废弃物在建筑和环境营建中的利用
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摘要
在工业化和城市化进程中,工业、矿业和城市废弃物的产量巨大,不仅污染环境,而且挤占城市的发展空间,如果能将这些废弃物用于建筑和环境营建,将为城市提供了一条切实可行的可持续发展之路。但废弃物的营建利用存在着技术支持不足、利用过程复杂和人工与环境成本过高等问题,这使其在工程营建中的利用困难重重,因此必需解决废弃物营建利用的可操作性、经济效益和环境影响问题,才能使废弃物的营建利用变为可能。
本文着重从废弃物营建利用的操作实施、技术的发展与选择、营建设计三个方面展开详细论述。首先,文章系统总结了20世纪以来废弃物营建利用思想的发展,明晰了各种废弃物营建利用技术和设计方法的思想基础,并通过对废弃物营建利用工程实例的分析,归纳出了一套适合利用废弃物营建的设计流程和施工管理方法;其次,通过对再生建材生产技术和废弃物营建技术的分析总结指出了废弃物营建利用技术障碍的根源和克服方式,以及如何选择可操作性较强、经济与环境收益较好的技术工艺的方法;再次,通过对废弃物设计方法的归纳以及环境、艺术、社会价值等的设计追求,得出了只有通过废弃物的营建设计才能提升废弃物利用价值的结论;最后,将上文得出的研究成果用于指导灾后特殊情况下废弃物的营建利用,进而再次证明上文得出的结论,也是本文研究成果粗浅的应用与实践。
In the process of industrialization and urbanization, industry, mining and urban waste are large, not only pollute the environment, but also crowd the city's development. It can provide a viable sustainable development to the city, if these wastes can be used to construction. However, there are many issues such as insufficient technical support, complex using processors and high of labor and environmental issues, which make use of the engineering difficult in construction. Therefore, we should address the use of operational, economic benefits and environmental impacts so as to make it possible for us to use of waste materials in construction.
This article focuses on the operation of the implementation of the use of construction waste, technology development and selection, construction and design. Firstly, the article systematically summarizes the development of thinking of the construction with reclaimed materials since the 20th century, and clarifies the Ideological basis of the various construction technologies and design methods. It summarizes a set of technologies for use of the design process and construction management through the use of engineering case analysis. Secondly, it points out the technical obstacles, the way to overcome it and how to choose a more workable economic and environmental technology process through the analysis of recycled building materials and the construction by using reclaimed materials. Thirdly, through generalizing the design methods of building with reclaimed materials, the design pursuit of environment, art and social, it concludes that only through the design of construction can we improve the value of the reclaimed materials. Finally, the above results obtained under special circumstances be used to guide post-disaster construction waste utilization, and then once again proved the conclusions above. This is a superficial application of research results and practice.
本文着重从废弃物营建利用的操作实施、技术的发展与选择、营建设计三个方面展开详细论述。首先,文章系统总结了20世纪以来废弃物营建利用思想的发展,明晰了各种废弃物营建利用技术和设计方法的思想基础,并通过对废弃物营建利用工程实例的分析,归纳出了一套适合利用废弃物营建的设计流程和施工管理方法;其次,通过对再生建材生产技术和废弃物营建技术的分析总结指出了废弃物营建利用技术障碍的根源和克服方式,以及如何选择可操作性较强、经济与环境收益较好的技术工艺的方法;再次,通过对废弃物设计方法的归纳以及环境、艺术、社会价值等的设计追求,得出了只有通过废弃物的营建设计才能提升废弃物利用价值的结论;最后,将上文得出的研究成果用于指导灾后特殊情况下废弃物的营建利用,进而再次证明上文得出的结论,也是本文研究成果粗浅的应用与实践。
In the process of industrialization and urbanization, industry, mining and urban waste are large, not only pollute the environment, but also crowd the city's development. It can provide a viable sustainable development to the city, if these wastes can be used to construction. However, there are many issues such as insufficient technical support, complex using processors and high of labor and environmental issues, which make use of the engineering difficult in construction. Therefore, we should address the use of operational, economic benefits and environmental impacts so as to make it possible for us to use of waste materials in construction.
This article focuses on the operation of the implementation of the use of construction waste, technology development and selection, construction and design. Firstly, the article systematically summarizes the development of thinking of the construction with reclaimed materials since the 20th century, and clarifies the Ideological basis of the various construction technologies and design methods. It summarizes a set of technologies for use of the design process and construction management through the use of engineering case analysis. Secondly, it points out the technical obstacles, the way to overcome it and how to choose a more workable economic and environmental technology process through the analysis of recycled building materials and the construction by using reclaimed materials. Thirdly, through generalizing the design methods of building with reclaimed materials, the design pursuit of environment, art and social, it concludes that only through the design of construction can we improve the value of the reclaimed materials. Finally, the above results obtained under special circumstances be used to guide post-disaster construction waste utilization, and then once again proved the conclusions above. This is a superficial application of research results and practice.
引文
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1[美]WilliamMcDonough&[德]MichaelBraungart著,从摇篮到摇篮:循环经济设计探索(中国21世纪议程管理中心、中美可持续发展中心译),上海:同济大学出版社,2005.165
1孙向远,建材工业利用废弃物技术标准体系,北京:中国建材工业出版社,2010. 9
2李利亚,“废物”的报复:垃圾的泛滥与利用,天津:天津教育出版社,2000.4
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4孙向远,建材工业利用废弃物技术标准体系,北京:中国建材工业出版社,2010.3
5温家宝,加快建设节约型社会讲话摘要,人民日报:第二版,2005年07月04日
1李利亚,“废物”的报复:垃圾的泛滥与利用,天津:天津教育出版社,2000.11
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1[美]William Rathje&Cullen Murphy著,垃圾之歌:垃圾的考古学研究(周文萍译),北京:中国社会科学出版社,1999.45~461[美]William Rathje&Cullen Murphy著,垃圾之歌:垃圾的考古学研究(周文萍译),北京:中国社会科学出版社,1999.142
1孙向远,建材工业利用废弃物技术标准体系,北京:中国建材工业出版社,2010.3:3
1诸大建,探索循环经济的经济学理及其政策意义基于生态经济学的视角,中国发展,2008.03:47~48
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3生命周期评价是对一种产品或服务系统的整个生命周期“从摇篮到坟墓”中的材料、能源、排放及废弃物进行分析的过程,包括目标确定、清单分析、生命周期影响评价及生命周期解释等4个阶段。
4Forbes McDougall, Peter White, Marina Franke, Peter Hinder著,诸大建,邱寿丰等译,城市固体废弃物综合管理——生命周期的视角,上海:同济大学出版社,2006.11
1不当的回收方式也会造成较差的环境效益。如果到500km外回收一批的屋瓦,汽车在托运过程中会造成污染和交通拥堵,环境效益较差,显然这种回收没有必要;如果这些屋瓦在营建中必不可少,且没有其它货源,那么回收就是必要的。把环境效益与利用成本相比较,将有助于设计者对废旧材料/构件的选择。
2卢永钿,旧建筑资源再利用研究:[硕士论文],天津;天津大学,2009,61
1作者收集的废弃物营建利用的工程案例较多,出于论文的连贯性的考虑,将一些工程案例放在论文附录中。
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1Paul Kernan,Design Guide:Salvaged Building Materials in New Construction, Greater Vancouver Regional District, Policy & Planning Department, 2002.01
2统计清单包括:材料统计、抢救的价值、劳动力成本等,所以得出统计分析结果耗时费力。
3史文煜,国外建筑拆解与旧材料再利用研究:[硕士论文],天津;天津大学,2009:9
1Designfor Deconstruction—SEDA Design Guide for Scotland, SEDA 2005
2Design for Deconstruction—SEDA Design Guide for Scotland, SEDA 2005
1为获得更多拆迁收益,拆迁施工单位一般会买下整个待拆建筑。
2《城市建筑垃圾和工程渣上管理规定(修订稿)》
3剩余混凝土是指工程中没有使用掉而多余出来的混凝土,也包括由于某种原因(如天气变化)而暂停施工而未及时使用的混凝土。
4建筑碎料包括凿除、抹灰等产生的旧混凝土、砂浆等矿物材料、以及木材、纸、金属和其他废料等类型。
5房屋装筛装修产生的废料主要有:废钢筋、废铁丝和各种废钢配件、金属管线废料,废竹木、木屑、刨花、各种装饰材料的包装箱、包装袋,散落的砂浆和混凝土、碎砖和碎混凝土块,搬运过程中散落的黄砂、石子和块石等。
6王罗春,赵由才,建筑垃圾处理与资源化,北京:化学工业出版社,2004.4~5
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1邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.546
2邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.546
3邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.547
1邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.547
2邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.548
1邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.549
2邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.549
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3邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004. 332
4各地煤矸石的化学组成并不相同,表中所列出的是我国煤矸石化学组分的大致范围。邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004. 320
5邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004. 138
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1申峻峰,粉煤灰、水库淤积物和污水沉淀物来改良砂质贫瘠土壤植树种草的研究——以内蒙古包头实验区为例:[博士论文],北京;中国地质大学,2002:74
2霍晓君,配施粉煤灰等三种废弃物改良包头砂化土壤生态特性研究:[博士论文],北京;中国地质大学,2006:117
3霍晓君,配施粉煤灰等三种废弃物改良包头砂化土壤生态特性研究:[博士论文],北京;中国地质大学,2006:113
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4郑俊杰,地基处理技术,武汉:华中科技大学出版社,2004. 38
5以工程为对象,工艺为核心,运用系统工程原理,把技术与工程管理相结合,经工程实践形成的综合配套的施工方法。
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7谷林涛,粉煤灰在复合地基桩中的应用,建筑技术,2004.3:168
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3化学组成指构成材料的基本化学元素或化合物的种类和数量。
4矿物组成指构成材料的矿物种类和数量。
5材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相。
6材料的构造是指材料的宏观组织状况。
1土工布又称土工织物,它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料,具有优秀的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。
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1张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.305
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5表1~5为作者整理自《产业废弃物在土建工程中的再利用》,北京:人民交通出版社,2006.3
1张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.306
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2张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.309
3此为对最大粒径为2mm的废旧轮胎粉体实验的出的结果,其干密度在捣实92次以后大致为0.65~0.678t/m
3,渗水系数大致为110-2m/s左右。
1赵景联,环境修复原理与技术,北京:化学工业出版社,2006.36
1赵景联,环境修复原理与技术,北京:化学工业出版社,2006.38~39
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4王建国,后工业时代产业建筑遗产保护与更新,北京:中国建筑工业出版社,2008.117
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3沈东升,生活垃圾填埋生物处理技术,北京:化学工业出版社,2003.45
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5李国家,张福锁,固体废物堆肥化与有机复合肥生产,北京:化学工业出版社,2000.14
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1(美)Steven G. Whisenant,受损自然生境修复学(赵忠等译),北京:科学出版社,2008.50
2清洁气体法是将排出的臭气通过装有水、海水、酸和碱等的清洁塔将其吸收。
3通过臭氧的强氧化能力和臭氧的屏蔽作用对臭气处理。
1采用熟料堆肥除臭或施用熟料肥的土壤除臭。
2赵景联,环境修复原理与技术,北京:化学工业出版社,2006.74
3(美)Steven G. Whisenant,受损自然生境修复学(赵忠等译),北京:科学出版社,2008.63~64
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1这是设计者在铁磙子侧面为了说明设计意图的所写的题注
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1通过数次实验发现3m 3m这个规格面积内的片石组合情况与整个建筑墙面的片石组合情况相似。
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2徐子苹,刘少瑜,英国建筑研究所环境评估法BREEAM引介,新建筑,2002.01:3
3生命周期评价是对一种产品或服务系统的整个生命周期“从摇篮到坟墓”中的材料、能源、排放及废弃物进行分析的过程,包括目标确定、清单分析、生命周期影响评价及生命周期解释等4个阶段。
4Forbes McDougall, Peter White, Marina Franke, Peter Hinder著,诸大建,邱寿丰等译,城市固体废弃物综合管理——生命周期的视角,上海:同济大学出版社,2006.11
1不当的回收方式也会造成较差的环境效益。如果到500km外回收一批的屋瓦,汽车在托运过程中会造成污染和交通拥堵,环境效益较差,显然这种回收没有必要;如果这些屋瓦在营建中必不可少,且没有其它货源,那么回收就是必要的。把环境效益与利用成本相比较,将有助于设计者对废旧材料/构件的选择。
2卢永钿,旧建筑资源再利用研究:[硕士论文],天津;天津大学,2009,61
1作者收集的废弃物营建利用的工程案例较多,出于论文的连贯性的考虑,将一些工程案例放在论文附录中。
1Bill Addis, Building with reclaimed components and materials: a design handbook for reuse and recycling,London: Sterling, VA : Earthscan, 2006.36
1Paul Kernan,Design Guide:Salvaged Building Materials in New Construction, Greater Vancouver Regional District, Policy & Planning Department, 2002.01
2统计清单包括:材料统计、抢救的价值、劳动力成本等,所以得出统计分析结果耗时费力。
3史文煜,国外建筑拆解与旧材料再利用研究:[硕士论文],天津;天津大学,2009:9
1Designfor Deconstruction—SEDA Design Guide for Scotland, SEDA 2005
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1为获得更多拆迁收益,拆迁施工单位一般会买下整个待拆建筑。
2《城市建筑垃圾和工程渣上管理规定(修订稿)》
3剩余混凝土是指工程中没有使用掉而多余出来的混凝土,也包括由于某种原因(如天气变化)而暂停施工而未及时使用的混凝土。
4建筑碎料包括凿除、抹灰等产生的旧混凝土、砂浆等矿物材料、以及木材、纸、金属和其他废料等类型。
5房屋装筛装修产生的废料主要有:废钢筋、废铁丝和各种废钢配件、金属管线废料,废竹木、木屑、刨花、各种装饰材料的包装箱、包装袋,散落的砂浆和混凝土、碎砖和碎混凝土块,搬运过程中散落的黄砂、石子和块石等。
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1邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.546
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1邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.549
2邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.549
1邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.550
1邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.551
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3邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.40~41
1陈福广,调整粉煤灰墙材制品发展方向的建议,新型建筑材料,2003.12:17
2陈福广,调整粉煤灰墙材制品发展方向的建议,新型建筑材料,2003.12:17
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1李从典,我国蒸压砖发展现状和前景,新型墙材,2010.1:39~40
2李庆繁,不宜盲目发展粉煤灰“免烧砖”之我见,砖瓦,2006.9:48
3李庆繁,不宜盲目发展粉煤灰“免烧砖”之我见,砖瓦,2006.9:50
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3邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004. 332
4各地煤矸石的化学组成并不相同,表中所列出的是我国煤矸石化学组分的大致范围。邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004. 320
5邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004. 138
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1刘永光,铁尾矿资源化综合利用的发展,现代矿业,2010.2:30
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1韩怀强,蒋挺大,粉煤灰利用技术,北京:化学工业出版社,2001.70
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5韩少杰,中密度纤维板生产工艺纵横谈,中国人造板,2007.7:231Keith Moskow,Sustainable facilities greendesign,construction,andoperation,NewYorkMcGraw-Hill,c2008.952孙向远,建材工业利用废弃物技术标准体系,北京:中国建材工业出版社,2010.62
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5沈荣熹,我国硅钙板/纤维水泥板行业可持续发展的探讨,混凝土世界,2010.02:57
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2邹惟前,邹箐,利用固体废弃物生产新型建筑材料——配方、生产技术、应用,北京:化学工业出版社,2004.269~270
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1李庆繁,宋波,发展煤矸石烧结砖存在的问题及经验教训,新型墙材,2009.1:27
1张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.255
2粉煤灰的形态效应可改善混合材的性能,提高其可泵性与可注性。
3粉煤灰中的微珠相当于活泼的纳米材料,能明显地改善和增强混合材的结构强度,提高其匀质性和致密性。
4孙伟,杨溢,粉煤灰三大效应在岩体注浆加固中的应用分析,云南冶金,2008.6:6
5谷林涛,粉煤灰在复合地基桩中的应用,建筑技术,2004.3:168
1谷林涛,粉煤灰在复合地基桩中的应用,建筑技术,2004.3:168
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1申峻峰,粉煤灰、水库淤积物和污水沉淀物来改良砂质贫瘠土壤植树种草的研究——以内蒙古包头实验区为例:[博士论文],北京;中国地质大学,2002:74
2霍晓君,配施粉煤灰等三种废弃物改良包头砂化土壤生态特性研究:[博士论文],北京;中国地质大学,2006:117
3霍晓君,配施粉煤灰等三种废弃物改良包头砂化土壤生态特性研究:[博士论文],北京;中国地质大学,2006:113
4宋雅竹,工业垃圾景观化方法[硕士论文]:天津;天津大学,2009.5:30
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3郑俊杰,地基处理技术,武汉:华中科技大学出版社,2004. 241
4郑俊杰,地基处理技术,武汉:华中科技大学出版社,2004. 38
5以工程为对象,工艺为核心,运用系统工程原理,把技术与工程管理相结合,经工程实践形成的综合配套的施工方法。
6张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.4
7谷林涛,粉煤灰在复合地基桩中的应用,建筑技术,2004.3:168
1(美)Steven G. Whisenant,受损自然生境修复学(赵忠等译),北京:科学出版社,2008.13
1张光碧,建筑材料,北京:中国电力出版社,2006.3
2张光碧,建筑材料,北京:中国电力出版社,2006.4
3化学组成指构成材料的基本化学元素或化合物的种类和数量。
4矿物组成指构成材料的矿物种类和数量。
5材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相。
6材料的构造是指材料的宏观组织状况。
1土工布又称土工织物,它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料,具有优秀的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。
2Andrea Oppenheimer Dean, Rural Studio, New York: Princeton Architecture Press, 2002. 97
1张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.305
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1毛刚,生态视野西南高海拔山区聚落与建筑,南京:东南大学出版社,2003.231
2与土建产生土不同,工程废土中含有较多杂质,必须经过适当的处理后才能用于工程营建。
3张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.2
4张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.3
5表1~5为作者整理自《产业废弃物在土建工程中的再利用》,北京:人民交通出版社,2006.3
1张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.306
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1王智威,废弃混凝土再生利用的经济性分析及产业链构造,混凝土,2007.4:104
2张风祥等,产业废弃物在土建工程中的再利用,北京:人民交通出版社,2006.309
3此为对最大粒径为2mm的废旧轮胎粉体实验的出的结果,其干密度在捣实92次以后大致为0.65~0.678t/m
3,渗水系数大致为110-2m/s左右。
1赵景联,环境修复原理与技术,北京:化学工业出版社,2006.36
1赵景联,环境修复原理与技术,北京:化学工业出版社,2006.38~39
2赵景联,环境修复原理与技术,北京:化学工业出版社,2006.36
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1(美)Steven G. Whisenant,受损自然生境修复学(赵忠等译),北京:科学出版社,2008.50
2清洁气体法是将排出的臭气通过装有水、海水、酸和碱等的清洁塔将其吸收。
3通过臭氧的强氧化能力和臭氧的屏蔽作用对臭气处理。
1采用熟料堆肥除臭或施用熟料肥的土壤除臭。
2赵景联,环境修复原理与技术,北京:化学工业出版社,2006.74
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1这是设计者在铁磙子侧面为了说明设计意图的所写的题注
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1通过数次实验发现3m 3m这个规格面积内的片石组合情况与整个建筑墙面的片石组合情况相似。
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