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废旧建筑材料的资源化再利用
时间：2014年01月20日信息来源：建筑学报 点击：次
摘要：从建筑材料的角度，通过废旧建筑材料资源化再利用案例的分析，探讨其特点、趋势及案例实施的经验，同时分析比较了中国与发达国家在该领域存在的差距。建筑是能源及材料消耗的重要组成部分，随着环境的日益恶化和资源日益减少，保持建筑材料的可持续发展，提高能耗、资源的综合利用率已成为当今社会关注的课题。
关键词：废旧建筑材料；资源；再利用
近年来，在城市建设“大”发展的同时，我们也应该看到，资源与环境的沉重负荷。相关统计显示，我国每年生产各种建筑材料要消耗资源50亿t以上，消耗能源达2.3亿t标准煤，同时还排放大量CO2、SO2等有害气体和粉尘[1]。与此同时，我国仍存在着材料资源短缺、循环利用率低、大量建筑垃圾无法处理等问题。
在人为拆除旧建筑或由于自然灾害造成建筑物损坏的过程中，会产生大量的废砖和混凝土废块、木材及金属废料等建筑废弃物，例如，汶川大地震据估算将产生超过5亿t的建筑垃圾，如何处理巨量建筑垃圾？建设部门当前正积极研究资源化利用这些建筑垃圾。如果能将其大部分作为建材使用，成为一种可循环的建筑资源，不仅能够保护环境，降低对环境的影响，而且还可以节省大量的建设资金和资源。目前，从再利用的工艺角度，旧建筑材料的再利用主要包括直接再利用与再生利用两种方式。其中，直接再利用是指在保持材料原型的基础上，通过简单的处理，即可将废旧材料直接用于建筑再利用的方式；建筑材料的再生利用，相对而言，耗能量大，需要经过较为复杂的加工程序进行回收再利用，与化工材料学科相关密切。本文以传统建筑材料砖石、混凝土、木材的直接再利用为例，论述废旧建筑材料的资源化再利用。
1 砖石
砖石是我国大量使用的传统建筑材料之一，正是由于历史的原因，目前废弃砖石在建筑垃圾中占有相当的比重，而且量大面广。随着我国经济建设步伐的进一步加快，废弃砖石在我国的一些地区会大量存在，而其造成环境污染的压力日益突出，如果能有效地将砖石回收利用，一方面可以解决废弃粘土砖的处理问题；另一方面可以节约天然砂石资源，对减少能源和资源浪费将起到积极作用。
事实上，近百年来废弃砖石在北京民宅中已大量应用，旧时北京一般的民宅建筑用砖多为粗制条砖(砖长9寸，宽4.5寸，厚2寸)和碎砖头。民宅墙体除四角用整砖先砌好外，中间部分全用碎砖头与泥砌成，四周的新砖，整砖如同一个坚实的框子，把碎砖头牢牢地卡在里面。所以，北京有句俗话：“北京城内有件宝，碎砖头垒墙，墙不倒”。近年来，我国在旧砖石再利用方面亦不断探索实践，根据废旧砖石材料特点的不同，将其应用于挡墙、花池改造、园林铺路及历史建筑保护修复等实例中。
例如，2007年3月，在地处奥运场馆周边的首钢老山小区环境改造方案中，为实现小区环境改善和节约工程资金的目标，施工中，他们将小区路面换下来的九格砖收集起来再利用作为该小区内拦墙的砌筑材料，从而，降低了工程施工购买红砖的费用。除此之外，施工人员还将这些九格砖再利用于完成老山南路等地的挡墙及花池改造砌筑，共计519.1m3，节约资金8万余元。又如，近几年来杭州大地园林绿化工程有限公司在园林设计中，考虑山林野趣和自然古朴风格，结合废旧石块、石板、碎瓦等材料特点，设计出用破石板做冰裂纹路面、六角块路面、方块插花路面，用碎裂瓦拼图案或用碎瓦结合卵石的运用做几何图形，用旧石板、石块拼做乱纹块图案路面，用旧砖和卵石构成不规则几何图案路面等。这样以来，既利用了旧材料，又形成古朴自然，和风景、古建筑融为一体的良好效果。
另外，目前一些开发商已开始请专业人员在旧房拆迁工地，甄别、采集、储藏近百年历史的旧砖和其它建筑材料，以利将其再应用到必须“修旧如旧”的建筑项目中去。而这些旧砖的再利用带来的不仅是经济效益，将在历史建筑的保护修复中起到重大意义。
其它国家对砖瓦的使用相对较少，但仍有一些成功的案例可以借鉴。例如，粘土实心砖是澳大利亚传统建筑材料，至今应用范围和应用量仍然很大。当地生产的粘土砖比我国的标准砖长、宽稍小一些(220mm×105mm×60mm)，砖体密实，质地上乘，不少城镇用粘土砖铺筑人行道，经久耐磨。基于对土地资源的保护，澳大利亚鼓励旧砖再利用，有许多经销商专门回收、出售二手砖。二手砖的大量应用，说明砖的强度高，质量好，回收率高。
2 混凝土
相对而言，混凝土材料的直接再利用技术发展缓慢。虽然很久以前，西方国家已研究将废弃混凝土压碎成砾石用于铺筑公路，却是以消耗大量燃料为代价。德国作为世界上最早从事于建筑材料循环利用研究的国家之一，目前，已开展一种叫做“元素回收(ElementalRecycling)”革新技术的研究应用，保留了整个“Plattenbau”建筑板材并将其用于新的住宅建筑中。
“Plattenbau”是欧洲及前苏联20世纪60年代大量建造的一种大型预制混凝土住宅，近年来，随着城市结构调整及住宅标准的不断提高，德国政府计划在2000～2010年间，拆除约35万座“Plattenbau”公寓。同时，对“Plattenbau”材料资源的合理再利用高度重视。2005年，致力于“Plattenbau”资源再利用研究的德国建筑师赫维•比勒(HerveBiele)，经过3年的努力，完成他的第一个作品，一座位于柏林东北郊边界之外的梅赫劳(Mehrow)小镇，面积为202m2的两层平顶式住宅，从而证明了此项技术的可行性[2]。
建造过程中，建筑师首先选定附近一座即将摧毁的“Plattenbau”建筑，将其中一些建筑板材取出，切割成一定规格后运往基地，随后仅用7天时间将新建筑主体装配完成(图1～4)。
研究表明，这种对“Plattenbau”板材的再利用具有安全、经济、生态及美学等价值。首先，在新建住宅中，对“Plattenbau”要素的循环使用可比一个全新的建造节省30%～40%的费用；其二，在材料置换过程中，“Plattenbau”板材能够被切割成任意尺度以满足新建筑自由的形式变化，亦可将原建筑材料的外表面覆以新的装饰，从而获得新的建筑形态；其三，由于原“Plattenbau”中混凝土质量非常好，随着时间的推移混凝土不断硬化，而其本质将保持不变，使得新住宅建筑具有耐久性与低造价的特征。如今，混凝土循环利用理念在德国政府的支持下得以实现，但仍需要尽快地普及与推广，同时“Plattenbau”建筑材料又是一种有限的资源，需要给予重视并得到节约使用。
尽管目前这种预制混凝土构件的直接再利用并不广泛，许多国家也将以同样的理念对混凝土建筑材料进行资源化再利用。最终这一理念将赢得更大的吸引力。虽然我国在混凝土再生利用方面已有较大发展，但对于混凝土材料直接再利用的理论及技术方面，仍处于落后阶段。因而，更需要不断的学习、借鉴与探索。
3 木材
木材作为一种典型传统建筑材料，其生长受自然环境的影响，大量砍伐破坏生态环境，如何实现木材资源化再利用正为人们所关注。根据所采取的方式不同，旧建筑木材的直接再利用包括回收复用，或应用于室内及建筑装修等方式。对于质量较好的废旧木材经分类后可按市场需求加工成各种可用木料，这种废旧木材的回收复用最直接也是应首选的途径；另外，目前更多是采用一些风格独特的设计方法，将废旧木材应用到室内及建筑装修当中，可向人们展示一种极具亲和力的环保新概念。这些废旧木材经过风吹日晒，看起来很有历史的凝重感，它们身上的一些“缺点”，如虫眼、木节、裂纹，具有一种与新材料不同的性格和灵魂。
欧美等国家对废旧木材再利用有广泛研究。早在1922年，现代主义建筑大师格罗庇乌斯在萨默菲尔德别墅设计中，将沉船上卸下来的旧木料用作建筑的柚木大梁，创造出令人称奇的作品。在美国，废旧的木材也常被用来重造新屋。美国建筑师爱德华用了20年的时间尝试把废旧木材应用到室内和建筑装饰当中(图5)，他采用一些风格独特的方法，将那些被称之为“被拯救的木材”的废旧木材，进行除虫、熏蒸、打磨后，涂上保护漆，或保留原样，用做为装饰梁木、地板或家具。在设计中最广泛的应用是作为梁木，但是若像真正的梁木结构一样来利用，会增加一些技术上的难度，因而，通常只将其用于装饰，不直接用于结构。如果大量地采用梁木还必须有工程师的安全设计。
又如，在日本村井正诚美术馆设计中(MasanariMuraiArtMuseum)，建筑师库马(Kuma)巧妙地将原建筑的大量木材抢救出来，加入到新建筑之中，实现一种真正意义的建筑保护与修复[3]。原建筑是一座“村舍形式”的木构架结构建筑，始建于1938年，作为艺术家村井正诚(MasanariMurai)的生活及办公用房。至1999年艺术家逝世，这座房子已经成为一个火灾隐患之地，而不得不将其拆除。如今，库马(Kuma)设计的面积约163.2m2的美术馆建筑，其设计核心是对艺术家的原工作室进行忠实的修复。因而，原建筑中的旧木壁板、门框子，木地板材及主要结构木料成为新博物馆建筑的生动要素，与艺术家的作品一同构成了展区中的拼贴艺术。在新建筑的立面处理上，建筑师将其表面覆盖有从老房子中拆下的零散而不规则的厚木板条。由于数量有限，旧木板条呈间隔地排布，而这种富有韵律的图示表达，恰恰与库马(Kuma)通常在建筑设计中采用的百叶窗板的样式，有着极为相似的意义(图6～8)。
目前，将废弃木材直接再利用作建筑材料的案例在我国尚属罕见，据了解，我国每年因危房改造和家具更新淘汰下来可开发利用的废旧木材资源多达数千万m3，长期以来仅将其处理为一种建筑垃圾，浪费了大量的材料资源。为此，我国政府已开始对废旧木材的再利用高度重视，并在政策法规上加以强化。
4 结语
保持建筑材料的可持续发展，提高资源的综合利用率已为当今社会所普遍关注。近年来，我国已开始重视材料资源的合理化利用，提出了“节能减排”等政策，并开展大量可行性研究，如传统墙体材料零垃圾回收再利用、废弃砖石材料在园林道路中的应用等实践。日前，建筑部门组织专家对地震灾区建筑垃圾进行了调研，结论表明，建筑垃圾的资源化再利用是一个有效途径。比如塌方的道路需要填方，打桩用的桩基以及骨料都可以利用建筑垃圾中的渣土、废砖瓦、废混凝土、废木材等实现再利用。
然而我们应该清楚，材料再利用并不意味可以对任何材料进行任意地、简单地直接再利用，而是提倡旧建筑材料资源的合理化再利用。严格来说，不经过检测的废旧建筑材料，直接再使用是不合适的。据了解，有些回收者从旧楼上拆下钢筋后，稍微进行清理、取直，就直接将其卖到农村地区再利用。这样一来，价格虽低，但钢筋的寿命和强度都降低了，甚至造成新建筑物的结构安全受到威胁。目前，国外许多国家对废旧建材的回收利用都出台了专门的法规。如德国先后颁布了《垃圾处理法》、《避免废弃物产生以及废弃物处理法》、《循环经济与废弃物管理法》等法律，对建筑废材的回收与再利用行为进行严格规范。
西方发达国家对建筑资源问题意识较早，自上世纪末，开展了大量研究，并在实践中广泛应用，比较而言，我国仍有差距和差异。他山之石，可以攻玉。尽管各个国家的社会制度和经济体制有所不同，但他们在废旧建筑材料资源化再利用中的技术措施、市场管理、质量保证、工程规范等方面都值得我们借鉴和学习。
参考文献
[1] 李维红．浅析21世纪建筑材料的再生循环与利用和可持续发展[J]． 建筑学报， 2000(8): 56-60.
[2] JAN OTAKAR FISCHER．Cut And Paste[J]．Architecture，2006(6):74-79.
[3] NAOML R POLLOCK．Masanar Murai Art Museum[J]．Architectural Record， 2006(1): 140-144.
关键词：废旧建筑材料；资源；再利用
近年来，在城市建设“大”发展的同时，我们也应该看到，资源与环境的沉重负荷。相关统计显示，我国每年生产各种建筑材料要消耗资源50亿t以上，消耗能源达2.3亿t标准煤，同时还排放大量CO2、SO2等有害气体和粉尘[1]。与此同时，我国仍存在着材料资源短缺、循环利用率低、大量建筑垃圾无法处理等问题。
在人为拆除旧建筑或由于自然灾害造成建筑物损坏的过程中，会产生大量的废砖和混凝土废块、木材及金属废料等建筑废弃物，例如，汶川大地震据估算将产生超过5亿t的建筑垃圾，如何处理巨量建筑垃圾？建设部门当前正积极研究资源化利用这些建筑垃圾。如果能将其大部分作为建材使用，成为一种可循环的建筑资源，不仅能够保护环境，降低对环境的影响，而且还可以节省大量的建设资金和资源。目前，从再利用的工艺角度，旧建筑材料的再利用主要包括直接再利用与再生利用两种方式。其中，直接再利用是指在保持材料原型的基础上，通过简单的处理，即可将废旧材料直接用于建筑再利用的方式；建筑材料的再生利用，相对而言，耗能量大，需要经过较为复杂的加工程序进行回收再利用，与化工材料学科相关密切。本文以传统建筑材料砖石、混凝土、木材的直接再利用为例，论述废旧建筑材料的资源化再利用。
1 砖石
砖石是我国大量使用的传统建筑材料之一，正是由于历史的原因，目前废弃砖石在建筑垃圾中占有相当的比重，而且量大面广。随着我国经济建设步伐的进一步加快，废弃砖石在我国的一些地区会大量存在，而其造成环境污染的压力日益突出，如果能有效地将砖石回收利用，一方面可以解决废弃粘土砖的处理问题；另一方面可以节约天然砂石资源，对减少能源和资源浪费将起到积极作用。
事实上，近百年来废弃砖石在北京民宅中已大量应用，旧时北京一般的民宅建筑用砖多为粗制条砖(砖长9寸，宽4.5寸，厚2寸)和碎砖头。民宅墙体除四角用整砖先砌好外，中间部分全用碎砖头与泥砌成，四周的新砖，整砖如同一个坚实的框子，把碎砖头牢牢地卡在里面。所以，北京有句俗话：“北京城内有件宝，碎砖头垒墙，墙不倒”。近年来，我国在旧砖石再利用方面亦不断探索实践，根据废旧砖石材料特点的不同，将其应用于挡墙、花池改造、园林铺路及历史建筑保护修复等实例中。
例如，2007年3月，在地处奥运场馆周边的首钢老山小区环境改造方案中，为实现小区环境改善和节约工程资金的目标，施工中，他们将小区路面换下来的九格砖收集起来再利用作为该小区内拦墙的砌筑材料，从而，降低了工程施工购买红砖的费用。除此之外，施工人员还将这些九格砖再利用于完成老山南路等地的挡墙及花池改造砌筑，共计519.1m3，节约资金8万余元。又如，近几年来杭州大地园林绿化工程有限公司在园林设计中，考虑山林野趣和自然古朴风格，结合废旧石块、石板、碎瓦等材料特点，设计出用破石板做冰裂纹路面、六角块路面、方块插花路面，用碎裂瓦拼图案或用碎瓦结合卵石的运用做几何图形，用旧石板、石块拼做乱纹块图案路面，用旧砖和卵石构成不规则几何图案路面等。这样以来，既利用了旧材料，又形成古朴自然，和风景、古建筑融为一体的良好效果。
另外，目前一些开发商已开始请专业人员在旧房拆迁工地，甄别、采集、储藏近百年历史的旧砖和其它建筑材料，以利将其再应用到必须“修旧如旧”的建筑项目中去。而这些旧砖的再利用带来的不仅是经济效益，将在历史建筑的保护修复中起到重大意义。
其它国家对砖瓦的使用相对较少，但仍有一些成功的案例可以借鉴。例如，粘土实心砖是澳大利亚传统建筑材料，至今应用范围和应用量仍然很大。当地生产的粘土砖比我国的标准砖长、宽稍小一些(220mm×105mm×60mm)，砖体密实，质地上乘，不少城镇用粘土砖铺筑人行道，经久耐磨。基于对土地资源的保护，澳大利亚鼓励旧砖再利用，有许多经销商专门回收、出售二手砖。二手砖的大量应用，说明砖的强度高，质量好，回收率高。
2 混凝土
相对而言，混凝土材料的直接再利用技术发展缓慢。虽然很久以前，西方国家已研究将废弃混凝土压碎成砾石用于铺筑公路，却是以消耗大量燃料为代价。德国作为世界上最早从事于建筑材料循环利用研究的国家之一，目前，已开展一种叫做“元素回收(ElementalRecycling)”革新技术的研究应用，保留了整个“Plattenbau”建筑板材并将其用于新的住宅建筑中。
“Plattenbau”是欧洲及前苏联20世纪60年代大量建造的一种大型预制混凝土住宅，近年来，随着城市结构调整及住宅标准的不断提高，德国政府计划在2000～2010年间，拆除约35万座“Plattenbau”公寓。同时，对“Plattenbau”材料资源的合理再利用高度重视。2005年，致力于“Plattenbau”资源再利用研究的德国建筑师赫维•比勒(HerveBiele)，经过3年的努力，完成他的第一个作品，一座位于柏林东北郊边界之外的梅赫劳(Mehrow)小镇，面积为202m2的两层平顶式住宅，从而证明了此项技术的可行性[2]。
建造过程中，建筑师首先选定附近一座即将摧毁的“Plattenbau”建筑，将其中一些建筑板材取出，切割成一定规格后运往基地，随后仅用7天时间将新建筑主体装配完成(图1～4)。
研究表明，这种对“Plattenbau”板材的再利用具有安全、经济、生态及美学等价值。首先，在新建住宅中，对“Plattenbau”要素的循环使用可比一个全新的建造节省30%～40%的费用；其二，在材料置换过程中，“Plattenbau”板材能够被切割成任意尺度以满足新建筑自由的形式变化，亦可将原建筑材料的外表面覆以新的装饰，从而获得新的建筑形态；其三，由于原“Plattenbau”中混凝土质量非常好，随着时间的推移混凝土不断硬化，而其本质将保持不变，使得新住宅建筑具有耐久性与低造价的特征。如今，混凝土循环利用理念在德国政府的支持下得以实现，但仍需要尽快地普及与推广，同时“Plattenbau”建筑材料又是一种有限的资源，需要给予重视并得到节约使用。
尽管目前这种预制混凝土构件的直接再利用并不广泛，许多国家也将以同样的理念对混凝土建筑材料进行资源化再利用。最终这一理念将赢得更大的吸引力。虽然我国在混凝土再生利用方面已有较大发展，但对于混凝土材料直接再利用的理论及技术方面，仍处于落后阶段。因而，更需要不断的学习、借鉴与探索。
3 木材
木材作为一种典型传统建筑材料，其生长受自然环境的影响，大量砍伐破坏生态环境，如何实现木材资源化再利用正为人们所关注。根据所采取的方式不同，旧建筑木材的直接再利用包括回收复用，或应用于室内及建筑装修等方式。对于质量较好的废旧木材经分类后可按市场需求加工成各种可用木料，这种废旧木材的回收复用最直接也是应首选的途径；另外，目前更多是采用一些风格独特的设计方法，将废旧木材应用到室内及建筑装修当中，可向人们展示一种极具亲和力的环保新概念。这些废旧木材经过风吹日晒，看起来很有历史的凝重感，它们身上的一些“缺点”，如虫眼、木节、裂纹，具有一种与新材料不同的性格和灵魂。
欧美等国家对废旧木材再利用有广泛研究。早在1922年，现代主义建筑大师格罗庇乌斯在萨默菲尔德别墅设计中，将沉船上卸下来的旧木料用作建筑的柚木大梁，创造出令人称奇的作品。在美国，废旧的木材也常被用来重造新屋。美国建筑师爱德华用了20年的时间尝试把废旧木材应用到室内和建筑装饰当中(图5)，他采用一些风格独特的方法，将那些被称之为“被拯救的木材”的废旧木材，进行除虫、熏蒸、打磨后，涂上保护漆，或保留原样，用做为装饰梁木、地板或家具。在设计中最广泛的应用是作为梁木，但是若像真正的梁木结构一样来利用，会增加一些技术上的难度，因而，通常只将其用于装饰，不直接用于结构。如果大量地采用梁木还必须有工程师的安全设计。
又如，在日本村井正诚美术馆设计中(MasanariMuraiArtMuseum)，建筑师库马(Kuma)巧妙地将原建筑的大量木材抢救出来，加入到新建筑之中，实现一种真正意义的建筑保护与修复[3]。原建筑是一座“村舍形式”的木构架结构建筑，始建于1938年，作为艺术家村井正诚(MasanariMurai)的生活及办公用房。至1999年艺术家逝世，这座房子已经成为一个火灾隐患之地，而不得不将其拆除。如今，库马(Kuma)设计的面积约163.2m2的美术馆建筑，其设计核心是对艺术家的原工作室进行忠实的修复。因而，原建筑中的旧木壁板、门框子，木地板材及主要结构木料成为新博物馆建筑的生动要素，与艺术家的作品一同构成了展区中的拼贴艺术。在新建筑的立面处理上，建筑师将其表面覆盖有从老房子中拆下的零散而不规则的厚木板条。由于数量有限，旧木板条呈间隔地排布，而这种富有韵律的图示表达，恰恰与库马(Kuma)通常在建筑设计中采用的百叶窗板的样式，有着极为相似的意义(图6～8)。
目前，将废弃木材直接再利用作建筑材料的案例在我国尚属罕见，据了解，我国每年因危房改造和家具更新淘汰下来可开发利用的废旧木材资源多达数千万m3，长期以来仅将其处理为一种建筑垃圾，浪费了大量的材料资源。为此，我国政府已开始对废旧木材的再利用高度重视，并在政策法规上加以强化。
4 结语
保持建筑材料的可持续发展，提高资源的综合利用率已为当今社会所普遍关注。近年来，我国已开始重视材料资源的合理化利用，提出了“节能减排”等政策，并开展大量可行性研究，如传统墙体材料零垃圾回收再利用、废弃砖石材料在园林道路中的应用等实践。日前，建筑部门组织专家对地震灾区建筑垃圾进行了调研，结论表明，建筑垃圾的资源化再利用是一个有效途径。比如塌方的道路需要填方，打桩用的桩基以及骨料都可以利用建筑垃圾中的渣土、废砖瓦、废混凝土、废木材等实现再利用。
然而我们应该清楚，材料再利用并不意味可以对任何材料进行任意地、简单地直接再利用，而是提倡旧建筑材料资源的合理化再利用。严格来说，不经过检测的废旧建筑材料，直接再使用是不合适的。据了解，有些回收者从旧楼上拆下钢筋后，稍微进行清理、取直，就直接将其卖到农村地区再利用。这样一来，价格虽低，但钢筋的寿命和强度都降低了，甚至造成新建筑物的结构安全受到威胁。目前，国外许多国家对废旧建材的回收利用都出台了专门的法规。如德国先后颁布了《垃圾处理法》、《避免废弃物产生以及废弃物处理法》、《循环经济与废弃物管理法》等法律，对建筑废材的回收与再利用行为进行严格规范。
西方发达国家对建筑资源问题意识较早，自上世纪末，开展了大量研究，并在实践中广泛应用，比较而言，我国仍有差距和差异。他山之石，可以攻玉。尽管各个国家的社会制度和经济体制有所不同，但他们在废旧建筑材料资源化再利用中的技术措施、市场管理、质量保证、工程规范等方面都值得我们借鉴和学习。
参考文献
[1] 李维红．浅析21世纪建筑材料的再生循环与利用和可持续发展[J]． 建筑学报， 2000(8): 56-60.
[2] JAN OTAKAR FISCHER．Cut And Paste[J]．Architecture，2006(6):74-79.
[3] NAOML R POLLOCK．Masanar Murai Art Museum[J]．Architectural Record， 2006(1): 140-144.
(作者：张娟；杨昌鸣 )
文章热词：废旧建筑材料；资源；再利用
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