建筑垃圾再生材料在道路基層中的應(yīng)用研究

郭慧敏

（山西工程科技職業(yè)大學(xué)，山西 晉中 030619）

建筑建設(shè)、拆除等環(huán)節(jié)將產(chǎn)生一定量的廢料，其對(duì)于建筑本身而言并無(wú)利用價(jià)值，但若直接丟棄，不僅未發(fā)揮資源的應(yīng)用價(jià)值，還將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞性影響。為此，將建筑廢料應(yīng)用于某些特定的建設(shè)場(chǎng)景中成為重要的突破口，現(xiàn)階段，其在道路基層中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)正逐步顯現(xiàn)。為了充分發(fā)揮建筑垃圾的利用價(jià)值，需要以可行的方法將其加工為再生材料，再進(jìn)行合理應(yīng)用。

1 建筑垃圾再生材料在道路基層中的應(yīng)用價(jià)值

建筑垃圾的規(guī)模較大，在對(duì)其采取處理措施時(shí)，普遍以露天堆放、直接填埋等粗放化的方法為主，存在污染環(huán)境、占用土地等弊端。在可持續(xù)發(fā)展理念的倡導(dǎo)下，如何提高建筑垃圾的利用價(jià)值至關(guān)重要，需要以科學(xué)可行的方法改良建筑垃圾，使其成為可滿足某些工程施工要求的再生材料，進(jìn)而提高材料的利用率，達(dá)到保質(zhì)增效的效果。

（1）建筑垃圾正在“侵占”城市，若以可行的方法利用建筑垃圾，可有效減少因垃圾堆放占用的土地面積，同時(shí)，也可在一定程度上抑制建筑粉塵（體現(xiàn)在清運(yùn)、堆放等環(huán)節(jié)），進(jìn)而優(yōu)化人類生存環(huán)境。

（2）經(jīng)過(guò)某些工藝改良后，將建筑垃圾投入公路建設(shè)中，可減少新增材料的用量，緩解資源緊缺的局面，也能夠減少新材料生產(chǎn)階段二氧化碳、粉塵的含量。

（3）從資源、能源的角度來(lái)看，在掌握建筑垃圾的實(shí)際特性后，做合理的再生利用，可替代部分水泥、碎石材料，或是可以用于再生集料的生產(chǎn)，可有效減少諸如黏土、碎石等資源用量，緩解建筑材料的供需矛盾，有助于實(shí)現(xiàn)建筑垃圾效益最大化的目標(biāo)。

（4）建筑垃圾對(duì)堆放場(chǎng)所的土壤、地下水均有不同程度的影響，環(huán)境污染問(wèn)題會(huì)因此加劇。

（5）從經(jīng)濟(jì)效益層面來(lái)看，若能夠妥善利用建筑垃圾，可減少工程建設(shè)成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠減少建筑垃圾堆放管理方面的費(fèi)用。每循環(huán)利用100萬(wàn)t建筑垃圾，其產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效益極為突出，CO2、SO2的排放量分別可減少80萬(wàn)t、0.9萬(wàn)t，同時(shí)能夠減少建筑垃圾堆放對(duì)土體的占用量（通常可減少150畝左右），且可削弱建筑垃圾對(duì)空氣、水文等環(huán)境因素的影響。反之，若隨意堆放建筑垃圾，除了增加成本、影響環(huán)境外，還有可能由于堆放量過(guò)多而崩塌，隨之誘發(fā)安全事故。

（6）社會(huì)層面來(lái)看，建筑垃圾的合理化應(yīng)用正逐步走向產(chǎn)業(yè)化，可提供豐富的就業(yè)崗位，能夠有效緩解就業(yè)壓力偏大的現(xiàn)狀。

（7）以建筑垃圾磚粉為主體材料，按特定的比例與工業(yè)廢渣混合后，可顯著提升復(fù)合材料的活性，若配制得當(dāng)，可在不影響施工質(zhì)量的前提下，減少水泥的用量，產(chǎn)生的附加值更為可觀。

建筑垃圾再生利用可充分發(fā)揮出建筑垃圾的應(yīng)用價(jià)值，有助于擺脫工程建設(shè)過(guò)度依賴水泥的局面，甚至成為解決不可再生資源緊缺問(wèn)題的重要方式之一。建筑垃圾復(fù)合材料作為現(xiàn)階段極具代表性的再生材料，其應(yīng)用前景廣闊，也是工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)資源效用最大化目標(biāo)的關(guān)鍵途徑。

2 道路基層材料的性能要求

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)更加頻繁，居民的出行頻率也有所提高，交通基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)當(dāng)滿足人們對(duì)安全、質(zhì)量、效率等方面的要求。基層是路面的重要承重層，投入至該結(jié)構(gòu)中的材料應(yīng)具有良好的性能。

2.1 強(qiáng)度和剛度

從結(jié)構(gòu)分布關(guān)系來(lái)看，基層位于面層下方，車輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的荷載將經(jīng)由面層傳遞至基層，因此，要求基層材料有足夠的強(qiáng)度，確保在行車荷載的作用下仍維持穩(wěn)定，不出現(xiàn)大幅度變形、疲勞彎拉破壞現(xiàn)象。

2.2 水穩(wěn)定性和抗凍融能力

水會(huì)滲透至道路基層，且部分水聚積在基層和面層之間，隨著道路使用時(shí)間的延長(zhǎng)，兩層間聚積的水量增加，基層長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)的狀態(tài)，可能會(huì)誘發(fā)水損害問(wèn)題。因此，基層材料應(yīng)有足夠的水穩(wěn)定性，確保在潮濕狀態(tài)下依然可以維持正常狀態(tài)（強(qiáng)度和剛度均良好）。此外，冬季氣溫較低，所用的基層材料還需具備抗凍融循環(huán)的性能。

2.3 抗沖刷能力

道路車流量普遍較大，行車荷載對(duì)道路的作用力較強(qiáng)，使存在面層與基層間的水在外部作用下產(chǎn)生較強(qiáng)的壓力，此時(shí)其具有沖刷作用，會(huì)導(dǎo)致0.075mm以下的細(xì)集料大量流失。長(zhǎng)此以往，沖刷量逐步增加，可見(jiàn)局部產(chǎn)生裂縫，車輛行駛于該處時(shí)，道路內(nèi)的漿體被擠出，即存在唧漿病害。針對(duì)該問(wèn)題，在道路基層施工中，要求所用材料具有足夠的抗沖刷能力。

2.4 抗開(kāi)裂能力

受溫、濕度變化的影響，基層內(nèi)部存在拉應(yīng)變，若影響程度較深，導(dǎo)致其超過(guò)材料的最大拉應(yīng)變，將顯現(xiàn)出裂縫病害，并且此類裂縫的影響范圍較大，會(huì)反射至面層，嚴(yán)重影響道路結(jié)構(gòu)的完整性。以瀝青路面為例，在基層開(kāi)裂的情況下，則容易產(chǎn)生路面反射裂縫。為此，需要合理優(yōu)化基層材料的配合比，正確搭配各類材料，發(fā)揮抗收縮性能優(yōu)勢(shì)。

2.5 抗疲勞性能

對(duì)于半剛性基層材料，在使用過(guò)程中將受到車輛荷載的反復(fù)作用，同時(shí)，受外界環(huán)境溫度、濕度影響，基層強(qiáng)度會(huì)有所降低，而相比于抗彎拉強(qiáng)度而言，若彎拉應(yīng)力超值，將導(dǎo)致基層受損，出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂現(xiàn)象。因此，在基層材料選擇的過(guò)程中，要充分考慮材料在抗疲勞破壞方面的性能，以抵御外界的不良影響。

3 建筑垃圾的類別及處理流程

3.1 建筑垃圾的類別

建筑垃圾的分類方法較多，按照來(lái)源分類，建筑垃圾主要有五類，即土地開(kāi)挖、道路開(kāi)挖、建筑施工、建材生產(chǎn)、舊建筑拆除；按可利用性分類，主要包含金屬類建筑固廢、有機(jī)類可再生利用建筑固廢等；按照物理成分分類，包含廢混凝土、廢砂石、棄土等。

顯然，建筑垃圾的成分較多，復(fù)雜度較高，并非所有建筑垃圾均具備再利用的價(jià)值。對(duì)于道路工程建設(shè)領(lǐng)域而言，建筑垃圾需要滿足有機(jī)質(zhì)含量不大于5%、腐殖質(zhì)含量不大于5%、不摻雜生活垃圾、不摻雜樹(shù)根等多項(xiàng)要求。因此，在使用前需要有效檢測(cè)，從組成材料、含量多個(gè)方面做系統(tǒng)性的分析，準(zhǔn)確判斷建筑垃圾是否具備可利用的價(jià)值。針對(duì)不可直接應(yīng)用的二級(jí)建筑垃圾，需要按比例摻入適量水泥或其他材料，經(jīng)過(guò)改良后，提高建筑垃圾的性能，再將其投入使用。

3.2 建筑垃圾的處理流程

基本流程：破碎→剔除金屬物料→對(duì)磚塊、混凝土塊分類→剔除輕質(zhì)物料→篩分。在處理建筑垃圾時(shí)，需適時(shí)以噴水的方法除塵，以相對(duì)環(huán)保的方式獲得滿足道路基層施工所需的建筑材料。在路基填筑環(huán)節(jié)，其對(duì)填料最大粒徑的要求是不超過(guò)100mm，因此，在處理建筑垃圾時(shí)，需要考慮此項(xiàng)要求，如對(duì)粒徑較大的建筑垃圾做破碎處理。

4 建筑垃圾在道路基層中的應(yīng)用

4.1 基本要求

（1）為給正式施工提供引導(dǎo)，提前組織試驗(yàn)，確定最具可行性的施工工藝。考慮試驗(yàn)結(jié)果的可靠性要求，試驗(yàn)段長(zhǎng)度至少達(dá)到200m，條件允許時(shí)適當(dāng)加長(zhǎng)。

（2）對(duì)于填筑到位的水泥穩(wěn)定再生級(jí)配集料，需及時(shí)安排碾壓作業(yè)，通常需在2h內(nèi)完成，使該類材料有效成型。

（3）部分施工路段偏潮濕時(shí)，需采取排水措施，避免現(xiàn)場(chǎng)形成積水，以便給再生集料的應(yīng)用創(chuàng)設(shè)良好的條件。

（4）在再生集料施工中，需要嚴(yán)格控制此類材料結(jié)構(gòu)層的壓實(shí)厚度，最小需達(dá)到100mm，最大不超過(guò)200mm，即控制在兩者之間。

4.2 拌和

（1）有效保證再生粗集料的均勻性，以便高效拌和。設(shè)備可選用穩(wěn)定土振動(dòng)攪拌機(jī)，在攪拌過(guò)程中適當(dāng)施加振動(dòng)。為提高材料用量的準(zhǔn)確性，在料倉(cāng)處配套電子秤，精度±2%。拌和期間，振動(dòng)頻率不小于157rad/s。

（2）加強(qiáng)對(duì)水泥、水各類原材料用量的監(jiān)測(cè)與控制，保證材料用量的合理性。經(jīng)過(guò)拌和后，用四分法縮分取樣，基于實(shí)測(cè)結(jié)果靈活調(diào)整生產(chǎn)配合比。全面記錄拌和期間的各項(xiàng)參數(shù)，具體涉及到材料用量、拌和時(shí)間等。含水量是重點(diǎn)控制指標(biāo)，需以試驗(yàn)段施工結(jié)果為主要參考，結(jié)合實(shí)際情況做小幅度調(diào)整，保證含水量的合理性（要求該值在最佳含水量的±2%以內(nèi)）。

4.3 運(yùn)輸

綜合考慮運(yùn)距、材料生產(chǎn)能力、現(xiàn)場(chǎng)攤鋪速度，確定合適的運(yùn)輸車輛，保證數(shù)量的合理性。裝料前，先仔細(xì)清理車廂，避免雜物附著；按照“品”字形的方式分多次有序裝料，而后采取覆蓋措施，一方面，避免外界環(huán)境因素影響材料的質(zhì)量；另一方面，避免因材料灑落，導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)缆肥芪廴尽＿\(yùn)輸期間，車輛盡可能保持勻速運(yùn)行狀態(tài)，不可急剎車或猛烈調(diào)頭，否則易導(dǎo)致混合料離析。對(duì)比分析材料的初凝時(shí)間、容許延遲時(shí)間，取其中的較短者作為施工控制時(shí)間。對(duì)于運(yùn)輸時(shí)間超出許可值的水泥穩(wěn)定級(jí)配集料，不具備使用的價(jià)值，應(yīng)視為廢料處理。

4.4 攤鋪

（1）機(jī)械攤鋪，速度控制在1.0～2.5m/min，盡可能做到勻速攤鋪，同時(shí)遵循連續(xù)性原則，非必要不中斷。螺旋分料器持續(xù)旋轉(zhuǎn)送料，具體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度根據(jù)攤鋪速度而定，保證兩項(xiàng)參數(shù)的均衡性。兩側(cè)邊緣處必須有足夠的混合料，因此，在布料時(shí)需予以充分關(guān)注。攤鋪機(jī)自帶自動(dòng)找平裝置，結(jié)合前期已經(jīng)設(shè)置到位的兩側(cè)基準(zhǔn)控制線，精細(xì)化找平。松鋪系數(shù)以1.25～1.40較為合適，若采取人工攤鋪的方法，可適當(dāng)增加，即1.40～1.50。

（2）道路幅寬較大時(shí)，安排兩臺(tái)攤鋪機(jī)，實(shí)施梯隊(duì)聯(lián)合作業(yè)的模式，前后距離控制在5～10m，各自按照特定的速度勻速運(yùn)行。若由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制不具備應(yīng)用平地機(jī)的條件時(shí)，可調(diào)整為人工掛線找平的方法。加強(qiáng)對(duì)各層松鋪厚度的檢測(cè)與控制，要求層厚保持一致。整形階段，適當(dāng)將高處的集料刮出路外，同時(shí)，不可出現(xiàn)粗、細(xì)集料離析問(wèn)題。經(jīng)過(guò)整形后，保證被處理的區(qū)域可形成工程要求的坡度和路拱，且各部位的接縫必須有足夠的平整性。經(jīng)過(guò)攤鋪后，加強(qiáng)防護(hù)，禁止除壓路機(jī)外的任何機(jī)械設(shè)備進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，否則將影響施工效果。

4.5 碾壓

再生集料的碾壓作業(yè)方案見(jiàn)表1。

表1 再生集料碾壓方案

（1）壓路機(jī)操作人員嚴(yán)格聽(tīng)從指揮，合理操作壓路機(jī)，禁止在正碾壓或已經(jīng)結(jié)束的路段掉頭、急剎車，否則會(huì)破壞表面的完整性。碾壓前，根據(jù)攤鋪情況適量灑水；碾壓期間，需要密切關(guān)注水泥穩(wěn)定再生集料的表面狀態(tài)，應(yīng)保持濕潤(rùn)，否則需適時(shí)補(bǔ)灑。

（2）碾壓期間若遇到起皮、松散問(wèn)題，及時(shí)翻開(kāi)并拌和。在水泥初凝前將碾壓工作落實(shí)到位，要求平整度、壓實(shí)度均滿足要求。碾壓結(jié)束前，用平地機(jī)終平，要求路拱和超高均滿足要求。視現(xiàn)場(chǎng)情況適度整平，形成滿足施工要求的坡度和路拱，施工路段的各接縫部位必須具有順直、平整的特點(diǎn)。針對(duì)檢查井，以及各類構(gòu)筑物的周邊區(qū)域，為保證設(shè)施的完整性，可用小型機(jī)械夯擊。局部低洼時(shí)，不再額外安排找補(bǔ)，而是在下一層施工時(shí)擇機(jī)處理。

4.6 施工縫的處理

（1）經(jīng)過(guò)碾壓處理后，檢查碾壓段的末端，掌握具體的平整度、厚度數(shù)據(jù)。檢查工具可選用3m直尺，由專員操作。在末端垂直路中線拉線，以此為基準(zhǔn)，安排專門的施工人員刨除末端的集料，設(shè)置為垂直面，確認(rèn)無(wú)誤后，覆蓋塑料薄膜。

（2）二次施工前，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作：以灑水的方式潤(rùn)濕上一次切成的立茬部位，待該處保持濕潤(rùn)后，刷水泥素漿；在前述基礎(chǔ)上，用適量水泥穩(wěn)定再生級(jí)配集料修整，直至該處保持平整、順直的狀態(tài)為止。

4.7 養(yǎng)護(hù)

經(jīng)過(guò)對(duì)底基層、基層的碾壓處理后，安排質(zhì)量檢查，若無(wú)誤則及時(shí)進(jìn)入養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為7d，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣候條件而定。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中適當(dāng)灑水，使再生集料表面保持濕潤(rùn)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，封閉交通，任何無(wú)關(guān)設(shè)備均不可入場(chǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，以合理的方法利用建筑垃圾進(jìn)行道路基層施工后，可起到保護(hù)環(huán)境、減少資源浪費(fèi)、提高經(jīng)濟(jì)效益等多重作用，但其應(yīng)用要點(diǎn)較多，需要保證各處細(xì)節(jié)的施工質(zhì)量，工程人員必須有效把控。