建筑拆除与固废资源化技术前瞻及路径

段珍华 ,  邓琪 ,  肖建庄 ,  庄雨潼 ,  李俱伦 ,  夏冰 ,  张声军 ,  肖绪文

中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (3) : 117 -128.

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中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (3) : 117 -128. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2024.12.037
面向美丽中国的资源循环利用与生态环境治理研究

建筑拆除与固废资源化技术前瞻及路径

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Building Demolition and Solid Waste Recycling Technologies: Prospects and Paths

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摘要

在“双碳”目标推动下，城镇化建设逐渐由追求速度与规模向注重绿色高质量转变，建筑物拆除与固体废物（固废）资源化行业迎来了新的机遇和挑战。本文聚焦建筑拆除与固废资源化过程中“拆除粗放、资源化质效水平低、拆用脱节”的瓶颈难题，面向城市更新和建筑业低碳可持续发展需求，从“拆”“用”两个环节及其相互关系入手，梳理出了三大关键问题：拆除工艺装备落后导致精准拆解难，拆除物料性能离散导致再生混凝土等产品高值难，以及“拆”“用”脱节导致体系化应用难。进一步，从建筑拆除与固废资源化产业链的多个环节深入剖析了研究现状和技术短板。结合研究综述和国内建筑拆除与固废资源化的实际情况，本文以“拆解精准化、产品高值化、应用体系化”为目标提出了解决方案与未来研究方向，以期为基于建筑拆解的建筑固废资源化应用研究提供参考，推动相关产业升级，助力建筑业低碳转型和绿色高质量发展。

Abstract

Driven by the carbon peak and carbon neutrality targets, urbanization in China has gradually witnessed a significant shift from emphasizing speed and scale to focusing on green and high-quality development. The industry of building demolition and solid waste recycling has embraced new opportunities and challenges. This study centers on the bottleneck issues of extensive demolition, low product quality, and the disjunction between demolition and utilization during the process of building demolition and solid waste recycling. Considering the requirements for green and sustainable development of urban renewal and the construction industry, we propose three key issues from the aspects of demolition, utilization, and their interconnection: (1) The obsolete demolition technologies result in the difficulty in precise demolition; (2) the discrete performance of demolition materials gives rise to the difficulty in achieving high-value effectiveness of recycled products typified by recycled aggregate concrete; and (3) the disconnection between demolition and utilization causes the difficulty in systematic application. Furthermore, the research status and technical shortcomings are analyzed from multiple links of the industrial chain. In combination with the research review and actual situation of building demolition and solid waste recycling in China, this study proposes a solution and development plan for future research with the goals of precise demolition, products with high added values, and systematic application, expecting to provide a reference for the research on waste recycling based on building demolition, promote the upgrading of relevant industries, and facilitate the low-carbon, green, and high-quality development of the construction industry.

Graphical abstract

关键词

建筑拆除 / 建筑固废 / 固废资源化 / 再生混凝土 / 拆用协同

Key words

building demolition / demolition waste / recycling of solid waste / recycled aggregate concrete / synergy of demolition and utilization

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段珍华,邓琪,肖建庄,庄雨潼,李俱伦,夏冰,张声军,肖绪文. 建筑拆除与固废资源化技术前瞻及路径[J]. 中国工程科学, 2025, 27(3): 117-128 DOI:10.15302/J-SSCAE-2024.12.037

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一、 前言

我国正处在城镇化高速发展的关键时期，由于既有结构的弹性空间缺乏或功能老化，大量建筑物亟待拆除或加固更新。据统计，我国旧建筑物的年拆除面积超过1×109 m2[1]，且“十五五”期间预计仍将保持5%的年增长率。然而，目前建筑物的拆除仍以拆毁式的现场爆破、机械破碎为主，所带来的粉尘和噪声污染严重影响了周边人居环境；另一方面，传统拆除模式虽能节约时间成本，但会导致建筑固体废物（固废）组成高度混杂、高价值构配件破损严重，大幅增加了再利用处置成本和全流程能源消耗，严重制约了城镇可持续发展。在“双碳”目标推动下，城镇化建设逐渐由追求速度与规模向注重绿色高质量发展转变，建筑物拆除与固废资源化迎来了新的机遇和挑战。

与此同时，得益于持续的政策支持，近年来我国建筑固废资源化技术取得大幅进步，资源化率已从2014年的不足5%[2]跃升至如今的40%左右[3]，但距离《城乡建设领域碳达峰实施方案》[4]中2030年资源化率达到55%的目标仍有较大差距。利用建筑固废经破碎筛分后所得的再生原料，经科学制备为再生混凝土等建材产品并应用于建筑、道路、市政工程等，是目前建筑固废资源化利用的最主要应用场景[5]。国内外学者对再生混凝土的工作性能、力学性能、耐久性和结构行为开展了系统化的研究[6~8]。然而，当前的资源化率提升更多地体现为“量变”，即低附加值利用。这与我国建筑固废“分布散、成分杂、地域差异大”的分布特征密切相关，在现有拆除模式下资源化率进一步提升的难度加大，难以实现“质变”。建筑行业普遍存在拆除和应用脱节的问题，缺乏拆用统筹一体规划，造成了建筑固废资源化应用路径单一、再生产品附加值低、规模化应用受限等系列问题。探索建筑固废的绿色高值化利用技术和体系化应用模式迫在眉睫。

为此，本文从建筑拆除与固废资源化的现状出发，结合国内外最新研究进展，从理论、设计、结构、材料、施工等多角度深度剖析建筑拆除领域的基本问题并提出解决方案与行业发展规划，以期为基于建筑拆解的固废资源化研究提供参考，推动相关产业升级，助力建筑业低碳转型和绿色高质量发展。

二、 建筑拆除与固废资源化行业发展态势

（一） 行业发展现状

拆除是建筑生命周期的重要组成部分，是建筑更新的必然选择。目前，人口变化带来的住房供需不匹配和产业转型对结构功能的需求升级是建筑物大规模拆除的主要原因[9]。在西欧，建筑物拆除率普遍保持在0.05%~0.3%[10]。在德国和芬兰，人口下降导致人均建筑存量和建筑面积呈上升趋势，带来超过20%的住宅空置率，导致大量未达使用寿命的建筑物被拆除。根据荷兰住房协会对建筑物拆除的调查[11]，超过60%的拆除源于建筑物功能和结构更新。影响建筑物拆除更新决策的因素还包括城市规划的改变和潜在的利润驱动，如存量建筑的土地价值、城市和资产政策等。在法国、英国、荷兰和美国，建筑物的大规模拆除较为普遍，这些集约化的改造通常成为社会问题的解决方案。总体而言，建筑物生命周期淘汰阶段的决策是工程相关各方利益与期望的综合性结果。

我国城镇化率从1950年的11.18%提高到2023年的66.16%[12~14]，城镇化快速推进过程中大量的建筑拆除工程应运而生。如图1所示[1]，2010—2020年我国年建筑拆除量均超过1.1×109 m2，在此期间虽有波动，但总体呈上升趋势。同时，建筑拆除率介于2.5%~3.5%[1]，远高于部分发达国家，这与我国城镇化建设的大规模、高速率有关。我国建筑固废资源化率近年来呈现提升趋势，但整体水平仍较低且发展不均衡。北京、上海等城市通过强制推行建筑固废再生产品应用，综合资源化利用率已超过50%[15~17]；而中西部地区多数省份仍不足20%[18,19]，尤其是县级城市普遍存在处置设施空白。从建筑类型看，住宅建筑拆除重建项目因常与生活垃圾混杂，导致固废成分复杂、资源化率较低，而商业、公共建筑等新建工程因标准化施工管理，再利用率可达到较高水平[20]。“大拆大建”带来的一系列经济和环境问题不容忽视，建筑固废的处置难题也日益凸显。因此，以再利用和资源化为导向的建筑拆除施工技术体系革新在促进建筑业减碳提质进程中具有重要意义。

（二） 行业现存问题

建筑“拆”和固废“用”两阶段密不可分，是建筑行业可持续发展的重要环节。在“拆”阶段，已有研究关注政策、经济和环境影响等，缺乏对建筑拆除施工过程中的结构安全性评价和拆除机械设备的精细化研究；在“用”阶段，针对固废资源化再生产品性能开展了深入研究，但在我国，受限于拆毁式的拆除模式，再生原料性能离散大，产品高值化利用难。从“拆”“用”两者关系出发，由于待拆建筑构件的物理属性各不相同，缺乏再利用考量的建筑拆除会导致后期建筑固废的再利用价值降低，资源化全流程能耗大，难以高附加值、规模化利用。基于此，本文归纳出我国建筑拆除与固废资源化行业现存的三大问题。

1. 拆除工艺装备落后导致精准拆解难

建筑物拆除是固废资源化的重要前置环节。建筑物拆除环节的有序化、精细化和绿色化可助力建筑业全过程的可持续发展。然而，现阶段的爆破与机械拆除法依然是行业主流拆除模式，一方面导致拆除过程对水体、大气和人居环境造成了严重污染，另一方面使拆除后的物料混杂，资源化利用难度增大且潜力降低。具体而言，建筑拆除前规划不足且信息化程度低，待拆建筑物结构形式多样及图纸缺失导致难以在拆除前获得影响拆解工程安全性和效率的关键信息，不利于开展基于安全性和资源化需求的精细化拆解规划；在拆除过程中，待拆结构中的目标构件或建筑单元在逐一移除时残余结构的力学响应过程不明确，致使残余结构可能遭受偶然荷载而面临连续倒塌风险；此外，现有的装备和工艺无法满足精准拆解后的高值化利用需求，精准拆解的自动化和安全性均无法保证。以高层钢混结构拆除为例，传统混凝土破碎产生大量粉尘和不规则碎块，同时机械剪切导致钢筋断裂，且表面附着废弃混凝土。针对钢结构拆除，传统气割拆除导致大量高强螺栓报废，而激光切割设备普及率低。

2. 拆除物料性能离散导致产品高质效资源化难

建筑固废的高质效资源化是建筑物精准拆解的最终目的。在拆除物料的处置和利用方面，普遍采用的方法是利用破碎和筛分工艺获取再生骨料、粉料等再生原料并用于制备多品类再生产品。然而，由于拆除前的规划设计和物料源头分类缺失，产品制备过程中的机械破碎、除杂、筛分等工艺生产能耗大、碳排放高，使固废资源化的环境和经济效益不明显。资源化加工所得的再生原料性能波动大。以老旧小区改造为例，砖混结构含木质门窗、塑料管线等杂质，导致现有分选机识别误差率高。生产再生产品缺乏应用需求的逆向指导，导致固废处置和再生产品应用环节衔接不畅，再生原料或产品销路不畅。当前，拆除物料处置方式单一，利用再生原料制备产品的应用路径呈现扁平化，拆除物料的应用价值被浪费。

3. “拆”“用”脱节导致固废体系化应用难

随着我国新型城镇化战略的深入实施和低碳目标的稳步推进，建筑拆除 ‒ 回收 ‒ 处置 ‒ 再利用一体化势在必行，并成为建筑业绿色转型升级的前沿阵地。在此基础上，“拆用协同”的概念被提出。“拆用协同”是指通过合理规划、技术整合等多种手段以降低固废产出和新建成本，实现旧建筑拆除和再生产品应用的高效、低碳协同。然而，目前的“拆用协同”仅存在于理论搭建和初步应用阶段，大部分的实际工程场景依然处于建筑拆除与固废资源化割裂的状态；拆除和资源化全流程缺乏数字化管理和统筹规划，导致各流程衔接不佳，形成“局部低碳、总体高碳排”的格局；此外，由于地域差异性大，不同区域待拆建筑物特点和资源化应用市场需求存在极大不同，且拆除工艺装备、固废再利用方向良莠不齐，尚未形成技术体系，造成了重复开发与技术封闭，导致拆除物料难以规模化应用。

三、 建筑拆除与固废资源化技术研究及应用进展

（一） 建筑拆除技术

精准拆解技术是可持续建筑拆除领域的未来发展方向。建筑结构拆解是按特定流程将结构构件分类、分对象从原结构中逐步拆卸的逆向施工方法，是兼顾施工安全性和物料资源化潜力的有效手段[21]。同济大学绿色建造研究团队[22]以提升建筑固废资源化效益为目标导向提出了建筑拆解工程学理论架构与基本方法，为拆解工程学提供了建筑拆解设计的新思路，但实现工程应用尚需定量研究待拆建筑属性和构件性能，研发适用于建筑拆解的特种装备和工艺体系，以及从多角度、多层级编制建筑拆解的相关标准规范。

以混凝土构件拆解再利用为目标导向，学者[23,24]提出了可拆装设计（DfD），一种在结构设计阶段考虑构件可再利用性的设计概念。通过研发具有可拆装功能的节点，DfD可实现待拆建筑拆解后在构件层次的再利用。目前已实现的DfD包括高强螺栓端板连接、后浇混凝土连接、预埋钢筋连接等[25~27]。DfD的理念也在诸多工程应用中得到了验证。20世纪70年代，德国在慕尼黑机场的建设中采用了可拆卸屋顶[28]，利用了预制屋顶梁和支撑柱之间的DfD连接。20世纪80年代，一种使用特殊紧固件作为销钉连接的骨架和面板系统应用于工程中[28]，这种系统便于拆卸和重新组装。荷兰研究人员提出了商业化可拆装系统，如BESTCON 30、CD20和MATRIXBOUW[29]。这类可拆卸系统主要由预制的DfD板和柱组成，可用于办公楼、学校和医院，具有较为简单、规则和重复性的结构布局。上述DfD连接在保证具有足够抗力的同时，显著降低了建筑解构的复杂程度，提高了构件在拆解后的可再利用率。

在过去的半个多世纪中，建筑拆除工艺经历了重大的转变[30]。如今80%以上的拆除工作都由特种挖掘机完成。通常，以机械或人力的建筑拆除工艺都是按照“自上而下”的顺序完成。日本大成建设株式会社研发了“TECOREP”拆除系统[31]，其中的结构构件从建筑内部被垂直运输到地面再运送到指定地点，能够有效防止高空粉尘扩散与噪声传播。美国摩根大通大厦拆解工程是迄今为止世界上最大的拆除工程[32]。鹿岛建设株式会社研发了基于“自下而上”的削底施工法，通过柱的分次截断将建筑物逐渐降低[33]，在该过程中，固废的垂直运输减少。目前，国内相关单位已开始在拆解装备及工艺研发领域开展了初步探索并取得一定成效。三一重工股份有限公司近年来陆续开发了液压破碎钳、液压钻、具备锤 ‒ 斗 ‒ 剪 ‒ 抓的多功能强力破拆车等专业拆解装置，初步实现了快速破拆[34]；上海建工集团股份有限公司研发的升降式“拆解工厂”系统成功实现了某高层钢混结构的连续拆解[35]；北京建筑机械化研究院有限公司针对高空施工研发了微型起重机、快架塔、拆解物料清运系统、导架式升降平台及安环围护体系，并改进创新了带天幕系统的建筑顶盖式吊运装备平台，实现平台顶盖可开合运行，保证吊装的连续性[36,37]。总体而言，国内在建筑物精准拆解领域已经有了较为领先的研究成果，在基本理论储备以及功能性装备研究方面打下了良好的研究基础。

（二） 建筑固废资源化技术

建筑固废通常是由多种废弃材料组成的混杂物料，其成分的构成受建筑类型、地理位置、规模等因素影响。研究表明[20,38,39]，建筑固废主要由废混凝土、砖石、金属、沥青、木材、玻璃、塑料和保温材料组成。其中，混凝土和砖石类固废占总量的80%以上[40]。在自然灾害后的建筑拆解工程中，生活垃圾无法被及时清理，导致物料分拣极为困难且具有潜在风险。例如，日本海啸发生后，待拆房屋受到海水污染，需经预处理后才可进行固废回收[41]。此外，识别建筑固废中的污染物成分对于了解其环境问题起到至关重要的作用。固废中的污染物可能因建筑类型和服役历史而有所不同，常见的包括石棉、重金属、有机物等。近年来，在农药厂等工业建筑的拆解工程中产出了含有多环芳烃类化合物和硫化氢的固废[42]。总体来说，建筑固废的环境污染问题引起了社会层面的广泛关注。

建筑固废成分混杂是制约资源化率进一步提升并实现质变的主要原因。建筑固废中混凝土、红砖等建材通常黏结有保温材料、饰面材料等，且易受生活垃圾、油漆、污垢的污染[43]，为资源化处置带来了挑战。近年来，图像识别等智能化技术逐渐被应用于物料分选环节。例如，针对固废中杂物的非结构化特征信息，基于机器视觉与深度学习技术开发了复杂场景下异物精细化检测算法与分拣机器人系统[44,45]。建筑固废的破碎装备及工艺的选择主要取决于物料的尺寸和所需破碎比。近年来，相关研究团队联合企业研发了适用于建筑固废的联合挤压破碎系统，通过图像处理系统和智能控制系统获得物料颗粒级配的图像信息，反馈至破碎装置以调整破碎程序[46~48]。以上提及的分选、破碎装备和工艺体系大都适用于固定式处置点，而模块化装备的研发尚处于起步阶段。换言之，在一些采用现场原位处置的工程场景中，简单的破碎和筛分工艺仍然是行业主流。

（三） 建筑固废工程应用

我国各省市建筑固废的处置仍以填埋或作为再生骨料完成低附加值利用为主。低端、扁平化的再利用模式使建筑固废的资源化率和资源化利用效率难以提升，实现建筑固废再生产品多场景、多层级的立体式体系化应用仍待深入研究和工程实践推广。

如前所述，建筑拆解技术可促进旧混凝土构件的直接再用而免去破碎筛分环节[26,49,50]，其环境效益是显而易见的[51~53]。然而，旧构件的残余性能和安全可靠度仍是重要的挑战，特别是考虑到气候变化带来的环境影响[51]。因此，有研究团队[54]采用基于可持续性的旧混凝土构件再利用设计方法评估了再利用阶段的失效概率，为施工模式转型奠定基础，促进了旧构件再利用的市场化推广。此外，当旧混凝土构件被确定为具有重复使用的潜力时，其灵活性也是需要解决的问题。据报道，使用额外的跨度单元可扩展梁的再用可能性[25]。目前，旧混凝土构件的再利用仅限于极少量示范工程。例如，在上海泖港大桥拆除过程中，实现了预制桥面板的拆解和再利用[55]；在广深高速公路改扩建新塘立交改造过程中，研究团队率先评估和预测了旧混凝土构件的剩余承载力，进而实现了在低等级结构中的再利用[54]。

利用再生原料制备得到的再生混凝土等建材产品在建筑、道路、市政工程等工程场景中的应用已初具规模。考虑到资源化过程中再生砂粉混杂利用难的问题，在广深高速公路改扩建、山东临沂道路“白改黑”、吉林通榆道路更新等项目中实现了全级配再生骨料的100%利用。为解决再生混凝土坍落度损失快、泵送难的工程施工难题，研究人员[56,57]聚焦再生骨料的吸水时变特征，揭示了再生混凝土的流变性能演化规律，在成都蜀峰468大厦、深圳华富新村改造的超高层建筑中实现了再生混凝土长远程泵送。深入探究了不同品质、不同骨料体系再生混凝土的多尺度、静动态力学性能和断裂行为[58,59]，为基于强度理论的再生混凝土配合比精准设计奠定了基础。进一步地，考虑到再生混凝土在复杂环境下的性能退化，系统研究了再生混凝土抗离子侵蚀、碳化、冻融等耐久性能[60~62]。为实现再生混凝土在结构承重构件中的利用，对其结构行为和抗震性能进行了评估[63]，标志性的示范工程包括2016年在上海市建成的一幢12层再生混凝土高层建筑[64]、30 m跨度全再生混凝土梁[65]和广西南宁再生混凝土反力墙的浇筑。值得一提的是，再生混凝土的应用推广在我国土木工程历史上留下了浓墨重彩的一笔，包括汶川地震灾后重建、上海世博园超3×105 m2的人造双子山、西部陆海新通道（平陆）运河跨线桥梁工程等。此外，再生混凝土在资源化科普过程中也同样发挥作用，代表性的示范工程包括上海沪上生态家、浙江绍兴龙山书院等建筑结构。总体而言，建筑固废资源化再生产品在房建、道桥和市政工程场景中的应用已初具规模。然而，目前再生产品的应用场景主要集中在中低强度混凝土、小型预制构件、砌块砖等方面，且再生原料掺量较低，因此高性能、髙掺量的再生建材研发和规模化应用仍是资源化行业需要解决的痛点问题。

四、 建筑拆除与固废资源化的可行路径及解决方案

我国在建筑物拆解方面已有一定的理论知识储备，并在功能性装备和拆解工艺体系开发方面具有良好的研究基础，但理论体系尚待完善，技术尚待整合；在建筑固废处置方面，已开发了适用于固废处置的破碎、分选等系列装备，但针对复杂来源固废的精准处置手段和区域规划仍有欠缺；在固废应用方面，在材性研究较为充分的基础上，工程应用初具规模，但实现高附加值利用任重道远。因此，本文针对上述行业问题提出以下潜在解决路径与战略规划。

（一） 建筑拆解精准化

为实现建筑物拆解环节的有序化、精细化、绿色化，应广泛参考上述国内外先进的拆解设计和应用案例，并结合我国国情和不同区域的特点，开展现代化拆解工程的技术研究。我国地域辽阔，待拆建筑物形式多样，可从不同建筑物构件 ‒ 子结构 ‒ 结构体多层次的特点入手[22]，在拆解规划设计、拆解过程控制和拆解工艺装备研发三方面进行配套技术革新，并综合不同拆解场景（包括钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构和面向未来的可拆装结构）建立建筑物精准拆解理论。

待拆建筑物普遍存在设计信息缺失或与实际结构参数不匹配的问题。近年来无损检测技术（包括超声波、射线、红外线等）被广泛应用于建设验收和维护环节的性能评估；同时，激光扫描技术的应用能够对待拆结构进行三维模型重构。无损检测技术的使用可为拆解设计和固废利用提供信息数据库，从而建立建筑物残余性能、回收价值等信息的动态管服平台和实时评估反馈机制（见图2），实现拆解过程和物料回收的可知、可控。以某建筑为例[66]，通过三维扫描技术获取建筑结构信息数据以实现逆向建模，能够掌握待拆解结构的构件状况，并根据影响拆解的因素设置绿色拆解数学模型，以低成本和高效率为目标函数实时修正拆解过程，可提高拆解物料的资源利用率水平。

传统的建筑物力学分析是在各类荷载的组合作用下分析特定结构的力学响应。在精细化拆解施工工程中，结构的完整性、拆解作业和荷载工况具有时变特征，待拆解结构中目标残余结构的内力重分布情况较为复杂。因此，对于特定结构的拆解施工，应综合考虑拆解路径、使用的工艺装备、自然环境等变量带来的荷载时变效应。在此基础上，模拟建筑单元逐一移除过程中的力学响应时变过程，获取分析残余结构的时变内力重分布信息（见图3）。进一步地，通过分析建筑物在拆解过程中残余结构的时变承载力，确定残余结构的抗倒塌能力，保证拆解施工顺序的可操作性与安全性。在这一过程中，数字化技术赋能尤为重要，荷载信息、结构拆解模型和施工安全性监测的开展在数字化技术的赋能下能够向更加安全、高效、智能的方向发展。

在拆解装备和工艺方面，为满足建筑物精准拆解和固废高值化利用的需求，可从三个层面上完成拆解技术集成：模块化装备、精准拆解工艺体系、自动化管控系统（见图4）。具体来说，针对建筑物在拆解过程中的切割、破碎和物料清运需求，可基于现有的挖机、切割设备或机器人进行针对性改装和配套，研发系列特种装备群以匹配低噪无尘的施工作业要求；进一步，通过技术整合协调，将装备群组装为适用于不同拆解场景的工艺体系，包括作业平台、柔性切割系统、物料清运系统等；在此基础之上，集成机群智慧管控系统以实时采集拆解作业多源数据，同步跟踪并管理拆解施工中的装备和人员调度、物料运输、安全控制等，最终形成适合不同地域和建筑结构特点的低噪无尘、智能化拆解工艺与装备体系，并为建筑固废的高效资源化提供前置基础。

（二） 产品开发高值化

针对现有固废再利用技术普遍存在生产能耗大、再生产品附加值低、应用路径受限等瓶颈问题，应从拆解来源和应用市场需求正逆向两个视角切入，从处置、生产和应用端进行合理的顶层规划。例如，利用低碳、高效能的拆解和处置工艺从源头提高再生原料的利用潜力，结合再生原料属性研发高性能、功能化的多品类低碳产品以匹配市场需求，开发适宜于规模化生产和应用的再生产品并探索合理的商业推广模式，以实现建筑固废的体系化应用。

在固废处置方面，拆解工程类型、物料特征、运输成本等因素均会影响固废资源化处置场所的选址、生产线设置和产出原料质量。建筑固废通常表现为某一区域大量更新拆解工程和区域周边零散拆解项目的协同产出模式。这种固废产出模式会导致单一集中或现场处置效率低、碳排高。针对建筑固废的现场原位处置、集中精细处置以及与其他种类固废协同处置的切实需求，可以考虑采用现场模块化、区域枢纽化和产业园协同集约化高效多层次处置体系。现场原位处置对装备和工艺的移动与快速组装能力要求高，因此重点在于开发便于运输、组合的模块化装备和生产线。针对集中产生且需要精细化处置的建筑固废，低碳破碎和高效分选是提高原料质量的关键。调整破碎制度和搭接组合方式以达到最优的破碎效率，能够有效优化再生骨料的颗粒形貌和附着砂浆含量；在集中处置中结合实时图像学监控级配分布并调控分选工艺参数能够有效优化再生原料级配分布。此外，针对多种固废的协同处置需求，由于生产线存在部分重合／分离的特点，可采用基于物质流和能量流的再生原料多线协同空间布局方法。通过上述技术集成，最终构建以产业园协同、区域枢纽固定终端为主体，现场模块化设施互为补充的规模化处置体系。

一直以来，高品质、髙掺量都是建筑固废再生产品的目标导向，也是提高资源化率的必由之路。对于在建筑固废中占主导地位的废混凝土再生原料，高品质、髙掺量可分别对应高性能再生混凝土和功能化全再生产品的研发，如图5所示。再生原料品质离散导致再生混凝土性能波动大、调控难，制约了再生混凝土性能提升和原料掺量提高。为此，可定量表征再生原料的吸水率、压碎值、取代率、砖含量、颗粒形貌等参数并分析再生混凝土的参数敏感性，利用机器／深度学习、反演算法优化、响应面设计等方法预测并优化再生混凝土工作性能、力学性能、耐久性能和结构行为[67,68]。精准拆解后的构（配）件具有一定的再用潜力，若采用传统的破碎利用方法将造成资源价值浪费且带来额外的碳排放。通过旧构（配）件残余承载力的精确量化和合理的再利用连接设计，可实现旧构（配）件在工程场景中的二次利用，从而丰富建筑固废的资源化体系。

再生产品的市场需求是实现其规模化应用的重要前提。再生产品的市场适配性表现为价值定位、功能组合和应用体验的综合反馈，因此可通过综合调研和潜在应用场景的逆向分析，厘清应用端对产品的种类和性能需求。现如今，混凝土搅拌站和预制构件厂作为水泥基产品的主要生产源，可在再生产品的高附加值推广应用中起到决定性作用。利用混凝土搅拌站和预制构件厂协同处置建筑固废（见图5），契合高品质、髙掺量的建筑固废资源化目标导向。通过改造既有产线以匹配资源化需求，形成建筑固废处置和生产的标准化作业流程，实现再生原料提质和再生产品功能化调控等资源化技术与生产环节的深度融合，建立连接建筑固废产出 ‒ 处置 ‒ 生产 ‒ 应用的重要枢纽。结合多场景、多品类的工程示范应用和相应低碳监测与评价技术，最终实现建筑固废的体系化规模应用。

（三） 拆解 - 应用协同一体化

为解决“拆”和“用”脱节导致建筑固废体系化应用难的问题，推动拆解 ‒ 应用协同一体化的应用模式势在必行，如图6所示。为打通一体化全产业链，需要进行技术整合、商业模式和标准体系构建。

首先，为构建“拆”和“用”全过程技术体系，打通各环节的技术壁垒，可借助物联网、云计算等核心方法，通过手机、电脑等智能终端实现全过程的数据融合和交互；此外，拆解和应用技术的开发应以产品端性能特征与应用端功能需求为导向，通过数字化协同设计整合全链条技术要点，为协同示范工程打造提供技术支持。

拆解 ‒ 应用协同商业模式的推广与产业链中的利益相关者和利益分配方式密不可分。政策制定者需从价值主张、核心战略、资源配置、组织设计等维度厘清全过程运营机制，打破上游（产品研发、设计优化、原材料供应、设备制造等企业）、中游（设备销售渠道商、项目分包、工程安装等企业）和下游（运营管理和技术服务等企业）的合作壁垒，构建政府、企业、高校、科研院所广泛参与的运营机制，结合项目示范过程中拆解 ‒ 应用全过程社会效益、经济效益等效果参数，最终形成可复制的商业化运行模式。

标准化是建筑物拆解 ‒ 应用产业链运行的基本保障。标准制定者应以行业需求、技术发展、资源化理论、国际国外先进标准为导向，从研究政策导向、社会需求程度、行业领跑程度等多角度、多层次出发，结合建筑业低碳转型需求，设计标准体系推进规划。标准的先进性、协调性、完备性与行业技术发展程度密切相关，因此标准的动态评估和更新不可或缺，需对标准体系开展动态的定性和定量评估，形成标准体系动态更新修订机制和策略。最终建立涵盖建筑物规划设计、精准拆解、固废处置及再生利用的全链条标准，为拆解 ‒ 应用协同一体化全产业链的高效运行提供基础支撑。

上述三大体系是动态耦合的关系。技术架构奠定了资源化产业链的基础，需同时满足再生产品商业化推广的灵活性与标准体系的兼容性。商业推广是技术和标准体系的驱动力，商业模式的创新能够促进技术迭代，如市场对结构 ‒ 功能一体化再生产品的需求。而资源化行业标准制定面临“技术前瞻性”与“产业普适性”的矛盾，需在再生产品高性能和规模化应用能力间取得平衡，起到约束和引导的作用。通过构建“技术迭代 ‒ 商业闭环 ‒ 标准固化”的循环机制，可有效降低协同创新的试错成本，提升建筑固废资源化整体解决方案的落地成功率。此外，基于技术整合、商业模式和标准体系的逐步完善，建筑拆除与固废资源化行业应重视从拆除物料理化性能到开发建材的正向规划设计，同时从更广泛的工程领域的材料需求出发逆向优化提升再生产品的应用性能，提出资源化正逆向协同规划应用理论，最终形成适用于新型城镇化建设和“双碳”目标的可持续性建筑设计范式。

五、 结语

为剖析建筑拆除与固废资源化的研究现状并提出面向拆解 ‒ 应用协同一体化的解决路径和行业发展战略规划，本文从建筑拆除与固废资源化产业链的多个环节深入剖析研究现状和技术短板。在建筑拆解领域，我国在基本理论储备以及功能性装备研究方面打下了良好的研究基础；在资源化处置方面，已经开发了精细分选、低碳破碎和智能筛分系列装备及工艺，而模块化装备的研发尚处于起步阶段；建筑固废资源化再生产品在房建、道桥和市政工程场景中的应用已初具规模，但仍以低品质、低掺量应用为主，高值化应用仍是资源化行业需要解决的瓶颈。建筑拆除与固废资源化汇集了环境科学、材料科学、机械设计、工业生态学、管理科学、建筑学、工程学等，是一项多学科交叉研究，打通协同一体化全产业链需要各学科的理论和技术深度融合。

通过批判性回顾与分析，本文提出以下三个方向的未来研究展望：① 从拆解规划设计、拆解过程控制和拆解工艺装备研发方面进行配套技术革新以实现建筑物拆解精准化；② 从固废来源和产品应用市场正逆向两个视角切入以实现再生产品开发高值化；③ 构建“拆”和“用”全过程的技术、商业和标准三大体系以实现拆解 ‒ 应用协同一体化运作模式。综上，针对建筑拆除与资源化过程中“拆除粗放、产品质效水平低、拆用脱节”的瓶颈问题，本文深入剖析了建筑拆除与固废资源化的研究现状并提出了拆解 ‒ 应用协同一体化解决方案与低碳技术路径，以期实现“拆解精准化、产品高值化、应用体系化”的目标，助力城镇可持续发展过程中的低碳转型和建筑业的绿色高质量发展。

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