廢棄混凝土在公路建設(shè)中的應(yīng)用

尹江華

（河北省高速公路青銀管理處，河北 石家莊 050031）

1 研究背景

隨著城市公共與民用建筑及市政設(shè)施的更新、改造和建設(shè)，在建設(shè)過程中，大量舊建筑物被拆除，從而產(chǎn)生大量的建筑垃圾。根據(jù)有關(guān)資料，經(jīng)過對磚混結(jié)構(gòu)、全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)等建筑的施工材料損耗的粗略估計(jì)，每萬平方米建筑的施工過程中，僅建筑廢渣就會(huì)產(chǎn)生500～600t，若據(jù)此測算，我國每年僅施工建設(shè)所產(chǎn)生和排出的建筑廢渣就有4000萬t。顯然，廢棄混凝土的排放量隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高在穩(wěn)步增長，我國的狀況也是如此。

以河南省鄭州市為例，近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，市區(qū)年拆遷面積在100萬m2左右。隨著城市化進(jìn)程的加快，廢棄混凝土的產(chǎn)量也會(huì)逐年增加，同時(shí)商品混凝土的需求也會(huì)進(jìn)一步加大。目前該市C10、C15混凝土年需求量為3～4萬m3，C20、C25混凝土年需求量為7～9萬m3，C30、C35混凝土年需求量為70萬m3左右。因此，根據(jù)上述再生混凝土的良好性能，如果用再生混凝土取代C35以下的商品混凝土，將會(huì)取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

因此，在建筑廢棄物回收再利用當(dāng)中，解決占絕大多數(shù)的廢棄混凝土至關(guān)重要。現(xiàn)在處理廢棄混凝土的辦法：一是運(yùn)往郊外掩埋，占用和侵吞大量農(nóng)業(yè)耕地；二是運(yùn)往河道傾倒，影響汛期行洪，這些都帶來了一定的不利影響。另外，清運(yùn)廢棄混凝土還要支付一定的運(yùn)輸費(fèi)用，占用耕地也要支付垃圾處理費(fèi)用。如果能將這些廢舊混凝土沖洗破碎，加工成廢舊混凝土骨料（Waste Concrete Aggregate），簡稱WCA，用它代替砂石料拌制混凝土，作為建筑建材業(yè)的原料用到新的建筑工程上，或者用于墻體材料和預(yù)制構(gòu)件，進(jìn)行資源再利用，就能從根本上解決廢舊混凝土的處理問題。

2 廢棄混凝土的開發(fā)利用

廢棄混凝土的開發(fā)利用既應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求，又要體現(xiàn)實(shí)用、有效、簡便的原則。廢棄混凝土在道路建設(shè)中再利用的途徑見圖1。

圖1 廢棄混凝土的利用

如果研究的結(jié)果能夠滿足相關(guān)技術(shù)要求，那么當(dāng)舊混凝土僅部分替代普通的路用材料時(shí)，則完全有可能達(dá)到更好的應(yīng)用效果。概括起來，無論以什么方式利用舊混凝土，最終都要盡可能做到技術(shù)有保證、質(zhì)量滿足規(guī)范要求、施工簡單易行的目的，從而能夠使這項(xiàng)研究成果具有實(shí)用性，為今后的實(shí)際應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

要提高再生混凝土強(qiáng)度，就要從原材料配合比上考慮，一是采用高效減水劑，降低水灰比；二是采用高標(biāo)號水泥，并適當(dāng)增大水泥用量，提高水泥漿的膠結(jié)作用；三是摻用高活性超細(xì)礦物質(zhì)摻合料，縮小水泥漿中空隙，改善混凝土的工作性和耐久性；四是利用塑化劑來提高再生骨料混凝土的強(qiáng)度。

再生混凝土的抗壓強(qiáng)度，完全可以滿足工程建設(shè)要求，目前廣泛應(yīng)用于道路建設(shè)中的路基、路面、路面磚和馬牙磚等工程；在建筑工程中主要用于基礎(chǔ)墊層、底板、臺(tái)子、填充墻和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等抗壓度要求不是很高的部位。由于對再生混凝土的耐久性還沒有作深入的研究，因此，再生骨料混凝土還沒有用于房屋結(jié)構(gòu)中柱、梁、板等重要部位或構(gòu)件。若采用加熱、摩擦技術(shù)生產(chǎn)的再生混凝土骨料，其質(zhì)量與天骨料具有同樣功能，以此骨料所形成的再生混凝土完全可以用于建筑工程中梁、板、柱等重要受力構(gòu)件。

再生混凝土在國外已成功應(yīng)用于實(shí)際公路工程中。在德國的下薩克森州有一條雙層混凝土的公路工程中采用了再生骨料混凝土，該混凝土路面總厚度260mm，底層190mm厚混凝土采用再生混凝土；面層70mm厚混凝土采用天然集料配制的混凝土。底層再生集料的組成粒徑如下：0～2mm占30%，10～20mm占30%，20～36mm占6%，水泥用量350kg/m3，混凝土容重2 310kg/m3，抗壓強(qiáng)度48.9～63.9MPa。此后又應(yīng)用于一單層混凝土公路路面，其再生集料組成粒徑如下：0～2mm占27%，2～8mm占10%，8～16mm占28%，16～22mm占35%，水泥用量350kg/m3,混凝土容重2 373kg/m3，抗壓強(qiáng)度50.5～54.9MPa。

在國內(nèi)河南開封地區(qū)開蘭路改建工程和國道310線過境改線工程中，分別鋪筑一段無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定再生集料基層和再生水泥混凝土路面試驗(yàn)路段。其中開蘭路試驗(yàn)路是在不同路段采用6cm瀝青混凝土下15cm水泥穩(wěn)定再生集料和15cm二灰穩(wěn)定再生集料基層兩種形式。310線采用在15cm二灰碎石基層上加鋪24cm再生混凝土，路面施工時(shí)全部按照普通道路施工操作方法，而無需采用特殊手段，經(jīng)過數(shù)年的通車使用，目前使用狀況正常，與相鄰其他路段對比，沒有什么區(qū)別。

彎沉檢測結(jié)果表明：試驗(yàn)路段與普通生產(chǎn)路段沒有本質(zhì)上的差別，均滿足設(shè)計(jì)彎沉的要求。并且隨著通車使用還有所降低，符合半剛性基層的一般通性。對于再生水泥混凝土無論是抗壓強(qiáng)度還是抗折強(qiáng)度也都滿足研究過程中所提的設(shè)計(jì)要求。可見，廢棄混凝土在道路改建過程中的再利用具有良好的可操作性。

3 廢棄混凝土的開發(fā)利用特點(diǎn)

通過系統(tǒng)研究和室內(nèi)試驗(yàn)，應(yīng)用廢棄混凝土路面板的再利用技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)路鋪筑。經(jīng)數(shù)年行車使用，其路用性能表現(xiàn)良好。廢棄混凝土路面板在道路改建過程中的再利用具有以下特點(diǎn)。

3.1 廢棄混凝土路面板是一種可再生的路用材料資源。道路改建過程中可將其用于基層、面層和防護(hù)工程等多個(gè)領(lǐng)域。該技術(shù)對促進(jìn)公路建設(shè)、降低工程投入、保護(hù)沿線環(huán)境都起到十分積極的作用。

3.2 將廢棄混凝土軋制成的再生集料，能夠滿足在半剛性基層或水泥混凝土中應(yīng)用時(shí)的技術(shù)要求。軋制過程相對簡單，無特殊要求，確保了廢棄混凝土的有效再利用。

3.3 采用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定再生集料作為半剛性基層材料，其性能與普通基層材料完全相同。能夠滿足各級公路基層的要求，使用過程中應(yīng)注意對水泥穩(wěn)定類材料的需水量進(jìn)行修正。

3.4 再生集料混凝土除耐磨性稍差之外，其他方面與普通混凝土無明顯差別。配合比設(shè)計(jì)過程中用水量的大小應(yīng)根據(jù)再生集料吸水率的多少進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語

合理有效地利用廢棄混凝土，既能節(jié)約資源又保護(hù)環(huán)境，對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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