固體建筑拆遷廢棄物資源循環綜合利用技術研究

關鍵詞：高速公路；筑基材料；建筑廢渣；環境影響因子；工程示范

中圖分類號：X705 文獻標志碼：A

前言

開展綠色公路示范工程的創建，是貫徹落實五大發展理念，貫徹落實科技強國、質量強國、生態文明建設要求，踐行交通強國建設戰略等國家戰略的需要。花都至東莞高速公路項目處于路網規劃多，立交、管線布設密集城區，土地資源緊張，交通安全風險大，迫切需要貫徹落實綠色公路建設及智慧發展等要求。

由于石灰石資源的不可再生性，石灰和水泥資源的替代就成為新材料學科所關注的話題。路基修筑需要的回填材料應因地制宜，并考慮消納固廢為主，提高資源的循環和綜合利用率。建筑固廢主要來源于土建拆除的廢棄物，磚渣和混凝土孔隙較大、干密度較小導致吸水率高，不穩定。在利用建筑固廢進行路基修筑時，還要考慮重有害物質遷移的風險，油漆、涂料、隔層以及廢棄的電線電纜等物質中多含有重金屬、防腐劑以及阻燃劑等。關于建筑廢棄物帶來的環境風險，以及污染遷移特性研究不多，原因可能為該類材料最終以固定化形式存在，而以磚石為主的填料往往可以忽略污染物下滲風險，但仍然無法忽視對環境的影響。此研究是綜合了前度理論和試驗研究的成果，實踐了建筑固廢在城市高速公路路基修筑中的應用，全面評估了各種建筑肥料的環境風險，并提出了降低有害物遷移的建議。

1固廢循環利用實踐

1.1不同建筑廢料中重金屬評估

利用建筑廢棄物作為材料最大的問題是固廢成分復雜性會導致最終填充的不穩定性，廢棄物含水泥、磚塊、鋼筋等成分，需去雜質。采用固定鄂式粉碎機，將建筑固廢進行深度破碎，并根據路基建設要求進行一定尺寸的篩分。建筑廢物中的可轉移污染物主要是鋅、鉻、鎘、鉛、銅、砷、鋇，這些重金屬元素都是土壤污染的限制因子。降雨是導致重金屬遷移的主要因素，在評價風險遷移時主要考慮降雨導致下滲水中的重金屬含量。

對此研究中收集到的建筑廢棄材料進行采集和初步分選，按照《工業固廢采樣制樣技術規范》（HJ/T 20-1998），此研究所獲得的建筑廢物主要是混凝土塊，占到41%；其次是廢磚塊，占比為32%；砂漿泥塊占比為10%；瓷磚塊占7%；金屬廢料占比為6%；其他材料占4%。

不同材質中重金屬的含量差異較大，其中，Zn是含量較高的重金屬，經檢測，廢棄磚塊和瓷磚中的Zn含量較高，其次是Pb、Cu含量，Cd的含量總體較低，但仍然高于原土，原土中Cr的含量本底值較高，遠高于建筑廢料中的重金屬含量。混凝土塊是廢棄物中占比最大的，而其中的各項指標相對較低，Zn含量為24.5mg/kg，Pb含量為10.6mg/kg，Cu含量為7.3 mg/kg，Cd含量為0.52mg/kg，均為土壤安全范圍值，而各項指標含量較高的廢磚塊中Zn含量為101.2mg/kg，Pb含量為81.9mg/kg，Cu含量為29.2mg/kg，Cd含量為0.52mg/kg，也未超出使用限制，總體來說較為安全。

1.2粉碎后堆存物對環境的影響

將建筑廢料全部混合，經過粉碎篩分，得到三種顆粒大小混合的廢料材料，塑性為19.3，低于建筑行業標準26，承載比為152.34，遠高于行業標準規定的30%，完全滿足作為公路建材的標準。將建筑固廢粉碎后顆粒直接進行堆存淋洗實驗（以本地全年以及最大降水量為依據），以探究其是否可能影響地表水。經檢測，除了總磷含量為國家地表水II類指標，其他重金屬含量均低于地表I類水指標，短期堆存無環境風險。大顆粒和小顆粒中總磷含量較低，而中顆粒中總磷含量較高。總體來說，混合使用，滲濾液對環境風險較小。（見表1）

1.3壓實后對環境的影響

CBR是加州承載比，是評價路基強度的重要指標以及路基填料選擇的重要依據。通過對不同級配的建筑固廢進行CBR實驗，分別控制路床、上路基和下路基壓實度達到96%、93%和90%。為了更好的表征材料性能，本實驗利用中等顆粒進行，在相同灌入量下（2.5 mm和5 mm），比較三個不同部位的CBR指數。

根據《公路土工試驗規程》（JTG 3430-2020）要求，需要比較2.5 mm和5mm灌入量時的CBR能夠達到的最大值，結果表明，壓實度與CBR值和膨脹量成正比，當壓實度為96%時，CBR值達到143.45，相比壓實度為93%時提高了50%，可見對CBR貢獻最大的是壓實率。由于磚渣屬于骨架結構的材料，壓實之后，顆粒發生變化，含水率相應發生變化，但吸水對于骨架的影響并不大，因此膨脹平均值沒有明顯的變化。（見表2）

壓實后檢測不同區位下滲液對環境的影響，總磷、砷、汞、硒、銅、鋅、鉛、鎘、鐵、錳的含量均低于地表Ⅰ類水的標準，壓實可以顯著降低滲濾液中環境影響因素的含量。無環境影響風險。（見表3）

2工程實踐

基于實驗室實驗結果，此項目最終選用大顆粒和中顆粒的建筑磚渣作為路基筑基材料進行工程實踐。在項目仙村北立交AKO+095～AKO+200軟基段利用建筑廢棄物進行軟基換填試驗段施工，總結利用建筑廢棄物進行軟基換填施工工藝，根據試驗路結果，指導后續采用建筑廢棄物進行軟基換填施工。項目后期將持續關注路基的穩定性。在進行壓實之后，定期對周邊土樣和水樣進行重金屬檢測。

3結束語

此項目通過室內試驗，確定了材料的基本性質，包括單質材料的顆粒、孔隙、吸水性等，全面評估了從原料、粉碎制備過程到壓實的環境影響因素。通過試驗得到的顆粒粉碎和壓實比例最終在仙村北立交AKO+095～AKO+200軟基段得到工程示范。來自建筑廢材的筑基材料孔隙較大，較松散，吸水性強，獲取的單質化材料中環境影響因子含量較低，無直接環境風險。混合粉碎后路基材料符合建筑用路基材料的要求，經淋洗實驗表明，滲濾液中環境影響因子含量較低，堆存對環境影響較小。滲濾液可達到地表Ⅱ類水指標，無重金屬遷移風險。CBR指數隨著壓實度的增加顯著增加，淋洗液中環境影響因子含量較低，對環境影響較小。滲濾液可達到地表Ⅰ類水指標，無重金屬遷移風險。