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                      再生骨料在技術、財務、環境和社會方面的影響研究

                      時間:2022年06月10日信息來源:建筑廢棄物資源化與管理研究團隊 點擊:

                        01 引言

                        本期推送的是Mayuri Wijayasundara等學者于2017年發表在《Journal of Cleaner Production》有關再生骨料在技術、財務、環境和社會方面影響的文章。以往的文獻大多從單一領域對再生混凝土的使用進行評估,而忽略了其它可能相關的領域。本文綜合了不同領域的評估方法,提出了一種綜合且獨特的方法來進行比較。該方法使用成本效益分析來整合評估各個領域的影響。成本效益分析的結果是凈現值,它反映了在混凝土中使用再生骨料給社會帶來的益處。

                        02 原文信息

                        原文標題:Methodology for the integrated assessment on the use of recycled concrete aggregate replacing natural aggregate in structural concrete

                        發表期刊:《Journal of Cleaner Production》(JCR: Q1)

                        原文作者:Mayuri Wijayasundaraa, Priyan Mendisa, Robert H.Crawfordb

                        作者單位:a. Department of Infrastructure Engineering, The University of Melbourne, Grattan Street, Parkville, 3010, VIC, Australia

                             b. Faculty of Architecture, Building and Planning, The University of Melbourne, Grattan Street, Parkville, 3010, VIC, Australia

                        關鍵詞:Integrated evaluation methodology; Recycled aggregate concrete

                        原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.08.001

                        03 摘要

                        英文摘要:Recycled concrete waste in the form of recycled concrete aggregate (RCA) is presently used mostly as a road base filler in Australia. However, instead of producing natural aggregate (NA) to manufacture natural aggregate concrete (NAC) to use in structural concrete, there is potential to use RCA to manufacture recycled aggregate concrete (RAC). While the material performance of RAC compared to NAC is analysed in the existing literature, it is not evident whether the use of RCA in structural concrete results in financial and environmental benefits. Previous literature analysing these aspects mostly focuses on a single area of investigation. This paper presents an integrated methodology for the assessment of the use of RCA replacing NA in structural concrete, considering technical, financial, environmental and social perspectives. Cost-benefit assessment (CBA) has been used to evaluate the internalised impacts as well as external costs concerning the use of both RAC and NAC. The scope of each discipline-focused assessment is presented demarcating the relevant scope for further study, and the specific tools and methodologies to be adopted are specified. Finally, amalgamating the different discipline-focused assessments, a unique approach for comparing a sustainable, alternative raw material for concrete, is presented in this paper.

                        中文摘要:在澳大利亞,來源于建筑廢棄物的再生骨料目前主要被用作路基填料,天然骨料則被用于結構混凝土的生產制造。再生骨料可以在混凝土的生產中替代天然骨料,以這種方式生產的混凝土則被稱為再生混凝土,F有文獻雖然比較了再生混凝土和天然混凝土的材料性能,但在結構混凝土中使用再生骨料所帶來經濟和環境效益并不明確。而相關的文獻大多只集中在一個單一的領域。本文從技術、財務、環境和社會領域出發,提出了一種綜合的評估方法。成本效益評估則被用來評估有使用再生骨料和天然骨料的內部化影響以及外部成本。本文提出了每個領域的重點評估范圍,并明確了需采用的工具和方法。最后,本文綜合了不同領域的評估方法,提出了一種綜合且獨特的方法來進行比較。

                        04 背景介紹

                        在過去的幾十年里,使用再生骨料替代天然骨料來配制混凝土已經變得越來越普遍,這主要是由于與之相關的優勢:例如(1)為建筑廢棄物中的混凝土廢塊提供了可持續的處理方案,(2)為天然骨料的稀缺,或是遠距離運輸提供了解決方案,(3)自然資源的保護?紤]到這些優點,許多研究人員將再生骨料作為混凝土的組成材料之一,并探討了再生混凝土的性能和應用。具體而言,在結構混凝土中使用再生骨料已經引起了人們的興趣,因為它有助于實現閉環回收。研究發現,再生粗骨料多孔且非均質,與天然骨料相比質量不一。再生粗骨料的多孔結構使之難以在結構混凝土中替代天然骨料,因為與天然骨料相比,它具有高吸水性,影響了混凝土的性能。相關研究傾向于將再生骨料應用于中低強度的混凝土生產(<40兆帕),推薦的替代率≤30%。值得思考的一個問題是,我們應該基于什么理由來推廣和使用再生骨料?如果只是對每個單一領域進行評估,而不是考慮所有相關且不同的方面并綜合評估,那么在結構混凝土中使用再生骨料是否真的比使用天然骨料更具優勢,這一點值得商榷。因此,需要一個綜合框架,將所有相關的領域結合起來,以提供一個有代表性的、結論性的研究結果。

                        05 研究目的

                        1.建立相關標準來評估再生骨料在結構混凝土中的使用,并與天然骨料進行對比;

                        2.提出一個框架,同時使用成本效益分析來進行比較;

                        3.詳細闡述方法論的應用,以及相關的工具和方法;

                        4.整合和驗證所用方法,說明它是如何產生代表性結果的。 

                        06 研究方法及過程

                        1.成本效益分析(Cost-benefit analysis)

                        本文使用成本效益分析法來確定概念性框架,因為它基礎、簡單,它能整合所有相關標準進行比較,同時提供一個絕對且具有代表性的結果。凈現值(Net present value)是成本效益分析的主要指標,它是成本和效益折現值的凈值。凈現值的正值表現了一個項目的經濟可行性。成本效益分析法考慮了社會成本和效益,以及私人運營商的成本和收入。

                        2.評價再生混凝土的框架

                        本文提出了一個概念框架,用于比較再生混凝土和天然混凝土生產的成本效益(請見圖1)。

                      再生骨料在技術、財務、環境和社會方面的影響研究

                      圖1.比較再生混凝土和天然混凝土生產的成本效益分析有關的主要框架

                        07 研究結論

                        1.技術評估

                        考慮到再生骨料是一種多孔材料,它的表面包裹著一層砂漿,因此它吸水率遠大于天然骨料,再生混凝土的混合料也與天然混凝土不同。研究人員建議加入水泥、膠結材料、礦物摻合料、化學摻合料等,以增強再生混凝土的強度。除了改變混凝土中的成分外,還可以采用不同的制備方法和混合技術來改善所再生混凝土的性能。

                        圖2列出了不同的生產過程,其中第3欄被分為:運輸過程(T)、處理方案(TS)以及處理過程(P)。第4、5和6欄則根據本文所考慮的相關影響進行了分類。本文考慮了(1)財務影響、(2)直接環境影響、(3)間接環境影響,和(4)社會影響。在比較再生骨料和天然骨料時,目前的研究表明,再生混凝土在材料性能、環境效益和財務可行性方面并沒有明顯的優勢。

                      再生骨料在技術、財務、環境和社會方面的影響研究

                      圖2.不同的生產過程及相關影響

                        2.財務影響

                        Process 1、2A、2B、2F和8A都將影響再生混凝土的材料價格,而Process 4、5、6、7和8將影響天然混凝土的材料價格。Wijayasundara等學者已于2016年評估了再生混凝土相比于單位體積天然混凝土的增量價格。其評估步驟是(1)考慮回收過程的變化以及再生混凝土所需的額外的質量控制措施,評估再生混凝土與路基材料在回收廠出站口的價格,(2)第二步考慮運輸成本差異,評估再生混凝土的增量價,(3)第三步考慮再生混凝土與天然混凝土所用混合料數量的變化以及天然骨料與再生骨料的價格差異,評估增量材料成本,(4)評估增量加工成本。

                        3.環境影響

                        環境影響是根據再生混凝土與天然混凝土單位生產的環境足跡來評估的。直接環境影響是指與再生混凝土的制造過程直接相關的影響。對再生骨料的生產而言,Process 1、2A、2B、2F和8A會產生直接環境影響,對再生混凝土而言,Process 4、5、6、7和8會產生直接影響。發生在項目系統邊界內的變化,但不直接歸因于產品再生混凝土,但會間接對環境產生影響,被視為間接環境影響。這些影響則被視為外部成本。為了估計與廢棄物填埋所產生的溫室氣體和其他影響相關的貨幣價值,可以使用經濟評估方法。效益轉移法(Benefit transfer method),即先確定過去對一個研究地點估計的價值,然后根據現在所考慮的具體項目地點進行相關調整。對原研究地點的估價可以基于絕對估價技術,如劑量反應函數、陳述偏好方法、或專家評估。效益轉移法同時可以用于估計減少開采而產生的間接環境影響。

                        4.社會影響

                        衡量社會影響的定量指標在不斷更新,生活質量指數等指標也常被使用。然而,由于在獲得以再生混凝土為重點的項目的評估細節方面存在局限性,可以參照Wijayasundara等學者2016的工作,對項目的社會影響進行定性評估和總結。

                        5.整合

                        本文通過前面章節所概述的方法來評估的再生混凝土的成本及效益,可以計算出再生混凝土生產過程的凈現值。本文是一系列出版物中的第一篇論文,它著重闡述了整個評價方法。按照上述方法,已經進行了相關領域的定量評價,對財務、直接環境影響、間接環境影響和社會等領域進行了評價,并對定量結果進行了合并。本文建議基于可持續發展的原則,建立一個涵蓋所有相關領域的全面、綜合的評價方法。該方法使用成本效益分析來整合評估所需的各個領域。成本效益分析的結果是凈現值,它反映了在混凝土中使用再生骨料給社會帶來的益處。

                      (作者:admin 編輯:admin)
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