引言

黨的十八大以來，我國把資源綜合利用納入生態(tài)文明建設(shè)總體布局，不斷推動資源綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。為堅持綠色低碳循環(huán)發(fā)展，實現(xiàn)固體廢物源頭大幅減量、充分資源化利用和安全處置，當(dāng)前多部門正在不斷完善法規(guī)政策、強(qiáng)化科技支撐、健全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、創(chuàng)新金融引導(dǎo)，推動資源綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《“無廢城市”建設(shè)試點(diǎn)工作方案》（國辦發(fā)〔2018〕128號），提出持續(xù)推進(jìn)固體廢物源頭減量和資源化利用，將固體廢物環(huán)境影響降至最低的城市發(fā)展模式;《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見》（發(fā)改環(huán)資〔2021〕381號）要求，提高建筑垃圾等大宗固體廢棄物的利用效率;《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》（發(fā)改環(huán)資〔2021〕969號）明確提出，到2025年建筑廢棄物綜合利用率需達(dá)到60%，各類建筑廢棄物進(jìn)一步資源化利用亟需加強(qiáng)。

可以預(yù)見的是，“十四五”時期，隨著環(huán)保理念的持續(xù)深入和支撐政策的推行，建筑廢棄物資源化綜合利用仍將受到相關(guān)各部門的持續(xù)支持。筆者以深圳市產(chǎn)量最為巨大的工程渣土處置為切入點(diǎn)，探索低碳綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下工程渣土的進(jìn)一步資源化利用。

1深圳市工程渣土概況

1.1深圳市工程渣土產(chǎn)生量現(xiàn)狀及未來規(guī)模分析

依據(jù)《深圳市建筑廢棄物管理辦法》（深圳市人民政府令第330號），建筑廢棄物主要分為工程渣土、拆除廢棄物、工程泥漿、施工廢棄物和裝修廢棄物五大類。根據(jù)深圳市生態(tài)環(huán)境局近年來發(fā)布的深圳市固體廢物污染環(huán)境防治信息公告，2014—2022年，深圳市建筑廢棄物產(chǎn)生量高達(dá)7.1億m3。自2017年起，隨著深圳市重大軌道交通建設(shè)工程、城市更新工程的推進(jìn)及地下空間工程的高強(qiáng)度開發(fā)，深圳市建筑廢棄物年均產(chǎn)生量基本上穩(wěn)定在1億m3左右，約合1.5億t，是生活垃圾清理量的20倍，成為全市產(chǎn)生量最大的一類城市固體廢物，占比超過90%。其中，工程渣土占建筑廢棄物的80%左右。

相較于其他城市和國家，工程渣土是深圳市最有特色、最重要且占比最大的一類建筑廢棄物，主要來源于兩類工程的施工：（1）地下空間開挖即城市軌道交通、隧道、地下室、地下連通結(jié)構(gòu)等工程施工;（2）場地平整，即將天然地面改造成工程所要求的設(shè)計平面施工。

據(jù)《深圳市建筑廢棄物治理專項規(guī)劃（2020—2035）》(以下簡稱《專項規(guī)劃》）測算，2035年前深圳市軌道交通工程、道路建設(shè)工程、水務(wù)建設(shè)工程、房屋建設(shè)工程以及市政管網(wǎng)工程建設(shè)等城市建設(shè)產(chǎn)生的建筑廢棄物的總量仍在1億m3高位波動，其中工程渣土產(chǎn)生量仍將維持在7000萬～8000萬m3高位。

1.2深圳市工程渣土空間分布及特征分析

據(jù)《專項規(guī)劃》測算：規(guī)劃期內(nèi)，龍崗區(qū)的工程渣土和工程泥漿預(yù)測年均產(chǎn)生總量最大，為1905萬m3，占全市年均產(chǎn)生總量的25%;其次是寶安區(qū)和南山區(qū)，預(yù)測年均產(chǎn)生總量分別為1463.1萬m3和1141.8萬m3，分別占全市年均產(chǎn)生總量的19.2%、15%。龍崗區(qū)、寶安區(qū)和南山區(qū)的工程渣土和工程泥漿的預(yù)測年均產(chǎn)生總量占全市年均產(chǎn)生總量的比值合計為59.2%。深圳市工程渣土本質(zhì)是基坑土，可分為表層土和深層土，物理組成相對簡單，絕大多數(shù)呈固體狀，少數(shù)為軟塑狀，主要來自表層的土壤。根據(jù)深圳市第二次土壤普查結(jié)果，深圳全市主要土壤類型有赤紅壤、紅壤、黃壤、水稻土、濱海砂土、濱海鹽漬沼澤土等10個土類，其中赤紅壤分布最廣，是南亞熱帶生物氣候條件下形成的地帶性土壤。

2深圳市工程渣土處置現(xiàn)狀及存在問題

2.1深圳市工程渣土處置現(xiàn)狀

當(dāng)前，深圳市以工程渣土為主的建筑廢棄物的處置方式有3種：（1）填埋處置，包括工程回填、圍填海、臨時消納點(diǎn)或固定消納場填埋處置;（2）綜合利用處置，主要是運(yùn)往綜合利用設(shè)施進(jìn)行綜合利用;（3）外運(yùn)平衡處置，主要是通過海路或陸路運(yùn)至廣州、珠海、東莞、惠州、中山等外市進(jìn)行跨區(qū)域平衡處置[2]。據(jù)深圳市2022年度固體廢物污染環(huán)境防治信息公告，工程渣土資源化利用率約為28%，仍然存在較大的提升空間，外運(yùn)處置占比高達(dá)62%。綜合近年來的處置數(shù)據(jù)，當(dāng)前深圳市工程渣土呈現(xiàn)出固定消納場處置量逐步降低、外運(yùn)處置占比仍然較高、綜合利用率逐步提高的發(fā)展趨勢。渣土處置的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步合理優(yōu)化，但距離滿足立足城市高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的要求差距較大。

2.2深圳市工程渣土處置存在的問題

目前，深圳市雖然實現(xiàn)了工程渣土的全量安全處置，但仍然存在三大主要問題。

2.2.1市外外運(yùn)處置比例較高

深圳市工程渣土處置過度依賴市外外運(yùn)處置，具有顯著的不確定性和不可持續(xù)性，由于市外消納處置點(diǎn)屬于屬地管理，一旦被“卡脖子”，深圳市工程渣土處置缺口隨之急劇增大，很可能引起偷排亂倒，甚至垃圾圍城的現(xiàn)象發(fā)生，將嚴(yán)重制約深圳市未來經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動。同時，近年來我國每年建筑廢棄物總產(chǎn)量可達(dá)20億t以上，每年平均增長速度可達(dá)10%。為解決大體量工程渣土產(chǎn)生的城市安全難題，進(jìn)一步拓寬工程渣土資源化利用途徑無疑是未來處置的方向。

2.2.2市內(nèi)綜合利用處置率偏低

深圳市是我國首批“無廢城市”建設(shè)試點(diǎn)城市，根據(jù)《專項規(guī)劃》，至2035年，工程渣土、干化處理后的工程泥漿的綜合利用率要達(dá)到90%。以目前的綜合利用率來看，與“無廢城市”建設(shè)要求差距較大。

2.2.3進(jìn)一步資源化利用能力有待提升

深圳市工程渣土綜合利用廠以泥砂分離技術(shù)為主，通過篩分、水洗、壓濾等環(huán)節(jié)，分選分離生產(chǎn)出砂粒（含泥量一般需小于3%），用作建筑用砂（應(yīng)符合GB/T14684—2022《建設(shè)用砂》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求）。因此，砂石骨料可循環(huán)再利用，泥漿脫水后形成泥餅壓縮了體積，在一定程度上實現(xiàn)了減量化和資源化，但由于受制于環(huán)保限制及固化壓制技術(shù)不成熟等原因，泥餅并沒有進(jìn)一步資源化利用，仍以工程回填、填埋、圍填海或外運(yùn)處置為主。

3深圳市工程渣土的進(jìn)一步資源化利用技術(shù)研究

當(dāng)前，上述的低附加值、低階資源化利用的增長已接近飽和。為解決剩余泥餅無去路、整體資源化利用程度不高等問題，筆者著重分析工程渣土進(jìn)一步資源化利用的技術(shù)方向和應(yīng)用市場空間。

3.1泥餅樣品概況

筆者對工程渣土經(jīng)深圳申佳原環(huán)?？萍加邢薰灸嗌胺蛛x處置后的泥餅進(jìn)行了取樣和分析，作為研究工程渣土進(jìn)一步資源化利用技術(shù)的重要樣品。由于工程渣土中大部分礫石和砂已經(jīng)篩分出來，泥餅的主要物理組分平均值為：粉砂65%、黏土30%、砂5%，含水率22%～26%。

3.2泥餅應(yīng)用于路基填土研究

對泥餅應(yīng)用于路基填土工程建設(shè)的可行性進(jìn)行分析，以實現(xiàn)工程渣土的進(jìn)一步資源化利用。

3.2.1路基填土規(guī)范及設(shè)計要求

JTGD30—2004《公路路基設(shè)計規(guī)范》和CJJ37—2012《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》，對道路基層結(jié)構(gòu)中的各層結(jié)構(gòu)及不同等級道路的用土標(biāo)準(zhǔn)，均有明確的填料最小強(qiáng)度［加州承載比（CBR）］和壓實度的要求。道路基層結(jié)構(gòu)如圖1所示，道路基層各層結(jié)構(gòu)設(shè)計要求如表1所示。

3.2.2泥餅CBR試驗

根據(jù)JTGE40—2007《公路土工試驗規(guī)程》，利用重型擊實法開展泥餅的擊實試驗。通過試驗，得到泥餅的最大干密度ρdmax為1.57g/cm3，最優(yōu)含水率ωopt為23%。再利用土的CBR試驗測定不同壓實度下?lián)魧嵧翗拥?span style="font-size: 18px; font-family: Calibri;">CBR值，該試驗要將每處土樣分成不同含水率的5組，每組質(zhì)量不小于6kg。對5組泥餅在不同壓實度下進(jìn)行CBR試驗，得到壓實度與CBR的關(guān)系曲線。通過CBR與壓實度的擬合曲線指數(shù)，可以計算出在不同壓實度下泥餅的CBR值，試驗數(shù)據(jù)結(jié)果如表2所示。

3.2.3泥餅應(yīng)用于路基填土的可行性分析

經(jīng)過試驗，對工程渣土資源化利用后的泥餅測定了不同壓實度下的CBR值，對照不同結(jié)構(gòu)的道路填方材料的設(shè)計要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對分析。由表2可知，泥餅在相對應(yīng)的壓實度下，泥餅的CBR值完全可以滿足路基各層用土的要求，具有可行性。若泥餅大量應(yīng)用于路基回填工程建設(shè)中，將改變傳統(tǒng)的路基填充方式，可實現(xiàn)工程渣土的進(jìn)一步資源化利用和市政道路工程進(jìn)度、成本等的有效控制，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。

3.3泥餅應(yīng)用于免燒陶粒研究

深圳市目前受環(huán)保政策、技術(shù)等因素限制，環(huán)保燒結(jié)技術(shù)并未得到應(yīng)用與發(fā)展，因此，泥餅的處置需要探索就地免燒的相關(guān)產(chǎn)品和應(yīng)用場景。筆者將通過分析泥餅制備陶粒的主要原料的配比和工藝參數(shù)，分析各因素對免燒陶粒性能的影響程度，探索泥餅應(yīng)用于免燒陶粒的可行性。

3.3.1泥餅制作陶粒

首先，將泥餅破碎后進(jìn)行除雜、均質(zhì)化處理。按比例稱取泥餅、水泥，混合均勻，再加入水，攪拌均勻形成黏稠漿料，直至混合均勻形成均質(zhì)拌和料。然后，將拌和料放入壓餅槽壓制成厚度為10～25mm厚度的扁餅;把制成的扁餅投入搓條槽中切割成寬度為10～25mm的長條;條狀物料經(jīng)過制丸槽制成直徑為10～25mm的顆粒狀陶粒初坯;初坯置于滾筒中滾至圓球狀。最后，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)步驟，將陶粒自然養(yǎng)護(hù)2h，具有一定強(qiáng)度后，放入密封袋置于混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為（20±2）℃，養(yǎng)護(hù)濕度≥95%。

3.3.2體質(zhì)材料配比研究

免燒陶粒主要由2部分組成：體質(zhì)材料和功能材料。體質(zhì)材料又分為主原料和膠結(jié)材料，是陶粒配方的基礎(chǔ)。功能材料種類很多，一般包括密度強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑、減水劑、造孔劑等外加劑，最終目的是提高陶粒質(zhì)量水平。在初步試驗中發(fā)現(xiàn)，不同的水添加量、水泥添加量、硅酸鈉添加量，對陶粒的可塑性和強(qiáng)度均有不同程度的影響。

在泥餅最大化利用的基礎(chǔ)上，為確定免燒陶粒的最優(yōu)配比，設(shè)計正交試驗，設(shè)定水和水泥質(zhì)量比（A）、水和泥餅質(zhì)量比（B）、水泥和泥餅質(zhì)量比（C）、硅酸鈉含量（D）作為影響因素。具體因素設(shè)定為：水灰比選擇0.33～0.35，水土比選擇0.55～0.65，灰土比選擇1～5，硅酸鈉含量選擇0.8%～2.0%。因素水平情況如表3所示。

將陶粒的強(qiáng)度、密度和1h吸水率作為陶粒性能考核指標(biāo)，將密度越小、強(qiáng)度越大、1h吸水率越低的陶粒作為性能指標(biāo)較優(yōu)的結(jié)果。

3.3.3試驗結(jié)果及分析

試驗結(jié)果如表4所示。陶粒在不同因素水平的強(qiáng)度如圖2所示，在不同因素水平的密度如圖3所示，在不同因素水平的1h吸水率如圖4所示。

通過上述試驗結(jié)果可知：對于陶粒的強(qiáng)度，水灰比、灰土比影響較大，而灰土比是最大影響因素，最優(yōu)配比組合為A1B3C3D3;對于陶粒的密度，水灰比、灰土比、硅酸鈉均影響較大，而灰土比是最大影響因素，最優(yōu)配比組合為A3B2C1D1;對于陶粒的1h吸水率，水灰比是最大影響因素，最優(yōu)配比組合為A2B2C3D3。

考慮到水量的增加對陶粒的可塑性影響顯著，水泥的增加對陶粒的強(qiáng)度產(chǎn)生先大幅增長然后緩慢提升的作用，硅酸鈉的增加有助于提升陶粒的強(qiáng)度及降低1h吸水率，再結(jié)合以上的試驗結(jié)果，同時兼顧泥餅摻量，最終確定最優(yōu)配比為：A1B1C2D3。

3.3.4泥餅應(yīng)用于免燒陶?？尚行苑治?/span>

通過最優(yōu)原料配比參數(shù)（水灰比33%，水土比55%，灰土比3，硅酸鈉2%）制備陶粒，得到陶粒強(qiáng)度為11.82MPa，密度為995.5kg/m3，1h吸水率為17.86%。根據(jù)GB/T17431.1—2010《輕集料及其試驗方法第1部分：輕集料》，密度等級屬于900級，強(qiáng)度11.82MPa，滿足高強(qiáng)輕集料900級的標(biāo)準(zhǔn)（≥6.5MPa）。由于密度和1h吸水率偏大，后續(xù)可考慮添加空氣泡沫來改良制作更輕質(zhì)的陶粒，但由于空氣泡沫的添加會提高陶粒的孔隙率，從而降低陶粒的強(qiáng)度，因此還需要進(jìn)一步試驗來改良和驗證是否能制備出高強(qiáng)輕質(zhì)陶?；虺p陶粒。由上述結(jié)果可知，泥餅可以作為原材料制備普通陶粒，如添加外加劑，可制備出高強(qiáng)輕質(zhì)陶?；虺p陶粒，泥餅應(yīng)用于免燒陶粒具有可行性，這對工程渣土的進(jìn)一步資源化利用有著重要的環(huán)保意義和循環(huán)經(jīng)濟(jì)價值。

4結(jié)語

筆者以深圳市建筑廢棄物中產(chǎn)量最為巨大的工程渣土處置為切入點(diǎn)，探索低碳綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下，工程渣土的進(jìn)一步資源化利用技術(shù)的研究和應(yīng)用。通過探索泥餅應(yīng)用于路基填土和免燒陶粒的兩個方向的可行性，不僅可拓寬剩余泥餅處置的渠道，提升整體資源化利用率，形成高附加值的具備廣闊工程應(yīng)用前景的產(chǎn)品，帶來良好的環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益，也為今后工程渣土的處置提供一些新的參考及思路，有利于促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、低碳建設(shè)，助力國家“雙碳”戰(zhàn)略的實施。