廢混凝土再生集料在公路工程中的應用分析

劉純玲

（臨沂市公路事業發展中心蒙陰縣中心，山東臨沂 276200）

0 引言

混凝土路面達到設計使用年限或在其他因素的作用下而出現局部破壞，需要重新修建時，常規做法是挖除廢混凝土面層，按照相關規程修補基層后再行鋪筑。而挖除的廢混凝土作為建筑垃圾被棄用會污染環境，并且運輸及處理廢混凝土時也會耗用大量的人力、財力等，以致在路基重建時很難取得理想的經濟及社會效益。沖擊壓實、碎石化處理廢混凝土盡管能實現資源再生利用與環保，但這種做法不適用于街道化嚴重、兩側民房密集分布及無法過多抬高路面標高的路段[1]。對廢混凝土路面板塊進行破碎處理后再行軋制加工，獲得再生集料用在基層鋪筑領域是一個全新思路。

1 工程概況

B 城高速公路設計車速100km/h，雙向四車道，平曲半徑最小1000m，縱坡最大為3.0%，路基全寬28m，符合當前高速公路的設計要求。但因近些年車流量劇增，路段交通運輸量持續增加，為了達到運輸要求，急需對該公路進行改擴建處理。因原路段應用的是混凝土路面，改擴建現場施工中會生成大量的廢混凝土廢料，為了實現對廢物的循環應用，落實環保理念，減少建筑垃圾的生成量，決定對廢混凝土進行再生利用，用在該公路路面半剛性基層的施工方面。

2 廢混凝土再生集料的加工工藝

廢混凝土再生集料的加工設備及工藝和天然集料的基本相同，包括顎式破碎機、給料器、振動篩及相關運輸用設備等，結合每日生產量的多少及經濟性等方面的要求選擇型號適宜的設備，工藝流程見圖1[2]。

圖1 再生集料加工的工藝流程

事前制訂好再生集料的加工方案，專人專項負責，嚴格按照規程進行操作。要格外注意以下幾點問題。

其一，用鑿巖機鑿碎舊路面混凝土板塊，破碎處理時嚴控鑿巖機下鑿深度，鑿巖機鑿到板塊全厚2/3左右時，啟用反鏟式挖掘機撬挖并集中堆放，以規避鑿巖機破壞原路基的結構層。

其二，當發現進料出現堵塞情況時，要快速用特制鐵鉤予以疏通，不可出現用手搬動進料口板塊的行為。

其三，破碎機連續兩次破碎處理廢混凝土后，通過給料機進入篩分斗，篩分斗由上至下被分為3 層，篩孔大小有31.5mm、9.5mm、4.75mm，過篩所得的石料分別被整合到1#、2#與4#料斗倉，再用3 輛拖拉機分別裝載運送，3 個料倉堆放。

其四，每日定時篩分和測定軋制的1#、2#與4#料，其中1#、2#料的含泥灰量較高，可以用水沖洗，嚴控各個料斗倉的出料質量，精準計量出料比例，確保1#、2#料的出料總量均高于出料總量的60%。

結合試生產的出料狀況，按照表1 的規定控制工程現實生產中各組料的出料粒徑范疇及粉塵含量[3]。

表1 加工所得再生集料粒徑范圍及質量要求

嚴格按照現行技術規范、試驗規程的指標要求等控制生產所得集料的質量，質量指標要求和天然集料保持一致。

3 再生集料的施工工藝

3.1 施工前的準備工作

3.1.1 檢測驗收路基頂層

按規程對準備竣工的路基頂層進行質檢驗收，測出路基主要性能指標，有壓實度、平整度、最大彎沉量等，保證其滿足項目改擴建要求，監理及施工單位簽字確認，隨后方可組織路基施工活動。

對于路基已經檢測驗收后在多種因素制約下而不能正常開工，比如突遭暴雨，則一定要天晴時進行復檢，重新碾壓不合格的位置。如果探查到路基土表面松散度增加或過于干燥，則要進行灑水處理，確保碾壓后能抵達設計的密實度，復檢確認合格后才可以組織路基施工作業。

3.1.2 準備機械設備和儀器

開工前按照規程保養好公路改擴建施工所需的設備，并配齊試機的配件。對于攪拌機要檢查不同構件之間連接的緊固度、轉動部件的靈敏性及配料機斗門的啟閉狀況等。

開工前配齊路基所需的質檢儀器，包括3.0m 直尺、壓實度檢測儀及水準儀等。

3.1.3 測量掛線

在施工路段路基上每間隔10.0m 建立一個中線樁，并于中線樁處安置好外邊樁與中邊樁，撒白灰以標記邊緣線，以此為據更精準地確定現場施工寬度，結合外邊樁與中邊樁布置情況設定高程，聯合使用懸掛鋼絲基準線控制縱斷高程。

在公路左右兩側安置基準線，可以選擇φ2.0mm鋼絲作為基準線，在公路中間部位按照掛線高程穩妥地安置好鋁合金滑竿用作移動基準線，相鄰兩個立柱的間距為10.0m，立柱和鋪筑邊線相距30.0cm，按照設計高程上浮10.0cm 懸吊基準線，控制基準線拉力≥800.0kN，下垂≥1.0mm，以此為據更加合理地確定攤鋪機縱橫坡度，現場放出基準線后，要指派專人進行復測與管理，以規避在外力因素作用下局部受損的情況，最大限度地增加基準線的精準度。

3.2 拌和級配碎石

該改擴建項目施工期間集中拌和廢混凝土再生集料。先嚴格檢查不同規格石料級配構成情況，規避局部變異情況，測出石料的含水率，確保其滿足最佳含水量要求。嚴格按照配合比組織攪拌作業，定時檢測供料運輸帶的供料情況，專人檢測成品料，通過抽檢方式檢查樣品，確保成品料的外觀及質量均符合設計要求。需要特別注意的是，若攪拌站生產期間觀察發現局部混合料異常，要第一時間停機查明原因，清除劣質材料，確保混合料整體攪拌的均勻性。

3.3 攤鋪級配碎石

自卸車輛運送級配碎石，如果物料運輸時間段內存在自然光照過于強烈、高溫或大風等氣候條件，要給運輸車加蓋帆布，減少級配碎石水分散發、流失量。為了減少或規避局部裝料的離析情況，要求自卸車輛按照“前—后—中—前—后”順序裝料，卸料時要指派專人全程。

該公路路基改擴建工程的松鋪系數初步設置為1.25。取路段前50.0m 作為試驗段，測定試驗路段攤鋪前、攤鋪后、復壓后的標高，確定真實的松鋪系數，以此為據調整松鋪厚度。兩臺攤鋪機以梯隊形式進行攤鋪，前后錯距離以30.0m 為宜，相鄰攤鋪軌道重疊寬度控制在10.0～30.0cm 范圍內。攤鋪作業期間運料車處于攤鋪機前60.0cm 處緩慢卸料，攤鋪機做攤鋪處理，卸料完畢后運料車即可離場，再組織另一輛運料車接替卸料，達到邊卸邊鋪，攤鋪機攤鋪速度2.0～2.5m/min，對于攤鋪完的路段，技術人員要盡快檢測其厚度、高程及橫坡等，若不滿足項目設計要求時，則要盡早進行返工修整處理，將出現離析的粗細集料剔除干凈[4]。該工程采用分段式碾壓方案，即初壓、復壓、終壓，使用雙鋼輪、單鋼輪振動及膠輪壓路裝置。

4 碎石層的施工質控措施

4.1 壓實度

在工程路基現場施工中，一定要確保廢混凝土再生集料現場碾壓的充分性，才能使其綜合性能達到要求。根據現行規范，路基壓實度≥97.0%。該工程用雙鋼輪、單鋼輪、膠輪壓路機進行多次組合式振壓，壓實度基本滿足工程設計及規范要求。

4.2 含水量

4.2.1 拌和場含水量的管控

集中拌和再生集料時，要檢測各個規則石料的含水率，結合測定結果科學調整配合比，增減混合集料的用水量，進而確保現場攤鋪再生集料時能保持最佳含水率。

4.2.2 施工過程中含水量的管控

現場攤鋪作業完工后即可測定含水量，當再生集料維持最佳含水率時，方能取得預期的壓實效果。當集料含水率較大時，要自然風干后再行碾壓作業；而若含水率過低，則要先行補水，而后碾壓。

4.3 檢驗碎石混合料的級配

由拌和站出料口和運輸車內進行取樣檢測級配，分析試樣以判斷其級配的準確性，若其和級配設計要求有出入時，則要重新調整各規格石料的占比。

在攤鋪工序完成后未進行碾壓施工前，取適量集料作為樣品進行測試分析，明確其是否發生離析問題。如果發現級配明顯超限，則要有針對性地調整后續碾壓工藝。

5 廢混凝土再生集料在公路工程中應用的可行性分析

5.1 施工工藝

廢混凝土再生集料的現場施工活動主要由以下幾個步驟構成：清除現場路面雜物—運送到集料加工場—集料加工—集料攤鋪、碾壓。實際施工時要組織重型設備執行現場路面清除任務；運輸階段基本上不會出現問題；集料加工較為簡單，只許在加工場內配備石料破碎機、篩分機等均能制造出符合公路級配要求的集料；嚴格按照設計要求執行攤鋪、碾壓作業。此外，混凝土材料的硬度一般低于石料，故而，破損處理廢混凝土面板時不會對機械設備提出較高要求，也可以結合現實工程的建設需要，組裝出適用于破碎混凝土面板的專用機具。

5.2 經濟效益

如果丟棄廢混凝土，則會浪費掉大量的人力、物力資源，并且公路路基修復、重建時開采新材料會使建設成本顯著增加，浪費很多環境資源。而合理應用廢混凝土再生集料會帶來可觀的經濟效益。

另外，在城區附近，再生利用廢混凝土還可以由道路基礎建設逐漸推廣至房建領域，因地制宜，盡可能做到就地取材，最大限度地提高各類物資的利用度，這種舉措也有助于創造出更理想的經濟及社會效益。

5.3 再生集料的性能指標

5.3.1 廢混凝土再生集料的性質

經試驗檢測，該公路工程所用的廢混凝土再生集料含泥量1.8%，粗集料的針片狀含量11.3%，壓碎值14.4%，碎石壓碎值9.7%，可見廢混凝土再生集料的強度低于碎石強度。但是以上指標已經能符合混凝土路面基層的質量要求。廢混凝土再生集料的吸水性在碎石集料之上，雖然其會對配制的混凝土工作性產生一定影響，但有助于提高混凝土的強度。

5.3.2 再生集料與碎石集料制成的混凝土對比

工作性的對比：在集中拌制過程中探查到，由廢混凝土再生集料配置而成的混凝土工作性能略遜色于碎石集料，其歸咎于再生集料自身的吸水率偏高。但通過標準試驗檢測發現，其工作性能還是能滿足普通結構澆筑施工時對混凝土工作性提出的要求。在澆筑大體積混凝土構筑物時，可以摻拌適量外加劑的形式去改善工作性，通過這種方式克服因再生集料吸水率偏高而引起局部開裂的問題。

強度的對比：在相同條件下養護由廢混凝土再生集料與碎石集料制成的混凝土試件，抵達相應齡期時進行強度測試。取一組代表性較強的數據作出如下對比，見表2[5]。

表2 兩者強度的對比

綜合對比表2 數據，可見由廢混凝土再生集料制得的混凝土抗折、抗壓強度均高于碎石集料拌制的混凝土，由此可以推斷廢混凝土再生集料配制的混凝土完全符合公路工程施工中對混凝土強度提出的要求。

6 結語

在混凝土改擴建項目中會生成大量的廢混凝土，怎樣有效應用廢混凝土是當前迫切需要處理的問題。本文以B 城高速公路改擴建工程作為案例，較為系統地研究了廢混凝土再生集料在路面基層施工領域中的應用情況，總結了再生集料的施工工藝及質控辦法，希望對廢混凝土再生集料在相同或相似基建項目施工中的應用能帶來一些幫助。