建筑廢棄物再生骨料水穩(wěn)基層應(yīng)用研究

摘 要：文章通過室內(nèi)試驗，探討了再生骨料原材料特性，再生骨料水穩(wěn)碎石基層合理配比設(shè)計；通過試驗路施工及檢測，驗證室內(nèi)試驗成果的工程可行性，并綜合評價其社會效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：建筑廢棄物；再生骨料；水穩(wěn)基層

近30年來，隨著我國城市化的快速發(fā)展，建設(shè)規(guī)模不斷擴大，導(dǎo)致大量建筑廢棄物的產(chǎn)生。據(jù)報道，2005年后我國建筑廢棄物的排放量超過4億噸/年；上海等發(fā)達城市的建筑廢棄物回收率接近90%，但再生利用水平較低；欠發(fā)達地區(qū)和城市絕大部分建筑廢棄物未經(jīng)處理，直接運往郊外或鄉(xiāng)村廢棄物場露天堆放或填埋。文章將建筑廢棄物再生骨料運用于公路工程水穩(wěn)基層中，符合目前所倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”、“清潔生產(chǎn)”和“循環(huán)經(jīng)濟”。

1 再生骨料原材料特性及指標(biāo)建議值

文章采用的再生骨料取自南京首佳再生資源利用有限公司生產(chǎn)的再生骨料，采取三個不同粒級；天然骨料取自省道341-省道340連接線建設(shè)工程料場，采取四個不同粒級。《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》對水穩(wěn)碎石骨料提出最大粒徑、壓碎值、級配要求；《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》以及《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》對再生骨料提出級配、泥塊含量、微粉含量、針片狀顆粒含量、堅固性、壓碎指標(biāo)、表觀密度、堆積密度、空隙率、吸水率、氯離子含量、有機物和硫化物及硫酸鹽等指標(biāo)要求。再生骨料水穩(wěn)碎石可看做低水泥劑量、低強度的再生骨料水泥混凝土，可參考Ⅲ類的部分指標(biāo)。再生骨料與天然骨料相比，其組成還包含表面附著水泥漿的砂粒/石子、水泥石顆粒，對表觀密度、吸水率、壓碎值、含泥量、針片狀顆粒含量等指標(biāo)有影響。通過再生骨料與天然骨對比試驗（如表1所示），得出以下結(jié)論：（1）再生骨料和天然骨料的表觀密度滿足《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》Ⅲ類的表觀密度要求。（2）再生骨料吸水率不滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類的吸水率要求；由于吸水率并非《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的指標(biāo)值，且Ⅲ類的吸水率要求主要針對最大強度為C25（混凝土無抗凍性要求）水泥混凝土，而水穩(wěn)碎石實質(zhì)為低水泥劑量低強度混凝土，建議適度放寬指標(biāo)值。（3）再生骨料和天然骨料的壓碎值滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類要求，滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》高速公路和一級公路要求。（4）再生骨料三號料、天然骨料三號料、四號料的含泥量不滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類要求。由于含泥量并非《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的指標(biāo)值，且多年工程實踐證明，天然骨料可應(yīng)用于水穩(wěn)碎石基層。（5）再生骨料和天然骨料針片狀顆粒含量滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類的針片狀顆粒含量要求。

2 再生骨料水穩(wěn)基層配合比設(shè)計

參照南京及周邊地區(qū)已建和在建工程水穩(wěn)碎石配比，選擇水泥劑量4%、4.5%、5%再生骨料水穩(wěn)碎石和天然骨料水穩(wěn)碎石進行抗壓強度、干縮試驗（如表2所示），由此可見：（1）隨著水泥劑量的增加，再生骨料水穩(wěn)碎石與天然骨料水穩(wěn)碎石的強度增加。這是因為水泥增加，水泥水化反應(yīng)增加，水泥穩(wěn)定碎石混合料粘結(jié)力增加。（2）在水泥劑量相同的情況下，再生骨料水穩(wěn)碎石的7d無側(cè)限抗壓強度高于天然骨料水穩(wěn)碎石的，兩者均大于2.5MPa。（3）隨著水泥劑量的增加，再生骨料水穩(wěn)碎石與天然骨料水穩(wěn)碎石的平均干縮應(yīng)變增加。這是因為水泥增加，水泥水化反應(yīng)增加，水分蒸發(fā)后，水泥穩(wěn)定碎石混合料體積收縮增多。（4）在水泥劑量相同的情況下，再生骨料水穩(wěn)碎石的平均干縮應(yīng)變高于天然骨料水穩(wěn)碎石的。這是因為再生骨料吸水率高于天然骨料，再生骨料水穩(wěn)碎石的最佳含水量高于天然骨料水穩(wěn)碎石的最佳含水量，水分增發(fā)后，水泥穩(wěn)定碎石混合料體積收縮增多。

通過抗壓強度試驗，參照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，水泥劑量4.0%、4.5%、5.0%的再生骨料水穩(wěn)碎石7d無側(cè)限抗壓強度滿足規(guī)范要求；通過干縮試驗，得到再生骨料水穩(wěn)碎石的平均干縮應(yīng)變隨著水泥劑量的增加而增加的規(guī)律；與此同時，水泥劑量過小，混合料不易拌合。因此，在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，兼顧經(jīng)濟性、干縮性能、施工等方面要求，采用水泥劑量4.5%的再生骨料水穩(wěn)碎石基層用于二級公路填筑。

3 試驗路鋪筑及檢測

在省道341-省道340連接線建設(shè)工程K12+900-K13+100標(biāo)段基層采用原設(shè)計水泥劑量4.5%、一號料：二號料：三號料：四號料=20%：35%：22%：23%、最大干密度2.330g/cm3、最佳含水量4.6%的水穩(wěn)碎石填筑；K13+000-K13+100標(biāo)段改用水泥劑量4.5%、一號料：二號料：三號料=30%：35%：35%、最大干密度2.015g/cm3、最佳含水量10.9%的再生骨料水穩(wěn)碎石填筑。試驗路段采用廠拌法施工，鋪筑深度為32cm，填筑前檢測水泥劑量、7d無側(cè)限抗壓強度，鋪筑完畢后檢測壓實度、厚度、平整度。檢測結(jié)果顯示，再生骨料水泥穩(wěn)定碎石基層的水泥劑量、7d無側(cè)限抗壓強度、壓實度、厚度和平整度略次于天然骨料水泥穩(wěn)定碎石基層的，但均滿足規(guī)定要求。由此說明，再生骨料水泥穩(wěn)定碎石基層可以用于該試驗路段，且質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

4 效益分析

將由碎石組成或可加工成碎石的建筑廢棄物運用于公路工程中，可使其變廢為寶作為二次資源，有以下顯著的經(jīng)濟效益和社會效益：（1）對比相同配比再生骨料水穩(wěn)碎石基層和天然骨料水穩(wěn)碎石基層的生產(chǎn)費用，可節(jié)約43.8%的工程造價，直接經(jīng)濟效益顯著。（2）減少石料資源的開采，可以緩解我國部分省市資源緊張的局面，減少因開采石料造成的環(huán)境污染，相對改善了石料所在地的環(huán)境。（3）減少治理石料資源開采以及建筑廢棄物堆存帶來的污染費用。（4）可有效緩解工程項目所在地區(qū)因環(huán)境污染帶來的地方矛盾。

5 結(jié)束語

（1）再生骨料最大粒徑、顆粒級配、壓碎值均滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的要求。因此，再生骨料可應(yīng)用于公路工程水穩(wěn)碎石基層。（2）在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，兼顧經(jīng)濟性、干縮性能、施工等方面要求，水泥劑量4.5%的再生骨料水穩(wěn)碎石基層可用于二級公路填筑。（3）提出再生骨料替代天然骨料，不僅能使建筑廢棄物變廢為寶作為二次資源、有效解決由建筑廢棄物堆積帶來的環(huán)境污染問題，而且可直接降低43.8%的工程成本，具有較顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。