▲位于北京市順義區南彩鎮前俸伯村的一棟農居建筑進(jìn)行固廢循環(huán)利用示范。
9月底，位于北京市順義區南彩鎮前俸伯村的一棟占地面積約200平方米的獨立二層農村居住建筑順利封底，這是北方地區頗為常見(jiàn)的代表性農居建筑，卻又極不普通，其墻體是完全由建筑垃圾再生制成的，而且是由通常無(wú)法利用的廢棄磚土制成的。
作為北京交通大學(xué)建筑固廢循環(huán)利用示范工程，該項目吸引了山西、河北等地的考察者。
建造階段更需注重節能降碳
據項目負責人之一、北京交通大學(xué)副教授袁泉介紹，一些發(fā)達國家的建筑廢棄物再生利用率已達到90%以上，而我國還不到15%。美國、日本、歐盟等發(fā)達國家和地區基本已實(shí)現建筑廢棄物減量化、無(wú)害化、資源化和產(chǎn)業(yè)化。隨著(zhù)碳達峰碳中和目標的提出，建筑廢棄物的資源化利用也越來(lái)越受到我國建筑業(yè)界的重視，該示范工程正是在這方面的探索。
建筑行業(yè)是我國的碳排放大戶(hù)，建筑節能也是我國節能攻堅的三大領(lǐng)域之一。中國建筑節能協(xié)會(huì )去年底發(fā)布的《中國建筑能耗與碳排放研究報告（2021）》顯示，2019年全國建筑全過(guò)程碳排放總量為49.97億噸二氧化碳，占全國碳排放的比重為50.6%。建筑行業(yè)普遍存在著(zhù)大量建設、大量消耗、大量排放的狀況。
據了解，建筑行業(yè)以前更關(guān)注建筑節能，而建筑節能主要聚焦于建筑的后期運行階段，往往忽略了建材生產(chǎn)和建造施工階段。
上述報告顯示，2019年，建筑生產(chǎn)階段排放27.7億噸二氧化碳，占全國碳排放的28%，高于建筑運行階段21.3億噸的二氧化碳排放量。顯然，建材生產(chǎn)階段以及建造施工階段是一個(gè)高碳排放的過(guò)程，也是建筑降碳最應關(guān)注的環(huán)節。
數據顯示，當前，我國每年建筑廢棄物產(chǎn)生總量約為20億噸，占城鄉垃圾總量的40%左右。由于建筑廢棄物不能自然降解，其長(cháng)期堆存不僅占用大量土地，而且對土壤、河流、植被、大氣造成嚴重的污染和生態(tài)危害。與此同時(shí)，我國正處于城鎮化進(jìn)程快速發(fā)展時(shí)期，每年城鄉新增約13億平方米的房屋建筑，對墻體材料的需求量巨大。
“建筑廢棄物只是放錯了地方的資源，只要加以科學(xué)利用，就能變害為利、變廢為寶，把建筑廢棄物變成墻體材料就是一個(gè)有效途徑。”袁泉說(shuō)。
針對行業(yè)痛點(diǎn)突破技術(shù)難題
北京市渣土資源化處置協(xié)會(huì )常務(wù)副會(huì )長(cháng)余玄介紹說(shuō)，建筑廢棄物中主要是一些渣土、混凝土塊、碎石塊、磚瓦碎塊、小木塊及其他雜物，其中，混凝土塊經(jīng)過(guò)建筑廢棄物回收再利用設備處理之后，85%以上可以用來(lái)制作砂子、石子等再生混凝土骨料，技術(shù)已趨成熟；廢金屬可回收利用；而占建筑廢棄物50%以上的渣土和磚瓦碎塊（廢棄磚土）長(cháng)久以來(lái)難以作為再生混凝土的骨料進(jìn)行應用，主要還是堆放和填埋處理。
據記者了解，難點(diǎn)在于，傳統的利用工業(yè)廢渣制磚技術(shù)廢渣利用率通常只有20%—30%，磚的抗壓強度也僅在15MPa左右，難以達到墻體的抗壓強度要求。
袁泉告訴記者，示范工程將廢渣利用率提高到80%以上，并免燒結，且強度指標達到20MPa以上,其耐久性也完全滿(mǎn)足規范要求。這意味著(zhù)其可有效替代燒制實(shí)心黏土磚，減少建窯燒磚對土地資源的毀壞和對能源的浪費，大大降低建材生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳、二氧化硫和煙塵的排放。
要使廢渣制磚的抗壓強度達到要求，固化技術(shù)是其中的關(guān)鍵。目前，國內外在廢棄磚土固化技術(shù)方面已取得了一些成果，但依然存在一些關(guān)鍵問(wèn)題未得到很好解決，例如，如何保證固化后廢棄磚土的強度與耐久性能、如何選擇適宜的空心砌塊塊型及如何提高其抗震性能等。
袁泉透露，針對這些行業(yè)痛點(diǎn)，北京交通大學(xué)聯(lián)合北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司開(kāi)展新型生態(tài)激發(fā)膠凝材料的研究工作，分析固化廢棄磚土的機理，研究改善固化材料力學(xué)性能與耐久性能的膠凝材料組分，進(jìn)而針對固化廢棄磚土的新型榫卯再生砌塊砌體結構進(jìn)行試驗研究與理論分析，提出設計計算方法，為固化廢棄磚土榫卯再生砌塊砌體在工程中的應用提供試驗和理論依據。
建立在采用完全新型的技術(shù)之上
今年3月，住建部官方網(wǎng)站發(fā)布了《“十四五”住房和城鄉建設科技發(fā)展規劃》和《“十四五”建筑節能與綠色建筑發(fā)展規劃》，對超低能耗、近零能耗建筑提出詳細要求，明確了落實(shí)碳達峰、碳中和目標任務(wù)等基本原則。其中指出，到2025年，裝配式建筑占當年城鎮新建建筑的比例達到30%。
裝配式建筑可以大大降低建造施工過(guò)程中的碳排放。有數據顯示，裝配式建筑通過(guò)集約和節能，可降低單位碳排放量20%—40%。上述位于北京順義的示范工程不僅突破了廢棄磚土固化難題，成功將廢棄磚土轉化成墻體材料，而且也應用了新型裝配式的建筑模式，樓板和屋面板不用模板，使得蓋房子就像搭積木一樣便捷。
北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司總經(jīng)理霍學(xué)朝告訴記者，裝配式積木榫卯砌塊以建筑垃圾等為主要原料，占比70%以上。砌塊薄壁內空，呈長(cháng)方體，塊型上凸下凹，和樂(lè )高積木類(lèi)似，砌塊頂部設有凹槽，底部設有可扣固于凹槽中的凸塊，砌筑工藝簡(jiǎn)單。
據了解，保溫性能差是導致我國建筑特別是農村建筑能耗高的主要因素之一。“用裝配式積木榫卯砌塊和無(wú)機輕質(zhì)保溫材料，提高了墻體的自保溫隔熱性能，達到了降低建筑使用能耗的目的，并且通過(guò)改變金屬連接件的長(cháng)度調節墻體保溫層的厚度，能夠適應各地域氣候溫差范圍較大的自然條件下對建筑圍墻體系的要求，實(shí)現建筑節能。”霍學(xué)朝說(shuō)，“由于采用裝配式積木榫卯砌塊，各磚之間咬合緊湊，具有強度高、耐沖擊的優(yōu)點(diǎn)，抗震性能也大幅提高。”
袁泉認為，伴隨我國鄉村振興戰略的提出，使得農房的現代化建設得到了快速發(fā)展。目前，砌體結構還是農房較多采用的結構形式，砌體材料以燒結磚為主，但是在碳達峰碳中和背景下，燒結磚由于存在破壞耕地、能耗高、污染環(huán)境等眾多問(wèn)題，已難以滿(mǎn)足綠色農房建設的要求，迫切需要一種綠色可再生的砌體材料代替傳統燒結磚材料，這將是我國砌體結構今后的研究重點(diǎn)與發(fā)展趨勢，也為建筑垃圾變廢為寶提供了機遇。
余玄提醒說(shuō)，建筑廢棄物的綜合利用必須建立在采用完全新型的技術(shù)之上，克服以往低水平利用，低附加值開(kāi)發(fā)，小規模推廣等問(wèn)題，“不能花巨資僅把建筑廢棄物搬了個(gè)家，未能達到應有的利用效果。”
