建筑渣土作為道路填筑材料的改性試驗研究

朱光明 王國貞

摘要：在市政道路路基工程中，積極有效地使用建筑渣土可實現資源的循環利用，對于改善城市生態環境，解決土方、建筑材料遠距離運輸的費用困難具有明顯的經濟效益與社會效益。本文即針對此問題，從基本力學性能試驗具體探討了建筑渣土應用于路基工程的可行性，并簡要地從施工工藝分析及相關注意事項對該問題作了進一步的探討與說明。

關鍵詞：建筑渣土；市政道路；路基工程

1 前言

建筑渣土主要指舊建筑物維修、拆除或新設施建設過程中產生的包含混凝土碎塊、散落砂漿渣土以及碎磚塊等在內的固體廢棄物。據統計資料顯示，2008年我國建筑施工面積即高達18億m2，每萬m2的全現澆結構或磚混結構建筑施工就會產生約500～600t的建筑廢渣，且建筑渣土量正以年均10%的速度遞增，由此產生的固體廢棄物在城市垃圾總量中約占30%至40%間的比重，是廢物管理中的難題。而在城市現代化進程的飛速推進中，市政道路建設也隨之得到了較大發展，其日益增長的土石方工程量所需的大量道路填筑材料正可以滿足建筑渣土的清運、埋填處理要求，也能較好地解決工程取土、建材運輸等多方面困難。因此，繼續加強對穩定建筑渣土早期強度與長期穩定性的研究，在增強城市環保效應外，對于擴展基層材料在路基工程中的應用范圍，提升路面施工整體質量，增強社會經濟效益也有著重要意義。

2 建筑渣土作為路基填料的基本力學性能試驗

市政道路路基多為低填，將建筑渣土應用于市政道路路基工程，首先應確保其適用于相應規范標準。尤其是路基填料包括強度高、水穩定性好、施工壓實便利以及壓縮性好等特征，以運距短的土、石材料為宜。換言之，就是要考察建筑渣土是否可同時兼顧料源、經濟性特征以及填料性質合適度等要素。

2.1 建筑渣土的顆粒組成特征

建筑渣土的主要成分包括碎混凝土塊、石灰、碎磚塊等，但其粒徑相差懸殊，混凝土砌塊會影響搬運及運輸難度，粒徑小者又可能產生風季揚塵。鑒于建筑渣土顆粒粗大、成分復雜，因此在篩分實驗前應先進行多遍振動碾壓，再人工撿除、現場取樣并進行顆分試驗。從級配曲線圖結論來看，建筑渣土顆粒分布不均勻、粒徑級差較大。總體而言，其粒徑多集中于10mm以上部分，且顆粒級配不佳。據《公路土工試驗規程》中土關于粒徑分布特征的分類，可將其確定為粗粒土中的礫類土。

2.2 建筑渣土的物理指標

按92：8的拌合比例將建筑渣土與粉煤灰拌合所形成的渣土物理指標，其檢測結果可從以下幾點加以分析：（1）含水量（W）。建筑渣土通常親水性較好、孔隙比很大，如磚渣類在以固體形式侵入土壤時，其持水孔隙度可達29.87%～22.33%。因而在建筑渣土中拌合少量粉煤灰，可使粉煤灰有效地從從建筑渣土中吸取部分水分以降低其含水量，但就實驗結論來看，拌合后的建筑渣土在整體上仍可達到約150%～250%的含水量；但在晾曬后這些水分可較快的蒸發散失，較快地達到或接近最優含水量。（2）比重（Gs）即相對密度。利用比重瓶法可測定建筑渣土的相對密度為2.36。（3） 易溶鹽含量100%。（4）塑液限。由于建筑渣土骨架是由具備較強親水性的CaCO3為主要構成物質，且因建筑渣土比重較低。因而建筑渣土的塑限、液限相對較高，塑性指數為18.2，塑限、液限分別為62.4%、80.6%。但在選取建筑渣土經碾壓后破碎產生的細顆粒檢測可發現，如碎磚細粒的液塑限試驗結論為，液限29%、塑限25%、塑性指數4。其液限及塑性指數均分別遠低于路基工程對填料的標準要求即50%、26。

2.3 建筑渣土的力學指標

（1）直接剪切試驗。選取制備含水量為30%～70%間的多個試驗土樣，分別進行未浸水與浸水的快剪強度試驗。結論證實，當土中部分結合水轉化為自由水，或渣土內的易溶鹽遇水溶解、破壞原有骨架時，浸水后的浸水渣土的內摩擦角、粘結力均有較大幅度的降低，但其強度仍不低于普通工程強度指標。（2）壓縮試驗。通過對含水量55%、干容重8.8kN/m3的建筑渣土擊實土樣的壓縮試驗，可檢測出建筑渣土屬于低壓縮性的土。（3）無側限抗壓強度測試也表明建筑渣土齡期效應不明顯。

綜合以上建筑渣土路用性能的試驗研究結論，可證實該類材料水穩定性好、最優含水量小、CBR強度高，基本可滿足市政道路路基填料各項指標的要求。

3 建筑渣土在市政道路路基工程中的具體應用

在市政工程建設中可首先以試驗段測試建筑渣土的路用性能，底基層厚度規范標準為20cm，但在試驗段可適當提升至30cm，并分兩層施工、層厚15cm。

3.1 建筑渣土在路基工程中的施工工藝分析

（1）準備下承層。在準備下承層應首先測定其彎沉值，仔細填補、壓實下承層中存在的低洼或坑洞，松散處要及時疏松灑水并重新碾壓，確保建筑渣土下承層表面的平整堅實，無松散材料與軟弱地塊。（2）施工放樣。底基層施工前應按設計標準確定或恢復中線，以20m為限，在兩側路肩邊緣處設指示樁；并根據水平測量結果，在路肩兩側指示樁上以較為明顯的標記標出設計標高。（3）備料。建筑渣土的應用應依據底基層厚度與壓實度標準，將實驗材料配合比計算得出的建材單位面積重量、用量換算為單位面積體積用量備料所需的建筑渣土，備料完成后應按試驗段長度將建筑渣土均勻卸載于試驗段沿線兩側，攤鋪前應先測出混合料含水量，并按天然含水量與最佳含水量的差別進行均勻的灑水悶料，避免出現局部水分過多的現象。（4）拌和。在將水泥以實際配合比拌合并均勻攤鋪到混合料上時，要注意使拌和深度達到穩定層底，并安排專門的操作員配合拌和機操作員檢查、調整拌和深度。（5）整型、碾壓。在使用平地機初步整平、整型的過程中，施工單位要嚴禁車輛通行，以人工輔助消除其中混合料不均勻之處。在使用重型輪胎壓路機、振動壓路機振動重復碾壓的過程中，要注意保持建筑渣土表面潮濕，可在渣土表面蒸發較快時補灑少量水分。

3.2 建筑渣土在路基填筑施工中應注意的問題

（1）建筑渣土用于優質路基填料施工時應采用以下技術措施：進行揀除或破碎，消除渣土中存在的超標顆粒，保證建筑渣土的水穩性、強度等以滿足市政道路路基填料標準；適當添加細粒成分并將其控制于細料含量1倍左右，以有效提升建筑渣土干密度與路用性能；在建筑渣土強度改良上可適當添加石灰或水泥；季凍區、多雨區市政道路建設應考慮采用或設計防凍層、防水層。（2）以建筑渣土作為路基填筑材料，可適當增加施工含水量，并采取與碎石土路基填筑相同的施工工藝。（3）在建筑渣土壓實度檢測中，施工單位應考慮采用灌砂法，聯系實際應用的細料、粗料質量比計算試坑的干密度和壓實度。（4）鑒于建筑渣土離散性特征明顯，在不同施工現場將其作為道路填料加以應用時，要注意進行相關試驗。

4 結語

整體而言，當前建筑渣土的循環應用仍主要局限于樓房地基的使用，市政道路路基工程中尚無較多的應用。筆者認為，在簡單的技術處理后，建筑渣土所具有的水穩性強、強度高等特征均證明其是性能優良的道路路基填料。且建筑渣土路基填料的應用不僅可以有效緩解城市氣、水等污染，維護園林化城市景觀的完整美觀，對于建筑渣土良好的回收應用同樣也是一個重要的途徑。

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