引言

党的十八大以来，我国把资源综合利用纳入生态文明建设总体布局，不断推动资源综合利用产业发展壮大。为坚持绿色低碳循环发展，实现固体废物源头大幅减量、充分资源化利用和安全处置，当前多部门正在不断完善法规政策、强化科技支撑、健全标准规范、创新金融引导，推动资源综合利用产业发展壮大。国务院办公厅印发的《“无废城市”建设试点工作方案》（国办发〔2018〕128号），提出持续推进固体废物源头减量和资源化利用，将固体废物环境影响降至最低的城市发展模式;《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》（发改环资〔2021〕381号）要求，提高建筑垃圾等大宗固体废弃物的利用效率;《“十四五”循环经济发展规划》（发改环资〔2021〕969号）明确提出，到2025年建筑废弃物综合利用率需达到60%，各类建筑废弃物进一步资源化利用亟需加强。

可以预见的是，“十四五”时期，随着环保理念的持续深入和支撑政策的推行，建筑废弃物资源化综合利用仍将受到相关各部门的持续支持。笔者以深圳市产量最为巨大的工程渣土处置为切入点，探索低碳绿色循环经济背景下工程渣土的进一步资源化利用。

1深圳市工程渣土概况

1.1深圳市工程渣土产生量现状及未来规模分析

依据《深圳市建筑废弃物管理办法》（深圳市人民政府令第330号），建筑废弃物主要分为工程渣土、拆除废弃物、工程泥浆、施工废弃物和装修废弃物五大类。根据深圳市生态环境局近年来发布的深圳市固体废物污染环境防治信息公告，2014—2022年，深圳市建筑废弃物产生量高达7.1亿m3。自2017年起，随着深圳市重大轨道交通建设工程、城市更新工程的推进及地下空间工程的高强度开发，深圳市建筑废弃物年均产生量基本上稳定在1亿m3左右，约合1.5亿t，是生活垃圾清理量的20倍，成为全市产生量最大的一类城市固体废物，占比超过90%。其中，工程渣土占建筑废弃物的80%左右。

相较于其他城市和国家，工程渣土是深圳市最有特色、最重要且占比最大的一类建筑废弃物，主要来源于两类工程的施工：（1）地下空间开挖即城市轨道交通、隧道、地下室、地下连通结构等工程施工;（2）场地平整，即将天然地面改造成工程所要求的设计平面施工。

据《深圳市建筑废弃物治理专项规划（2020—2035）》(以下简称《专项规划》）测算，2035年前深圳市轨道交通工程、道路建设工程、水务建设工程、房屋建设工程以及市政管网工程建设等城市建设产生的建筑废弃物的总量仍在1亿m3高位波动，其中工程渣土产生量仍将维持在7000万～8000万m3高位。

1.2深圳市工程渣土空间分布及特征分析

据《专项规划》测算：规划期内，龙岗区的工程渣土和工程泥浆预测年均产生总量最大，为1905万m3，占全市年均产生总量的25%;其次是宝安区和南山区，预测年均产生总量分别为1463.1万m3和1141.8万m3，分别占全市年均产生总量的19.2%、15%。龙岗区、宝安区和南山区的工程渣土和工程泥浆的预测年均产生总量占全市年均产生总量的比值合计为59.2%。深圳市工程渣土本质是基坑土，可分为表层土和深层土，物理组成相对简单，绝大多数呈固体状，少数为软塑状，主要来自表层的土壤。根据深圳市第二次土壤普查结果，深圳全市主要土壤类型有赤红壤、红壤、黄壤、水稻土、滨海砂土、滨海盐渍沼泽土等10个土类，其中赤红壤分布最广，是南亚热带生物气候条件下形成的地带性土壤。

2深圳市工程渣土处置现状及存在问题

2.1深圳市工程渣土处置现状

当前，深圳市以工程渣土为主的建筑废弃物的处置方式有3种：（1）填埋处置，包括工程回填、围填海、临时消纳点或固定消纳场填埋处置;（2）综合利用处置，主要是运往综合利用设施进行综合利用;（3）外运平衡处置，主要是通过海路或陆路运至广州、珠海、东莞、惠州、中山等外市进行跨区域平衡处置[2]。据深圳市2022年度固体废物污染环境防治信息公告，工程渣土资源化利用率约为28%，仍然存在较大的提升空间，外运处置占比高达62%。综合近年来的处置数据，当前深圳市工程渣土呈现出固定消纳场处置量逐步降低、外运处置占比仍然较高、综合利用率逐步提高的发展趋势。渣土处置的结构进一步合理优化，但距离满足立足城市高质量可持续发展的要求差距较大。

2.2深圳市工程渣土处置存在的问题

目前，深圳市虽然实现了工程渣土的全量安全处置，但仍然存在三大主要问题。

2.2.1市外外运处置比例较高

深圳市工程渣土处置过度依赖市外外运处置，具有显著的不确定性和不可持续性，由于市外消纳处置点属于属地管理，一旦被“卡脖子”，深圳市工程渣土处置缺口随之急剧增大，很可能引起偷排乱倒，甚至垃圾围城的现象发生，将严重制约深圳市未来经济建设活动。同时，近年来我国每年建筑废弃物总产量可达20亿t以上，每年平均增长速度可达10%。为解决大体量工程渣土产生的城市安全难题，进一步拓宽工程渣土资源化利用途径无疑是未来处置的方向。

2.2.2市内综合利用处置率偏低

深圳市是我国首批“无废城市”建设试点城市，根据《专项规划》，至2035年，工程渣土、干化处理后的工程泥浆的综合利用率要达到90%。以目前的综合利用率来看，与“无废城市”建设要求差距较大。

2.2.3进一步资源化利用能力有待提升

深圳市工程渣土综合利用厂以泥砂分离技术为主，通过筛分、水洗、压滤等环节，分选分离生产出砂粒（含泥量一般需小于3%），用作建筑用砂（应符合GB/T14684—2022《建设用砂》等相关标准要求）。因此，砂石骨料可循环再利用，泥浆脱水后形成泥饼压缩了体积，在一定程度上实现了减量化和资源化，但由于受制于环保限制及固化压制技术不成熟等原因，泥饼并没有进一步资源化利用，仍以工程回填、填埋、围填海或外运处置为主。

3深圳市工程渣土的进一步资源化利用技术研究

当前，上述的低附加值、低阶资源化利用的增长已接近饱和。为解决剩余泥饼无去路、整体资源化利用程度不高等问题，笔者着重分析工程渣土进一步资源化利用的技术方向和应用市场空间。

3.1泥饼样品概况

笔者对工程渣土经深圳申佳原环保科技有限公司泥砂分离处置后的泥饼进行了取样和分析，作为研究工程渣土进一步资源化利用技术的重要样品。由于工程渣土中大部分砾石和砂已经筛分出来，泥饼的主要物理组分平均值为：粉砂65%、黏土30%、砂5%，含水率22%～26%。

3.2泥饼应用于路基填土研究

对泥饼应用于路基填土工程建设的可行性进行分析，以实现工程渣土的进一步资源化利用。

3.2.1路基填土规范及设计要求

JTGD30—2004《公路路基设计规范》和CJJ37—2012《城市道路工程设计规范》，对道路基层结构中的各层结构及不同等级道路的用土标准，均有明确的填料最小强度［加州承载比（CBR）］和压实度的要求。道路基层结构如图1所示，道路基层各层结构设计要求如表1所示。

3.2.2泥饼CBR试验

根据JTGE40—2007《公路土工试验规程》，利用重型击实法开展泥饼的击实试验。通过试验，得到泥饼的最大干密度ρdmax为1.57g/cm3，最优含水率ωopt为23%。再利用土的CBR试验测定不同压实度下击实土样的CBR值，该试验要将每处土样分成不同含水率的5组，每组质量不小于6kg。对5组泥饼在不同压实度下进行CBR试验，得到压实度与CBR的关系曲线。通过CBR与压实度的拟合曲线指数，可以计算出在不同压实度下泥饼的CBR值，试验数据结果如表2所示。

3.2.3泥饼应用于路基填土的可行性分析

经过试验，对工程渣土资源化利用后的泥饼测定了不同压实度下的CBR值，对照不同结构的道路填方材料的设计要求和相关标准进行比对分析。由表2可知，泥饼在相对应的压实度下，泥饼的CBR值完全可以满足路基各层用土的要求，具有可行性。若泥饼大量应用于路基回填工程建设中，将改变传统的路基填充方式，可实现工程渣土的进一步资源化利用和市政道路工程进度、成本等的有效控制，产生良好的经济效益、社会效益和环境效益。

3.3泥饼应用于免烧陶粒研究

深圳市目前受环保政策、技术等因素限制，环保烧结技术并未得到应用与发展，因此，泥饼的处置需要探索就地免烧的相关产品和应用场景。笔者将通过分析泥饼制备陶粒的主要原料的配比和工艺参数，分析各因素对免烧陶粒性能的影响程度，探索泥饼应用于免烧陶粒的可行性。

3.3.1泥饼制作陶粒

首先，将泥饼破碎后进行除杂、均质化处理。按比例称取泥饼、水泥，混合均匀，再加入水，搅拌均匀形成黏稠浆料，直至混合均匀形成均质拌和料。然后，将拌和料放入压饼槽压制成厚度为10～25mm厚度的扁饼;把制成的扁饼投入搓条槽中切割成宽度为10～25mm的长条;条状物料经过制丸槽制成直径为10～25mm的颗粒状陶粒初坯;初坯置于滚筒中滚至圆球状。最后，进入养护步骤，将陶粒自然养护2h，具有一定强度后，放入密封袋置于混凝土标准养护箱中养护，养护温度为（20±2）℃，养护湿度≥95%。

3.3.2体质材料配比研究

免烧陶粒主要由2部分组成：体质材料和功能材料。体质材料又分为主原料和胶结材料，是陶粒配方的基础。功能材料种类很多，一般包括密度强度调节剂、减水剂、造孔剂等外加剂，最终目的是提高陶粒质量水平。在初步试验中发现，不同的水添加量、水泥添加量、硅酸钠添加量，对陶粒的可塑性和强度均有不同程度的影响。

在泥饼最大化利用的基础上，为确定免烧陶粒的最优配比，设计正交试验，设定水和水泥质量比（A）、水和泥饼质量比（B）、水泥和泥饼质量比（C）、硅酸钠含量（D）作为影响因素。具体因素设定为：水灰比选择0.33～0.35，水土比选择0.55～0.65，灰土比选择1～5，硅酸钠含量选择0.8%～2.0%。因素水平情况如表3所示。

将陶粒的强度、密度和1h吸水率作为陶粒性能考核指标，将密度越小、强度越大、1h吸水率越低的陶粒作为性能指标较优的结果。

3.3.3试验结果及分析

试验结果如表4所示。陶粒在不同因素水平的强度如图2所示，在不同因素水平的密度如图3所示，在不同因素水平的1h吸水率如图4所示。

通过上述试验结果可知：对于陶粒的强度，水灰比、灰土比影响较大，而灰土比是最大影响因素，最优配比组合为A1B3C3D3;对于陶粒的密度，水灰比、灰土比、硅酸钠均影响较大，而灰土比是最大影响因素，最优配比组合为A3B2C1D1;对于陶粒的1h吸水率，水灰比是最大影响因素，最优配比组合为A2B2C3D3。

考虑到水量的增加对陶粒的可塑性影响显著，水泥的增加对陶粒的强度产生先大幅增长然后缓慢提升的作用，硅酸钠的增加有助于提升陶粒的强度及降低1h吸水率，再结合以上的试验结果，同时兼顾泥饼掺量，最终确定最优配比为：A1B1C2D3。

3.3.4泥饼应用于免烧陶粒可行性分析

通过最优原料配比参数（水灰比33%，水土比55%，灰土比3，硅酸钠2%）制备陶粒，得到陶粒强度为11.82MPa，密度为995.5kg/m3，1h吸水率为17.86%。根据GB/T17431.1—2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》，密度等级属于900级，强度11.82MPa，满足高强轻集料900级的标准（≥6.5MPa）。由于密度和1h吸水率偏大，后续可考虑添加空气泡沫来改良制作更轻质的陶粒，但由于空气泡沫的添加会提高陶粒的孔隙率，从而降低陶粒的强度，因此还需要进一步试验来改良和验证是否能制备出高强轻质陶粒或超轻陶粒。由上述结果可知，泥饼可以作为原材料制备普通陶粒，如添加外加剂，可制备出高强轻质陶粒或超轻陶粒，泥饼应用于免烧陶粒具有可行性，这对工程渣土的进一步资源化利用有着重要的环保意义和循环经济价值。

4结语

笔者以深圳市建筑废弃物中产量最为巨大的工程渣土处置为切入点，探索低碳绿色循环经济背景下，工程渣土的进一步资源化利用技术的研究和应用。通过探索泥饼应用于路基填土和免烧陶粒的两个方向的可行性，不仅可拓宽剩余泥饼处置的渠道，提升整体资源化利用率，形成高附加值的具备广阔工程应用前景的产品，带来良好的环保经济效益，也为今后工程渣土的处置提供一些新的参考及思路，有利于促进可持续发展、低碳建设，助力国家“双碳”战略的实施。