建筑垃圾減量化研究綜述

建筑業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，但是建筑業(yè)在促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，也消耗了大量資源，并產(chǎn)生大量建筑垃圾，給地球環(huán)境造成了巨大的壓力。資料顯示，磚混結(jié)構(gòu)、全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)建筑施工，每1萬(wàn)m2就會(huì)產(chǎn)生建筑垃圾500~600t，而拆毀建筑，所產(chǎn)生的建筑垃圾約為每m21.0~1.2t。目前，許多國(guó)家和地區(qū)的建筑垃圾已占城市固體垃圾的30%~40%[1]，且其產(chǎn)生量還在隨GDP的增加而不斷增長(zhǎng)，因此加強(qiáng)建筑垃圾的管理已成為很多國(guó)家和地區(qū)的重要議題。
對(duì)建筑垃圾的管理早在二戰(zhàn)后就引起了各國(guó)政府和學(xué)者的關(guān)注，一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)提出了各種對(duì)建筑垃圾的管理措施。但在我國(guó)對(duì)建筑垃圾的研究才剛剛起步，相關(guān)資料還比較零散，并且已有的研究中大部分內(nèi)容重復(fù)，基本上停留在對(duì)現(xiàn)狀的闡述、對(duì)問(wèn)題的羅列和對(duì)案例的敘述上面。因此，有必要對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行梳理總結(jié)，以為我國(guó)今后在這個(gè)領(lǐng)域的研究提供一個(gè)清晰的線(xiàn)索。本文主要針對(duì)建筑垃圾減量化領(lǐng)域的研究進(jìn)行綜述，包括目前各國(guó)建筑垃圾的定義、組成、產(chǎn)生量估算方法、減量化措施等諸多方面。
1建筑垃圾的定義
美國(guó)環(huán)保局將建筑垃圾定義為[2]：“建筑結(jié)構(gòu)（包括建筑物、道路以及橋梁等）在新建、翻修或拆除過(guò)程中產(chǎn)生的廢物材料，主要包括磚、混凝土、石塊、渣土、巖石、木材、屋面、玻璃、塑料、鋁、鋼筋、墻體材料、絕緣材料、瀝青屋面材料、電器材料、管子附件、乙烯基、紙板以及樹(shù)樁等。”
歐盟按照建筑垃圾的來(lái)源將其分為以下4類(lèi)[3]：建筑物/構(gòu)筑物拆除產(chǎn)生的垃圾；建筑物/構(gòu)筑物新建、改建、擴(kuò)建、翻新過(guò)程中產(chǎn)生的垃圾；土地平整、土建工程或一般的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)生的渣土、石頭和植被等；道路規(guī)劃和養(yǎng)護(hù)活動(dòng)中產(chǎn)生的相關(guān)廢料。而文獻(xiàn)[4]除了上述類(lèi)別，還包括了建筑材料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的建筑垃圾。
日本將建筑垃圾定義為建設(shè)工程副產(chǎn)物[5]，包括再生資源和廢棄物兩類(lèi)。其中，再生資源主要指建設(shè)工程排出土和可以再生利用作為原材料使用的物質(zhì)，如混凝土塊；廢棄物包括建設(shè)污泥等不能作為原材料使用的物質(zhì)。
香港環(huán)境保護(hù)署[6]將其定義為：“任何物質(zhì)、物體或東西因建筑工程而產(chǎn)生，不管是否經(jīng)過(guò)處理或儲(chǔ)存，而最終被棄置。工地平整、掘土、樓宇建筑、裝修、翻新、拆卸及道路等工程所產(chǎn)生的剩余物料，統(tǒng)稱(chēng)為建筑廢物。”
原建設(shè)部2005年頒布的《城市建筑垃圾管理規(guī)定》中，將建筑垃圾定義為建設(shè)單位、施工單位新建、改建、擴(kuò)建和拆除各類(lèi)建筑物、構(gòu)筑物、管網(wǎng)等以及居民裝飾裝修房屋過(guò)程中所產(chǎn)生的棄土、棄料以及其他廢棄物。
綜上所述，可見(jiàn)目前對(duì)建筑垃圾還沒(méi)有明確統(tǒng)一的定義，不同的國(guó)家和地區(qū)對(duì)建筑垃圾的界定都存在一定的差別，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：來(lái)源上是否包括建筑材料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的垃圾和場(chǎng)地清理、基礎(chǔ)開(kāi)挖土；建設(shè)活動(dòng)是否包括所有類(lèi)型的土木工程；內(nèi)涵上是否包括在現(xiàn)場(chǎng)直接利用的部分；形態(tài)上是否僅為固體廢棄物等。
2建筑垃圾的組成
建筑垃圾的成分和含量隨著建筑結(jié)構(gòu)的類(lèi)型、建筑物的用途、施工技術(shù)及所采用的材料等的不同而存在一定的差異。如表1所示，各國(guó)和地區(qū)的建設(shè)施工產(chǎn)生建筑垃圾成分和比例有較大的不同，如香港地區(qū)包括了渣土，歐盟各國(guó)則包括了絕緣材料，美國(guó)廣泛使用板墻等。但是也有一些共同之處，如大部分國(guó)家和地區(qū)的建筑垃圾中，惰性部分如混凝土、磚、碎石、陶瓷等占的比例較大（在美國(guó)，住宅建設(shè)所產(chǎn)生的建筑垃圾中廢木材占很大的比例，這主要是由于美國(guó)的住宅普遍是木結(jié)構(gòu)的單棟房屋）。我國(guó)的資料還顯示，建筑結(jié)構(gòu)形式對(duì)建筑垃圾各成分比例有明顯的影響。
表1各國(guó)（地區(qū)）建筑垃圾的主要組成成分及比例

3建筑垃圾的產(chǎn)生量估算
建筑垃圾減量化需要首先掌握建筑垃圾產(chǎn)生數(shù)量，而關(guān)于建筑垃圾產(chǎn)生量的估算方法的研究，目前仍不夠系統(tǒng)。總體來(lái)說(shuō)，建筑垃圾產(chǎn)生量的估算分為兩類(lèi)：國(guó)家或地區(qū)所產(chǎn)生的建筑垃圾總量的估算和單位建筑面積產(chǎn)生建筑垃圾量的估算。
3.1區(qū)域性建筑垃圾總量的估算

目前已有的文獻(xiàn)中，關(guān)于區(qū)域性建筑垃圾總量的估算主要有以下幾種方式，一是采用城市生活垃圾產(chǎn)生量的估算方法，即按人均產(chǎn)量來(lái)估算。這種估算方法由于經(jīng)濟(jì)文化的差異、建筑垃圾定義和記錄數(shù)據(jù)方式不同，會(huì)產(chǎn)生較大誤差。例如，歐盟提出的建筑垃圾人均產(chǎn)量為481kg[3]；而Fatta等[9]估算出的希臘人均產(chǎn)量?jī)H為191kg。
二是按建筑面積乘以單位面積產(chǎn)量的方式進(jìn)行估算，其中建筑面積的確定又有不同的方法。Franklin[2]和Cochran[10]都根據(jù)該地區(qū)建筑物的總投資額和單位建筑面積的平均成本得出總的建筑面積，而Poon[11]則是通過(guò)建筑許可證得出總的建筑面積。需要注意的是，通過(guò)這種方法來(lái)估算建筑垃圾產(chǎn)量需要掌握單位面積的平均產(chǎn)量，而各地通常缺少這類(lèi)數(shù)據(jù)。另外，由于還有一些建設(shè)活動(dòng)沒(méi)有建筑許可證或投資記錄，因此估算總建筑面積時(shí)可能也存在較大誤差。
第三種方法是按建筑總投資乘以單位投資產(chǎn)量來(lái)計(jì)算。文獻(xiàn)12根據(jù)對(duì)以往研究中建筑垃圾的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出單位投資建筑垃圾的發(fā)生量為8.59t。根據(jù)該指標(biāo)，可以估算出建筑產(chǎn)品將來(lái)的建筑垃圾發(fā)生總量。
另外，文獻(xiàn)4提出通過(guò)計(jì)算運(yùn)往填埋場(chǎng)的卡車(chē)數(shù)量來(lái)計(jì)算建筑垃圾的產(chǎn)生總量。但是這種方法只包括了最終在填埋場(chǎng)處理掉的垃圾的數(shù)量，而對(duì)于那些在工地現(xiàn)場(chǎng)直接利用掉或非法傾倒的垃圾卻沒(méi)有包括在內(nèi)。
3.2單位建筑面積建筑垃圾產(chǎn)量的估算
目前，估算單位建筑面積建筑垃圾產(chǎn)生量最常用的一個(gè)方法，是觀測(cè)單棟建筑物所產(chǎn)生的建筑垃圾總量，然后用總量除以總建筑面積，即可得出單位面積的產(chǎn)量。例如，Bossink等[13]通過(guò)對(duì)建筑工地現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行儲(chǔ)存和稱(chēng)重得出建筑垃圾產(chǎn)生的總量；Mcdonald等[14]根據(jù)建筑垃圾的不同種類(lèi)，對(duì)所有接收垃圾的箱子都指定容積，最后通過(guò)計(jì)算箱子的數(shù)量來(lái)計(jì)算產(chǎn)生的建筑垃圾的體積；Poon[15]則通過(guò)數(shù)運(yùn)出建筑工地的卡車(chē)數(shù)量并根據(jù)卡車(chē)的載重來(lái)計(jì)算建筑垃圾的總量；另外，文獻(xiàn)16將SMARTWaste軟件應(yīng)用到建筑垃圾的現(xiàn)場(chǎng)管理中，跟蹤建筑活動(dòng)中建筑垃圾產(chǎn)生的原因并收集相關(guān)數(shù)量信息。
另一種估算單位建筑面積建筑垃圾產(chǎn)生量的方法是根據(jù)各種建筑材料的廢料率來(lái)計(jì)算。研究表明，各種材料未轉(zhuǎn)化到工程上從而變?yōu)槔鴱U料的數(shù)量約為材料消耗量的5%~10%。許多學(xué)者已經(jīng)通過(guò)各種調(diào)查得出了不同國(guó)家和地區(qū)的廢料率[13，17-18]，因此，只要根據(jù)工程使用的材料數(shù)量即可估算出各種垃圾的成分以及數(shù)量，再除以建筑面積，即可得到單位面積建筑垃圾的產(chǎn)生量。
4建筑垃圾的產(chǎn)生原因及減量化措施
建筑垃圾的減量化是指減少建筑垃圾的產(chǎn)生量和排放量。建筑垃圾減量化的方法和手段很多，本文根據(jù)建筑垃圾產(chǎn)生的原因，將建筑垃圾減量化的措施分為以下幾種。
4.1優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)以及采用耐久性材料
許多研究表明，設(shè)計(jì)階段的疏忽和建筑材料的性能低下是產(chǎn)生大量建筑垃圾的主要原因之一[7，13]，因此可以通過(guò)工程設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)計(jì)概念的改變和建筑材料的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑垃圾減量化[19，20]。例如，在設(shè)計(jì)時(shí)注意尺寸配合和標(biāo)準(zhǔn)化，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的靈活建筑設(shè)計(jì)，以減少切割產(chǎn)生的廢料；保證設(shè)計(jì)方案的穩(wěn)定性，提供更詳細(xì)的設(shè)計(jì)，盡量避免對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行頻繁更改而產(chǎn)生不必要的剔鑿；注重長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)、提高耐久性設(shè)計(jì)、合理選購(gòu)材料和構(gòu)件，盡量采用可修理、可重新包裝的耐用建筑材料，以及考慮延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。
4.2采用適當(dāng)?shù)姆职贤?/span>
文獻(xiàn)18分析了不同分包合同所導(dǎo)致的材料浪費(fèi)的程度，指出包工不包料形式的分包合同材料浪費(fèi)量最大，而包工包料形式的分包對(duì)材料的浪費(fèi)最小。因此，在工程開(kāi)始之前應(yīng)合理選擇分包合同的形式；對(duì)于無(wú)法選擇的合同類(lèi)型，應(yīng)在合同條款中規(guī)定建筑垃圾管理的責(zé)任及獎(jiǎng)懲措施。
4.3采用先進(jìn)的施工工藝
施工工藝落后是造成大量建筑垃圾產(chǎn)生的又一主要原因[21]，因此研究認(rèn)為，采用先進(jìn)的施工技術(shù)可減少由于施工工藝落后導(dǎo)致的建筑垃圾。一種方法是采用預(yù)制技術(shù)以減少施工現(xiàn)場(chǎng)所產(chǎn)生的建筑垃圾，但是預(yù)制技術(shù)的使用會(huì)受到一些限制[22]；另一種方法是采用選擇性拆毀技術(shù)[11]，即與建設(shè)過(guò)程相反的拆除方式來(lái)減少產(chǎn)生的建筑垃圾，但是要方便地實(shí)行選擇性拆毀首先要有足夠的場(chǎng)地儲(chǔ)存可回收的材料，其次要有足夠的時(shí)間和資源（勞動(dòng)力資源和資金），最后要有一個(gè)成熟的二手材料市場(chǎng)。
4.4加強(qiáng)對(duì)材料的控制
大量的研究顯示，對(duì)材料處理不當(dāng)是產(chǎn)生大量建筑垃圾的主要原因之一，包括不妥當(dāng)?shù)难b卸、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、采購(gòu)過(guò)多以及施工過(guò)程中由于工人的不小心等造成的材料浪費(fèi)等[13，17，21]。因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)材料的管理，加強(qiáng)對(duì)工人的培訓(xùn)，選擇合適的材料儲(chǔ)存地點(diǎn)。同時(shí)，文獻(xiàn)23又提出將條形碼技術(shù)與GPS、GIS以及WAN技術(shù)結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)基于員工的激勵(lì)回報(bào)計(jì)劃（IRP）來(lái)對(duì)建筑材料進(jìn)行管理，同時(shí)減少建筑材料的浪費(fèi)。雖然這種方法可以減少不必要的材料損耗，但是也存在一些問(wèn)題，如導(dǎo)致工人的偷工減料等。另外，文獻(xiàn)17也提出將精益生產(chǎn)中的“零浪費(fèi)”思想應(yīng)用到建筑材料的管理中，從而減少由于材料浪費(fèi)導(dǎo)致的建筑垃圾。4.5加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理
目前建筑工地上的施工人員普遍缺少培訓(xùn)，因此會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量不合格需要返工的情況，導(dǎo)致建筑垃圾的產(chǎn)生。因而，管理人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，提高施工質(zhì)量；提高房屋建筑物結(jié)構(gòu)施工的精度，避免剔鑿或修補(bǔ)而產(chǎn)生的建筑垃圾；在成本、資源及施工現(xiàn)場(chǎng)空間滿(mǎn)足條件的情況下，采用適當(dāng)方式對(duì)產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分揀，以減少填埋的建筑垃圾數(shù)量，有效地減少建筑垃圾數(shù)量[8，21]。
5結(jié)語(yǔ)
本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)較早就意識(shí)到建筑垃圾問(wèn)題的嚴(yán)重性，并進(jìn)行了大量的相關(guān)研究，而我國(guó)的研究成果還十分有限，需要在以下方面加強(qiáng)研究。
5.1建筑垃圾的界定
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑垃圾的定義還不統(tǒng)一，對(duì)建筑垃圾范圍界定的差異造成各地?cái)?shù)據(jù)難以直接對(duì)比和借鑒。因此，應(yīng)首先結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況制定出統(tǒng)一的建筑垃圾定義，并設(shè)計(jì)出一套可行的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)以方便各地開(kāi)展統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)研究。
5.2關(guān)于建筑垃圾產(chǎn)生量估算
雖然之前的研究已有一些建筑垃圾產(chǎn)生量的數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)的估算方法沒(méi)有明確的闡述；同時(shí)，由于統(tǒng)計(jì)口徑的不一致，文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)難以直接使用；另外，不同地區(qū)產(chǎn)生的建筑垃圾成分和量都會(huì)有所不同。因此，應(yīng)組織相關(guān)部門(mén)對(duì)建筑垃圾的產(chǎn)生量，尤其是單位建筑面積的產(chǎn)生量、組成成分及比例進(jìn)行一次大范圍的調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，并確定各地區(qū)各種建筑類(lèi)型的建筑垃圾量排放標(biāo)準(zhǔn)。
5.3建筑垃圾回收利用技術(shù)
目前，我國(guó)大多數(shù)建筑垃圾都直接送往填埋場(chǎng)，建筑垃圾的回收利用率很低，主要原因之一就是缺少回收利用的途徑和技術(shù)，因此需要加強(qiáng)建筑垃圾的分選、清理和再生利用技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)工作。
5.4經(jīng)濟(jì)效益分析
對(duì)建筑垃圾減量化和資源化的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，研究提高其經(jīng)濟(jì)性的各種途徑，從而建立建筑垃圾減量和回收利用的源動(dòng)力。
5.5政策法規(guī)制定
研究如何通過(guò)政策、法規(guī)的約束和導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的有效管理和合理利用。
參考文獻(xiàn)略