建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),但是建筑業(yè)在促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)增長的同時(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m2就會產(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,因此加強(qiáng)建筑垃圾的管理已成為很多國家和地區(qū)的重要議題。
對建筑垃圾的管理早在二戰(zhàn)后就引起了各國政府和學(xué)者的關(guān)注,一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已經(jīng)提出了各種對建筑垃圾的管理措施。但在我國對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),基本上停留在對現(xiàn)狀的闡述、對問題的羅列和對案例的敘述上面。因此,有必要對國內(nèi)外現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行梳理總結(jié),以為我國今后在這個(gè)領(lǐng)域的研究提供一個(gè)清晰的線索。本文主要針對建筑垃圾減量化領(lǐng)域的研究進(jìn)行綜述,包括目前各國建筑垃圾的定義、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、紙板以及樹樁等?!?br data-filtered="filtered"/>歐盟按照建筑垃圾的來源將其分為以下4類[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)活動中產(chǎn)生的相關(guān)廢料。而文獻(xiàn)[4]除了上述類別,還包括了建筑材料生產(chǎn)過程中產(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。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)過處理或儲存,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)稱為建筑廢物?!?br data-filtered="filtered"/>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)建和拆除各類建筑物、構(gòu)筑物、管網(wǎng)等以及居民裝飾裝修房屋過程中所產(chǎn)生的棄土、棄料以及其他廢棄物。
綜上所述,可見目前對建筑垃圾還沒有明確統(tǒng)一的定義,不同的國家和地區(qū)對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:來源上是否包括建筑材料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的垃圾和場地清理、基礎(chǔ)開挖土;建設(shè)活動是否包括所有類型的土木工程;內(nèi)涵上是否包括在現(xiàn)場直接利用的部分;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,歐盟各國則包括了絕緣材料,美國廣泛使用板墻等。但是也有一些共同之處,如大部分國家和地區(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,住宅建設(shè)所產(chǎn)生的建筑垃圾中廢木材占很大的比例,這主要是由于美國的住宅普遍是木結(jié)構(gòu)的單棟房屋)。我國的資料還顯示,建筑結(jié)構(gòu)形式對建筑垃圾各成分比例有明顯的影響。
表1各國(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)??傮w來說,建筑垃圾產(chǎn)生量的估算分為兩類:國家或地區(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)量僅為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]則是通過建筑許可證得出總的建筑面積。需要注意的是,通過這種方法來估算建筑垃圾產(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數(shù)據(jù)。另外,由于還有一些建設(shè)活動沒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)量來計(jì)算。文獻(xiàn)12根據(jù)對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)品將來的建筑垃圾發(fā)生總量。
另外,文獻(xiàn)4提出通過計(jì)算運(yùn)往填埋場的卡車數(shù)量來計(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處理掉的垃圾的數(shù)量,而對于那些在工地現(xiàn)場直接利用掉或非法傾倒的垃圾卻沒有包括在內(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]通過對建筑工地現(xiàn)場產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行儲存和稱重得出建筑垃圾產(chǎn)生的總量;Mcdonald等[14]根據(jù)建筑垃圾的不同種類,對所有接收垃圾的箱子都指定容積,最后通過計(jì)算箱子的數(shù)量來計(jì)算產(chǎn)生的建筑垃圾的體積;Poon[15]則通過數(shù)運(yùn)出建筑工地的卡車數(shù)量并根據(jù)卡車的載重來計(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)場管理中,跟蹤建筑活動中建筑垃圾產(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)通過各種調(diào)查得出了不同國家和地區(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],因此可以通過工程設(shè)計(jì)階段對設(shè)計(jì)概念的改變和建筑材料的選擇來實(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;注重長遠(yuǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)、提高耐久性設(shè)計(jì)、合理選購材料和構(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材料的浪費(fèi)最小。因此,在工程開始之前應(yīng)合理選擇分包合同的形式;對于無法選擇的合同類型,應(yīng)在合同條款中規(guī)定建筑垃圾管理的責(zé)任及獎懲措施。
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)場所產(chǎn)生的建筑垃圾,但是預(yù)制技術(shù)的使用會受到一些限制[22];另一種方法是采用選擇性拆毀技術(shù)[11],即與建設(shè)過程相反的拆除方式來減少產(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地儲存可回收的材料,其次要有足夠的時(shí)間和資源(勞動力資源和資金),最后要有一個(gè)成熟的二手材料市場。
4.4加強(qiáng)對材料的控制
大量的研究顯示,對材料處理不當(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、儲存、采購過多以及施工過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)對材料的管理,加強(qiáng)對工人的培訓(xùn),選擇合適的材料儲存地點(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,加強(qiáng)基于員工的激勵回報(bào)計(jì)劃(IRP)來對建筑材料進(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)對施工現(xiàn)場的管理
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)對施工現(xiàn)場的管理,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)場空間滿足條件的情況下,采用適當(dāng)方式對產(chǎn)生的建筑垃圾進(jìn)行現(xiàn)場分揀,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
本文通過對現(xiàn)有文獻(xiàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn),美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)較早就意識到建筑垃圾問題的嚴(yán)重性,并進(jìn)行了大量的相關(guān)研究,而我國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
目前國內(nèi)外對建筑垃圾的定義還不統(tǒng)一,對建筑垃圾范圍界定的差異造成各地?cái)?shù)據(jù)難以直接對比和借鑒。因此,應(yīng)首先結(jié)合我國實(shí)際情況制定出統(tǒng)一的建筑垃圾定義,并設(shè)計(jì)出一套可行的分類標(biāo)準(zhǔn)以方便各地開展統(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有所不同。因此,應(yīng)組織相關(guān)部門對建筑垃圾的產(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,我國大多數(shù)建筑垃圾都直接送往填埋場,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)的研究與開發(fā)工作。
5.4經(jīng)濟(jì)效益分析
對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力。
5.5政策法規(guī)制定
研究如何通過政策、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