建筑廢棄物再生細粒土在高速公路路基中的應用研究

趙德賀

（中國葛洲壩集團公司，宜昌 443002）

路基作為路面的支撐結構物，對路面的使用性能有重要影響，美國公路協會（AASHTO）調查統計結果認為70%以上的路面結構破損原因都與路基變形有關［1］。路基的長期性能，首先取決于組成路基本身材料的性能。規范［2］建議盡量少采用或不采用高液限粘土和膨脹率大的低液限粘土直接作為路基填料，其他材料只要滿足一定的CBR強度要求［3］，路堤填筑時滿足一定的壓實度，均可以用來填筑路基。在我國南方地區的公路建設中，含砂粉土、一般粉土和粘性土、高液限粘土等細粒土作為路基填料使用廣泛。近年來，國內外的研究者越來越多的將建筑廢棄物用于制備公路路基。

在建的四川內遂高速公路南起內江、經資陽，北止于遂寧，是國家高速公路網巴中至昆明高速公路的重要組成部分。項目全長120.47km，采用四車道高速公路標準建設，設計行車速度80km/h，路基寬度24.5m。內遂高速建設沿線天然石料資源匱乏，但廢棄物資源豐富，為了實現建筑廢棄物的資源化利用，進一步的提高建筑廢棄物的利用率，從而有效緩解天然石料資源匱乏的問題，并滿足工程建設對集料的需求，保證工程建設的順利實施。相關研究人員擬計劃全部使用5mm以下的建筑廢棄物細粒土來制備高等級公路的路基。試驗及現場鋪筑效果表明建筑廢棄物再生細粒土的基本性能均滿足《公路路基施工技術規范》（JTG F10—2006）中的相關標準，是一種性能優良的路基材料。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

原材料為四川成都德濱環保材料公司生產的粒徑小于5mm的建筑廢棄物再生細粒土。

1.2 顆粒分析試驗

根據試驗規程（《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007））［4］，使用規格為5mm、2mm、1mm、0.5 mm、0.25mm、0.1mm、0.075mm的圓孔篩進行篩分測定。土樣采用烘干土樣，按照四分法分成4份，采用水洗法對土樣顆粒級配進行篩分，其篩分結果如表1所示。

表1 路基材料顆粒分析試驗結果

1.3 擊實試驗

依照《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007）［4］采用重型擊實實驗，對細粒土進行擊實，以得到其最大干密度和最佳含水量。試驗結果如表2所示，從表可知最佳含水率與最大干密度分別為8.0%和1.65g/cm3。

表2 建筑廢棄物細粒土擊實試驗

1.4 液塑限試驗

根據《公路土工試驗規程》中的“T 0118—2007液限和塑限聯合測定法進行試驗”，采用液限和塑限聯合測定儀，對再生骨料小于0.5mm的顆粒進行表面觀察和手捻試驗，可知該細顆?？煞诸悶樯邦愅?。試驗中采用的公式（1）確定塑限出入土深度hp然后根據計算的hp值，根據實驗數據得出wp，實驗結果如表3所示。

表3 建筑廢棄物細粒土液塑限試驗

依據《公路路基施工技術規范》（JTG F 10—2006）［2］中的相關標準，作為沙基填料液限小于50%、塑性指數小于26且含水量適宜直接壓實的細粒土，能夠直接作為路基材料。建筑廢棄物制備的再生土料是液限30%、塑性指數16均優于規范規定，故可直接作為路基材料。

2 實驗結果與分析

利用建筑廢棄細粒土制備公路路基，并對建筑廢棄物路基填料靜態路用性能進行試驗研究。路基填料的承載比實驗和靜回彈模量實驗均依照《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007）的規定進行。建筑廢棄物路基填料制備完成后依據我國《公路路基施工技術規范》（JTG F 10—2006）進行評價。

2.1 承載比（CBR）實驗

依照《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007）［4］進行實驗，以檢測材料抵抗局部荷載壓入變形的能力。在壓實度為96%的條件下得到3組平行實驗的CBR值如表4所示。

表4 建筑廢棄物細粒土CBR實驗（壓實度96%）

l＝2.5mm時的承載比

式中，CBR2.5為貫入量為2.5mm時的承載比，%；P為單位壓力，kPa。

l＝5.0mm時的承載比

式中，CBR5.0為貫入量為5.0mm時的承載比，%；P為單位壓力，kPa。

依據《公路路基施工技術規范》（JTG F10—2006）［2］中的相關標準，高速公路與一級公路的填料最小強度（CBR）（%）為8，試驗中實際測試的建筑廢棄物制備的再生土料CBR均值為56.1，是標準所要求最小強度的7倍，表現了良好的抵抗局部荷載壓入變形的能力和良好的路用性能，是一種性能優良的路基材料。這種強度的明顯優勢主要是因為建筑廢棄物再生細粒土中含有大量的水泥砂漿及混凝土微粒，這些水泥砂漿和微粒經過再次的水化硬化，形成了一定的強度，從而大幅度的提高了建筑廢棄物再生細粒土的CBR值。

2.2 靜回彈模量實驗

路面設計中常采用回彈模量作為土基抗壓強度的指標。依照《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007）［4］進行實驗，以檢測路面及筑路材料在荷載作用下產生的應力與其相應的回彈應變的比值來評價土基的抗壓強度。在壓實度為96%的條件下得到3組平行實驗的實驗結果，如表5所示。

表5 建筑廢棄物細粒土回彈模量實驗（壓實度96%）

依據《公路路基施工技術規范》（JTG F10—2006）［2］中的相關標準，建筑廢棄物制備的再生細粒土回彈模量滿足標準要求?；貜椖Ａ吭礁邉t說明土基在彈性變形階段內，在垂直荷載作用下，抵抗豎向變形的能力越強。建筑廢棄物再生細粒土的回彈模量測試表明其能夠承受約30MPa的垂直荷載，遠遠超過了普通車輛所能產生的壓力。因此，建筑廢棄物再生細粒土足以用作路基材料。

3 結 論

對實驗選取的建筑廢棄物再生細粒土路基填料進行了基本性能測試和靜態路用性能實驗研究，包括承載比（CBR）、靜回彈模量等試驗。經過一系列的試驗，測定結果表明：

a.建筑廢棄物再生細粒土的基本性能均滿足國家相關標準的基本要求，其最佳含水率與最大干密度分別為8.0%和1.65g/cm3，且液限小于50%、塑性指數小于26，含水量適宜直接壓實，能夠直接作為路基材料；

b.建筑廢棄物再生細粒土的CBR值平均值為56.1，是標準所要求最小強度的7倍，表現了良好的抵抗局部荷載壓入變形的能力和良好的路用性能，是一種性能優良的路基材料。這主要是因為建筑廢棄物再生細粒土中的水泥砂漿及混凝土微粒再次水化硬化，從而形成了一定的強度，大幅度的提高了建筑廢棄物再生細粒土的CBR值；

c.建筑廢棄物再生細粒土的回彈模量測試表明其能夠承受約30MPa的垂直荷載，遠遠超過了普通車輛所能產生的壓力。因此，建筑廢棄物再生細粒土足以用作路基材料。

［1］ 中華人民共和國交通部，JTG F10—2006公路路基施工技術規范［S］.

［2］ 交通部公路科學研究院，JTG E40—2007公路土工試驗規程［S］.

［3］ 黃永強，張家生.高速公路路基沉降及路面動力特性研究［D］.中南大學.