)技術(shù)的完善，通過優(yōu)化配合比、調(diào)整再生骨料的加入劑量，也是可以將其應(yīng)用在強(qiáng)度要求比較高的建筑工程項(xiàng)目中。目前我國已經(jīng)可以通過錘擊、切割、破碎、篩分等工藝獲取品質(zhì)較高的再生骨料，可用于制備C25～C30強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。主要的思路就是先回收廢料混凝土，經(jīng)過錘擊、剔除雜物、破碎等一系列工藝，獲取再生混凝土，將廢料混凝土處理為包括再生骨料、再生水泥的再生混凝土，這是當(dāng)前碳達(dá)峰碳中和背景下建筑廢料混凝土循環(huán)利用的主要方向。

4　建筑廢料混凝土循環(huán)利用方法

先將建筑廢料混凝土統(tǒng)一收集回收，再經(jīng)過以下步驟獲取包括再生骨料、再生水泥的再生混凝土。

（1）錘擊初選。利用錘擊設(shè)備對(duì)廢料混凝土進(jìn)行錘擊，配合人工篩選，將廢料混凝土中摻入的木料、鋼筋以及塑料等其他材質(zhì)的雜物清理出去。

（2）破碎分離。通過顎式破碎機(jī)對(duì)初選后的廢料混凝土進(jìn)行破碎，破碎先后通過沖洗、磁選、烘干以及風(fēng)力分離等處理工藝。其中，沖洗能夠清理破碎混凝土上粘黏的泥灰雜質(zhì)，磁選能夠?qū)⒒炷疗扑槲镏泻械慕饘俨馁|(zhì)雜物清理處理，最后進(jìn)行烘干、風(fēng)力分離，將木屑、塑料這一類的輕質(zhì)雜物清理干凈。

（3）破碎篩分。通過雙層網(wǎng)篩分機(jī)把經(jīng)上述工序處理后的破碎混凝土進(jìn)一步篩分，獲取粒徑在0～40 mm不等的再生骨料，對(duì)于粒徑超過40 mm的骨料則繼續(xù)破碎至40 mm以下。

（4）煅燒水泥。廢料混凝土經(jīng)過錘擊、破碎等工序處理后會(huì)產(chǎn)生很多泥灰，這些泥灰實(shí)際上是硬化水泥石，能夠用于制備再生水泥。所以在破碎分離環(huán)節(jié)會(huì)加入沖洗，來收集這些泥灰成分。沖洗分離出的泥漿經(jīng)烘干后，可以摻入配料，經(jīng)過煅燒獲取再生水泥。

5　建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的性能及改進(jìn)

5.1 建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的性能

利用建筑廢料混凝土獲取再生骨料、再生水泥等產(chǎn)品，再通過再生骨料混凝土與再生水泥混凝土配制再生混凝土，即建筑廢料循環(huán)利用的主要制品。這種辦法是否值得大范圍推廣普及，應(yīng)當(dāng)評(píng)估其性能?；炷列阅艿暮饬恐饕泻鸵仔?、強(qiáng)度、形變、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面，因此以下就從這幾個(gè)方面對(duì)建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的性能進(jìn)行分析。

（1）和易性。和易性就是指各材料拌合物的和易性，因?yàn)榻ㄖU料混凝土循環(huán)利用得到的再生骨料的表觀密度要比天然骨料低，孔隙率也相對(duì)較大，導(dǎo)致其具有更高的吸水率。在水灰比相同的情況下，通過建筑廢料循環(huán)利用獲得的再生混凝土無論是流動(dòng)性、可塑性、易密性還是穩(wěn)定性都會(huì)弱于天然骨料制備的混凝土，從而影響到其和易性及其使用性能。也正因?yàn)槿绱耍ㄖU料混凝土循環(huán)再生制品的孔隙更多，導(dǎo)熱系數(shù)更小，能夠獲取更高的隔熱保暖效果，故有一定的可取之處。目前綠色節(jié)能建筑會(huì)采用再生混凝土提高建筑的隔熱保溫效果，減少制冷、取暖所需的能源消耗，符合綠色建筑的相關(guān)理念。

（2）強(qiáng)度。對(duì)建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品，因?yàn)樵偕橇系目紫洞?、裂隙大、吸水率更高，且雜質(zhì)問題難以完全處理，導(dǎo)致建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的強(qiáng)度受到影響。對(duì)于對(duì)混凝土強(qiáng)度為中低等級(jí)要求的建筑工程，采用建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品能夠達(dá)到強(qiáng)度要求，但是對(duì)于高強(qiáng)度要求的建筑工程，則需要慎重。

（3）收縮形變。在同等水泥用量的情況下，因?yàn)榻ㄖU料混凝土循環(huán)利用制品的孔隙比較大，具備較強(qiáng)的吸水性，在拌和后及投入使用后，收縮形變的幅度相對(duì)比較小，因此在收縮形變方面，還是比較理想的。

（4）耐久性。建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的耐久性和廢料混凝土原本的耐久性存在密切關(guān)系，因?yàn)樵偕橇弦约霸偕嗟男阅苤饕^承自廢料混凝土的本身性能。在循環(huán)利用時(shí)經(jīng)過錘擊、破碎等處理后，性能會(huì)較原本有所降低，而且制備過程中或多或少會(huì)混入一些雜質(zhì)，這也會(huì)影響一定的耐久性。因此從整體來看，建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的耐久性要低于常規(guī)的混凝土材料。

（5）經(jīng)濟(jì)性。常規(guī)的混凝土材料需要開采原材料，并且每年需要消耗大量的石油、煤炭、天然氣等用于混凝土的制備，不僅會(huì)耗費(fèi)大量成本，還會(huì)增加碳排放。加上我國工程建設(shè)項(xiàng)目十分活躍，原材料必然會(huì)逐年減少，在市場供需規(guī)律下，原材料的價(jià)格也會(huì)不斷提高，成本將不斷提升。反觀建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品，不需要重新開采、煉化，省去了這些環(huán)節(jié)的成本以及碳排放，而且由于建筑廢料混凝土一直被當(dāng)作廢棄物，獲取這類材料的成本非常低廉，大幅降低了成本投入。近年來，混凝土再生循環(huán)得到了建筑行業(yè)的高度重視，相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，可以通過調(diào)整參數(shù)、加入增強(qiáng)添加劑來縮短和常規(guī)混凝土的差距。總體來看，雖然建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的一些性能弱于常規(guī)混凝土，但其經(jīng)濟(jì)性突出，而且還有助于降碳環(huán)保，因此具有非常理想的應(yīng)用前景。

5.2 建筑廢料混凝土循環(huán)利用的工藝改進(jìn)

從上述性能分析不難看出，建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品在性能方面還存在一些問題有待解決，這制約了廢料混凝土循環(huán)利用技術(shù)的推廣和普及。對(duì)此，本著助力碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的有效落實(shí)，需要對(duì)廢料混凝土循環(huán)利用進(jìn)行工藝改進(jìn)，進(jìn)一步提升建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品的性能，具體可以從以下幾個(gè)方面入手。

（1）在循環(huán)再生的破碎分離階段，對(duì)經(jīng)過破碎、沖洗以及磁選處理后的破碎混凝土進(jìn)行500 ℃的熱處理。經(jīng)過熱處理后得到的再生混凝土，其強(qiáng)度會(huì)得到進(jìn)一步提升。這是因?yàn)闊崽幚砟軌蚋淖兤扑槲锏膬?nèi)部結(jié)構(gòu)，使粗細(xì)骨料和砂漿得以更加充分的分離，雜質(zhì)也更少，孔隙也變小，繼而達(dá)到提升其強(qiáng)度的效果。

（2）在破碎分離以及篩分的處理環(huán)節(jié)中，對(duì)破碎工藝進(jìn)行優(yōu)化能夠改善再生骨料的性能。因?yàn)樵偕橇系钠扑榇笮?、表面結(jié)構(gòu)對(duì)再生混凝土的性能有著直接影響，通過立式離心破碎工藝及設(shè)備，能過獲取粒度更小、更均勻的再生骨料，從而提升再生混凝土的性能。

（3）在煅燒水泥時(shí)，可以在配料中加入礦渣、爐渣等材料作為晶種，這種處理方式能夠提升水泥基底材料的性能，進(jìn)而提升再生水泥性能，而且還能處理礦渣、爐渣等工業(yè)固體廢料，避免這些廢料對(duì)環(huán)境的污染，也符合環(huán)保低碳的理念。

（4）在利用再生骨料、再生水泥配制再生混凝土?xí)r，可以先對(duì)再生骨料通過水玻璃改性，有助于增強(qiáng)再生混凝土包括早期強(qiáng)度、抗酸腐蝕以及抗凍等方面的性能。

6　建筑廢料混凝土具體的循環(huán)利用

6.1 在建筑工程中的應(yīng)用

建筑廢料混凝土循環(huán)利用主要是經(jīng)過錘擊、破碎、篩分等形成骨料，再加入再生水泥、添加劑等攪拌形成再生混凝土，經(jīng)過這一系列操作形成的建筑廢料混凝土循環(huán)利用制品具有密度小、自重低、孔隙大等特點(diǎn)，這些性能適合制成節(jié)能環(huán)保的多孔磚、空性砌塊，隔熱保溫性能理想，這類建筑材料的環(huán)保性能好、也能降低成本，可以打造綠色節(jié)能型建筑，進(jìn)一步發(fā)揮減排降碳的效果，助力雙碳目標(biāo)的有效落實(shí)。

6.2 在道路工程中的應(yīng)用

因?yàn)榻ㄖU料混凝土經(jīng)過錘擊、破碎等操作后，其強(qiáng)度會(huì)降低，因此比較適合低強(qiáng)度要求的工程項(xiàng)目。一般而言，道路工程的混凝土強(qiáng)度要求要顯著低于高層建筑工程，所以再生混凝土非常適合被應(yīng)用在道路工程中，即將建筑廢料混凝土制備成再生骨料，應(yīng)用在道路工程中。對(duì)于強(qiáng)度比較低、雜質(zhì)較多的循環(huán)利用產(chǎn)品，可將其用于道路墊層施工中。經(jīng)過篩分處理的材料性能有一定程度增強(qiáng)，摻入一些增強(qiáng)劑后可應(yīng)用在道路基層的施工中，還可加入一些石灰、水泥、增強(qiáng)添加劑等進(jìn)一步提升其性能，得到性能更好的再生骨料，將建筑廢料混凝土循環(huán)利用技術(shù)有效應(yīng)用在路面混凝土中。

綜上，隨著碳達(dá)峰和碳中和雙碳目標(biāo)的制定，對(duì)建筑行業(yè)提出了更高的降碳環(huán)保要求。而將建筑建設(shè)及拆除所產(chǎn)生的廢料混凝土回收利用，通過錘擊、破碎、篩分等制成再生骨料、再生水泥等制備再生混凝土，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，一方面可以減少新混凝土材料的制備工作，避免這些制備環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的碳排放量，另一方面也可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免廢料混凝土對(duì)大自然的破壞，發(fā)揮自然環(huán)境對(duì)二氧化碳的凈化作用。由此可見，在碳達(dá)峰碳中和背景下，建筑廢料混凝土的循環(huán)利用是建筑行業(yè)響應(yīng)國家號(hào)召的有力舉措，值得推廣。