生活垃圾焚燒爐渣在上海浦東試驗路中的應(yīng)用及后評價

姬楊蓓蓓，徐 斌

（1.上海大學管理學院，上海市 200444；2.上海市市政規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，上海市 200031）

0 引號

生活垃圾焚燒爐渣是指生活垃圾在焚燒后留在爐排上和從爐排間掉落的物質(zhì)。上海每年約產(chǎn)生超過100萬t的爐渣。大量爐渣的產(chǎn)生不僅處理處置困難，也面臨著環(huán)境不友好、不可持續(xù)等問題。因此，對焚燒爐渣進行資源化合理利用，不僅能節(jié)約爐渣占據(jù)的土地資源和處理處置費用，將其作為天然骨料的替代物用于道路施工中，還可以大大降低道路建設(shè)成本，變廢為寶。本文介紹將上海浦東新區(qū)御橋生活垃圾焚燒后的爐渣應(yīng)用于上海浦東機場北通道華夏東路南側(cè)和迎賓大道匝道處的試驗路段的使用后評價[1]。

1 浦東機場北通道試驗段基本情況介紹

上海浦東機場北通道科研試驗段位于浦東機場北通道華夏東路南側(cè)K3+500～K3+300，迎賓大道匝道K40+600～K40+400路段。2009年5～9月采用生活垃圾焚燒爐渣集料在該路段道路的下基層和上基層進行了工程應(yīng)用。

試驗路路面結(jié)構(gòu)見表1和表2。華夏東路K3+500～K3+300科研試驗段：上基層采用爐渣細粒徑二灰碎石，下基層采用爐渣粗粒徑二灰碎石，墊層采用粗粒徑爐渣。迎賓大道匝道K40+600～K40+400科研試驗段：上基層采用水泥粉煤灰穩(wěn)定細爐渣及新碎石，下基層采用水泥粉煤灰穩(wěn)定細爐渣及再生集料。

表1華夏東路K3+500～K3+300試驗段路面結(jié)構(gòu)

表2迎賓大道匝道K40+600～K40+400路段

本研究使用的爐渣原狀呈黑色，風干后為灰色，由陶瓷碎片、磚石、石頭、玻璃、熔渣、鐵、其他金屬及少量可燃物組成[2]。爐渣在利用前進行了預(yù)處理，去除了金屬物質(zhì)和可燃物。試驗段基層材料組成見表3。

表3 試驗段基層材料組成 %

2 后評價的實驗結(jié)果

對上海浦東機場試驗路段進行了鉆芯取樣、路面彎沉檢測、基層強度、抗壓回彈模量、劈裂強度的實驗。以下介紹具體實驗結(jié)果。

2.1 鉆芯取樣實驗結(jié)果

為分析路面結(jié)構(gòu)整體狀況尤其是基層完整性，共鉆取7個芯樣（見圖1），芯樣狀況見表4。

圖1芯樣狀況

鉆芯取樣的結(jié)果和路面整體狀況的調(diào)查表明：基層完整性較好，采用爐渣集料基層的市政道路長期使用性能穩(wěn)定，路面使用性能保持良好。

2.2 FWD彎沉檢測

2017年1月17日，采用落錘式彎沉儀（FWD）進行路面彎沉的檢測，荷載等級選擇50 kN，承載板直徑為300 mm，沿道路縱向布設(shè)一組傳感器。測點布置在行車道輪跡帶上，每隔20 m布置一個測點。迎賓大道試驗段為2車道，每車道各布置11個測點。道路彎沉測試結(jié)果見表5和表6。

表4 浦東機場試驗路鉆芯取樣結(jié)果

表5迎賓大道試驗段（車道1）彎沉測試結(jié)果（一）

表6 迎賓大道試驗段（車道2）彎沉測試結(jié)果（二）

由表5和表6可見，迎賓大道試驗段每一個車道測試了11個測點，檢測得到車道1和車道2的彎沉代表值分別為13.26（0.01 mm）和11.56（0.01 mm），說明試驗段鋪裝以來的7 a時間里，路面整體承載能力良好。

華夏東路試驗段為3車道，每車道各布置16個測點，道路彎沉測試結(jié)果見表7～表9。

由表7～表9可見：華夏東路試驗段每一個車道測試了16個測點，檢測得到車道1、車道2和車道3的彎沉代表值分別為17.26（0.01 mm）、17.71（0.01 mm）和 13.63（0.01 mm），說明華夏東路試驗段鋪裝以來的7 a時間里，路面整體承載能力良好。

表7 華夏東路試驗段（車道1）彎沉測試結(jié)果（三）

表8華夏東路試驗段（車道2）彎沉測試結(jié)果（四）

表9華夏東路試驗段（車道3）彎沉測試結(jié)果（五）

2.3 基層強度與抗壓回彈模量檢測

在現(xiàn)場鉆取7個芯樣，室內(nèi)測試基層的劈裂強度、無側(cè)限抗壓強度和抗壓回彈模量，并與半剛性基層的劈裂強度、無側(cè)限抗壓強度和抗壓回彈模量作比較。

2.3.1 無側(cè)限抗壓強度試驗

2009年工程建設(shè)期間：華夏東路試驗段上基層爐渣細粒徑二灰碎石的7 d無側(cè)限抗壓強度測試結(jié)果為0.86 MPa，滿足7 d無側(cè)限抗壓強度大于0.8 MPa的技術(shù)要求；華夏東路試驗段下基層爐渣粗粒徑二灰碎石的7d無側(cè)限抗壓強度測試結(jié)果為1.57 MPa，滿足7 d無側(cè)限抗壓強度大于1.5 MPa的技術(shù)要求。本次將基層芯樣切割成15 cm高的試樣，采用萬能試驗壓力機進行無側(cè)限抗壓強度試驗，試驗過程保持加載速率為1 mm/min。試驗結(jié)果見表10。不同階段的無側(cè)限抗壓強度對比分析結(jié)果見表11。

表10 無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果

由表10和表11可見，爐渣細粒徑二灰碎石上基層和爐渣粗粒徑二灰碎石下基層后期增長幅度較大，在道路長期承受交通荷載作用下，爐渣基層材料抗壓強度仍保持較高的水平。

2.3.2 抗壓回彈模量試驗

按《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》中要求選用頂面法進行回彈模量的測試，傳感器量程選擇100 kN，試驗時采用的荷載水平根據(jù)無側(cè)限抗壓強度的試驗結(jié)果確定。抗壓回彈模量的試驗結(jié)果見表12。

表12 抗壓回彈模量試驗結(jié)果

由表12可見：（1）爐渣細粒徑二灰碎石和爐渣粗粒徑二灰碎石的抗壓回彈模量分別為1 321 MPa、1 400 MPa，與二灰碎石的抗壓回彈模量（1 300～1 700 MPa）基本相當；（2）爐渣及再生集料采用水泥粉煤灰穩(wěn)定后，材料的回彈模量與常規(guī)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石（1 300～1 700 MPa）相比，處于偏低值，這是因為水泥和粉煤灰用量較低，且骨料為爐渣和再生集料。

爐渣及新碎石采用水泥粉煤灰穩(wěn)定后，基層材料的抗壓回彈模量值為1 524 MPa左右，其抗壓回彈模量值與常規(guī)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石相當。

2.3.3 劈裂強度試驗

按照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》中的無機結(jié)合料穩(wěn)定材料間接抗拉強度試驗方法對基層材料的劈裂強度進行測試，試驗結(jié)果見表13。

表13 劈裂強度試驗結(jié)果

由表13可見：（1）爐渣粗粒徑二灰碎石上基層和爐渣細粒徑二灰碎石下基層的劈裂強度分別為1.24 MPa、0.92 MPa，遠高于二灰碎石的劈裂強度（0.5～0.8 MPa）；（2）水泥粉煤灰穩(wěn)定細爐渣及再生集料下基層的劈裂強度為0.58 MPa，水泥粉煤灰穩(wěn)定細爐渣及新碎石的劈裂強度為0.64 MPa，與水泥粉煤灰碎石的劈裂強度（0.4～0.55 MPa）相當。

3 結(jié)語

（1）對使用8 a的試驗路進行鉆芯取樣的結(jié)果表明，基層完整性較好，采用爐渣集料基層的市政道路長期使用性能穩(wěn)定，路面保持良好的使用性能。

（2）對兩段試驗路的彎沉實驗，其中迎賓大道試驗段的2個車道的彎沉代表值分別為13.26（0.01 mm）和 11.56（0.01 mm），華夏東路 3個車道的彎沉代表值分別為 17.26（0.01 mm）、17.71（0.01 mm）和13.63（0.01 mm），說明試驗段鋪裝以來的7 a時間里，路面整體承載能力良好。

（3）爐渣細粒徑二灰碎石上基層和爐渣粗粒徑二灰碎石下基層后期的抗壓強度增長幅度較大，在道路長期承受交通荷載作用下，爐渣基層材料抗壓強度仍保持較高的水平。

（4）爐渣及新碎石采用水泥粉煤灰穩(wěn)定后，基層材料的抗壓回彈模量值與常規(guī)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石相當。

（5）爐渣粗粒徑二灰碎石上基層和爐渣細粒徑二灰碎石下基層的劈裂強度遠高于二灰碎石的劈裂強度。水泥粉煤灰穩(wěn)定細爐渣及再生集料下基層的劈裂強度為0.58 MPa，水泥粉煤灰穩(wěn)定細爐渣及新碎石的劈裂強度為0.64 MPa，與水泥粉煤灰碎石的劈裂強度（0.4～0.55 MPa）相當。