廢舊水泥混凝土路面在道路工程中的再生利用

于 政，譚友春

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010)

我國每年因規劃新建道路、舊路升級改造、舊路破損重建及自然災害等原因，有大量的廢舊水泥混凝土路面被破除丟棄，一方面占用土地資源，另一方面造成嚴重的環境污染。

近幾年，工程建設對砂石資源的開采造成的環境壓力越來越大。砂石料供需不平衡問題也愈加突出，材料嚴重短缺，價格大幅上漲。資源枯竭、環境破壞與城市建設可持續發展矛盾明顯。

廢舊水泥混凝土路面具有一定的強度、硬度、耐磨、抗沖擊、抗凍、耐水等特性，且穩定性好、易加工，具有很強的路用性能，是道路工程建設不可多得的再生資源。據有關研究，目前我國廢舊水泥混凝土路面的再生利用率僅10%左右，深入研究廢舊水泥混凝土路面在道路工程中的再生利用對建筑垃圾減量、環境保護、資源節約、實現循環經濟發展具有重大意義。

1 廢舊水泥混凝土路面在道路工程中再生利用概述

廢舊水泥混凝土路面再生制品在道路工程中應用廣泛，目前已有大量的工程實踐。表1列舉了廢舊水泥混凝土路面在道路工程中主要再生利用形式和應用范圍。

表1 廢舊水泥混凝土路面在道路工程中的再生利用形式和應用范圍

破碎成再生骨料是廢舊水泥混凝土路面目前最廣泛的再生利用方式。再生骨料和天然骨料性能特征具有差異性。由廢舊水泥混凝土破碎、篩分制備的再生骨料顆粒棱角多、表面粗糙、組分中還含有硬化水泥砂漿，再加上混凝土塊在破碎過程中因損傷累積在內部造成大量微裂紋，導致再生骨料自身的孔隙率大、吸水率大、堆積密度小、空隙率大、壓碎指標高。

大量的試驗研究表明，用再生骨料制備的再生混凝土用水量較大、硬化后的強度低、彈性模量低，而且抗滲性、抗凍性、抗碳化能力、收縮、徐變和抗氯離子滲透性等耐久性能均低于普通混凝土。可通過改善骨料粒形和除去再生骨料表面附著的硬化水泥石對再生骨料進行強化處理，強化后的再生骨料不僅性能顯著提高，而且不同強度等級廢舊水泥混凝土制備的再生骨料性能差異也較小，有利于再生骨料的質量控制。

再生骨料用途不同，其顆粒組成范圍與性能要求也不一樣。我國關于混凝土用再生粗細骨料、砂漿用再生粗細骨料、道路面層、基層用再生粗細骨料的主要性能要求已制定相關國家標準。

2 廢舊水泥混凝土路面在網安基地市政道路工程中的再生利用

2.1 工程概況

國家網絡安全人才與創新基地是經國家領導人批示，中央網信辦支持，推進我國網絡安全戰略實施的重大項目。網安基地一期市政工程是網安基地市政配套子項，位于武漢市東西湖區徑河街先鋒村，項目共包含七條市政道路+兩條地下綜合管廊，建安投資約6億元，由中南市政總院EPC總承包。

2.2 項目實施環境

新建道路范圍內分布有多個魚塘，魚塘內淤泥層厚多為3 m左右。此外，三分之二路床頂面以下的地質情況是2～3 m厚的淤泥質粉土，地下水位淺，天然含水率高、孔隙比大、抗剪強度低、壓實縮性高。2018年11～12月份，網安基地市政道路正值路基施工的攻堅階段，恰逢武漢市連日陰雨天氣，導致路床泡水軟彈，需要對路床軟土進行處理方能施工路面結構層。

交通方面，既有省道新徑路東西向橫穿新建七條道路中的內環路，施工期間既有省道交通不能中斷，為確保省道新徑路正常交通通行，需修建800 m長、12 m寬的水泥混凝土交通疏導便道，待本段新建道路施工完成，恢復交通后，交通疏導便道便破除。

此外，道路施工還涉及到一處包裝廠水泥混凝土場地的破除、先鋒村內既有水泥混凝土路面的破除、網安基地園區內同時在建的中金數谷、弘芯半導體等多家單位的臨時停車場、施工進出場水泥混凝土便道的拆除、遷建再拆除。

調查統計，包括交通疏導便道在內，本項目整個現場需要破除共計約36 200 m2的廢舊水泥混凝土路面，將產生約10 000 m3的廢舊水泥混凝土路面破碎塊；再者，基地內及周邊有多個項目在建，也將會產生大量的廢舊水泥混凝土路面破碎塊，也同樣面臨外棄的問題。根據基地建設的總體規劃和當地政府的規定，工程棄土棄渣需要外運到20 km外的棄土場，并繳納銷納費。

2.3 工程應用及經濟效益分析

(1)工程應用范圍

EPC總承包在充分分析項目現場條件的基礎上，結合本工程的特點，經技術經濟環保及外在因素等綜合比較，確定在現場臨時建設一座小型廢舊水泥混凝土再生加工廠的方案，將現場及周邊所有廢舊水泥混凝土路面資源化利用于本工程。

①在魚塘淤泥層地段，用廢舊水泥混凝土路面破碎塊外加其再生骨料，采取拋塊擠淤的方法處理魚塘淤泥層。

②在軟土路床地段，用廢舊水泥混凝土路面破碎塊外加其再生骨料，采取塊料平鋪嵌縫的方法處理軟土路床，能有效形成軟土硬殼層。

③將廢舊水泥混凝土路面小破碎塊加工成再生骨料，用于路基填料、人行道透水混凝土、路面墊層、箱涵、管廊、管道的混凝土墊層及基坑回填、機動車道水泥穩定碎石底基層、海綿城市系統透水層。

(2)施工工藝

①拋塊擠淤處理淤泥層(厚度在5 m以內)施工工藝：施工準備→機械破碎→分揀裝車→轉運→分區分層拋投→挖機初步碾壓→小塊推平嵌縫→振動壓路機碾壓→壓實度檢測。

②塊料平鋪嵌縫處理軟土路床施工工藝：施工準備→機械破碎→大塊修理、小塊破碎→運輸至待處理路段→平鋪塊料→攤鋪再生級配骨料找平層→碾壓→標高復核→彎沉檢測。

③再生骨料用于道路工程施工工藝：施工準備→機械破碎→裝車運輸至再生加工廠→破碎成再生骨料→制備透水混凝土、水泥穩定再生骨料等→現場攤鋪→質量檢測。

(3)施工質量控制措施

采用破碎機械將廢舊水泥混凝土路面破碎成大塊和小塊，大塊主要用于處理魚塘淤泥層及軟土路床，小塊經錘式破碎機破碎成再生骨料。對再生骨料現場取樣，按《公路工程集料試驗規程》JTG E42-2005中的試驗方法，對其吸水率、壓碎值、針片狀顆粒含量等主要性能指標進行檢測。檢測結果表明，各項性能指標均滿足使用要求。為確保施工質量，EPC要求施工單位在施工過程中應該采取以下質量控制措施。

①為保證處理效果，塊料大小要適中。采用方格網法，利用舊路水泥混凝土板縫，方格網上各交點即為炮眼位置，利用液壓破碎錘進行破碎。若用于拋塊擠淤處理魚塘淤泥層，則打出邊長為40～50 cm的方格網，可得到大塊(20 cm

②用于處理魚塘淤泥層時，自卸汽車將破碎塊運至拋投現場魚塘邊緣，應用挖掘機進行分選拋投，嚴禁向魚塘中直接傾倒。為保證拋填擠淤效果，破碎塊拋投方向需遵循以下原則：當路線從魚塘的中間穿過時，從路堤中心呈等腰梯形向前和兩側拋填至路基寬度，使泥沼及軟土向兩側擠出；當路線從魚塘的邊或角穿過時，則從塘埂向魚塘中心拋投，并使泥沼及軟土向魚塘中心擠出。

③用于處理軟土路床的塊料，大塊對其尖銳邊角稍做修理，保證其有一大的平整面，小塊利用破碎機再生成粗細骨料。大塊料不宜過大也不易過小，太大容易懸空，板下宜掏空，容易失穩，造成路面結構破壞，太小處理效果不好，填縫工作量大，整體穩定性差。

本工程中塊料平鋪嵌縫處理軟土路床結構示意圖如圖1所示。

圖1 塊料平鋪嵌縫處理軟土路床結構示意圖

對于地下水位淺，天然含水率高、孔隙比大、抗剪強度低、壓實縮性高的細粒土軟土路床，鋪設一層無法形成硬殼層的，可按此方法鋪筑第二層；當路基范圍內的地下水位較高，路基干濕狀態不滿足要求，且路基頂面標高受限時，可利用路基施工所用的臨時降排水溝，埋設透水管或回填再生級配骨料，形成排水暗管或盲溝，作為路基永久排水體系，并將此排水系統與海綿城市系統連通一體。

④再生骨料用于路基、路面墊層、人行道透水混凝土等不同的結構部位時，對再生骨料的粒徑大小有不同的要求，應根據需要及時調整破碎機篩孔孔徑。若再生骨料被用于承重結構，還需要通過改善骨料粒形和除去再生骨料表面所附著的硬化水泥石，來提高骨料的性能。

經第三方檢測機構跟蹤檢測，基坑回填壓實度、路基壓實度和彎沉值均滿足設計及施工規范要求。機動車道水泥穩定再生骨料底基層攤鋪完成，養護7 d，取芯檢測無側限抗壓強度為2.7 MPa，滿足設計要求。

(4)經濟效益分析

利用廢舊水泥混凝土路面破碎塊外加其再生骨料處理受雨水浸泡的軟土路床，既保證了工程質量，又避免了工期延誤。最終，道路按節點目標順利實現通車，為網安基地內展示中心更早投入運營提供了交通保障。從實施結果來看，按當時的天氣條件，采用傳統的翻曬和土質改良處理方法，工期將至少延誤45 d。

采用廢舊水泥混凝土路面破碎塊處理魚塘淤泥層；再生骨料用于路基填料、人行道透水混凝土、路面墊層等，代替原生骨料；再加之不發生的棄渣外運費用及銷納費、不需要外購填料等，工程造價有效降低。經測算，節約工程造價約429萬元。

廢舊水泥混凝土路面就地再生利用，不用長距離外運，減少二氧化碳排放，避免運輸遺撒導致路面及環境揚塵污染。此外，利用廢舊水泥混凝土路面破碎塊及其再生骨料可有效減少新材料的開采使用，節約資源，降低能耗。

3 廢舊水泥混凝土路面再生利用現狀、 存在的問題及對策建議

本工程廢舊水泥混凝土路面再生利用也面臨一些障礙。EPC現場管理人員提出將現場廢舊水泥混凝土路面用于道路工程時，EPC設計人員對施工質量控制表示擔憂，監理單位認為利用再生骨料及再生制品，工程質量難以保證，并提出再生骨料的材料價格與天然骨料存在差異，結算時材料單價需要進行調整。結合本工程應用情況，分析我國目前廢舊水泥混凝土路面再生利用現狀及存在的問題。

(1)建筑垃圾回收再利用管理制度不完善，缺乏實操性的規章制度；

(2)廢舊水泥混凝土路面分類收集的程度不高，絕大部分依然是混合收集，增大了廢舊水泥混凝土路面資源化、無害化處理的難度；

(3)廢舊水泥混凝土路面回收利用率低，專門的回收機構較少；

(4)我國廢舊水泥混凝土路面處理及資源化利用的技術水平還有待提高，對新技術、新工藝及先進機械設備的研發投入還不夠。

為提高廢舊水泥混凝土路面在道路工程中的應用水平，提高利用率，加大應用范圍，實現我國建筑垃圾減量化、資源化，提出如下對策建議。

(1)目前，大、中城市根據管理的實際需要，相繼頒布了建筑垃圾或工程渣土管理規定。初步建立了建筑垃圾申報及審批制度，收運車輛也得以初步規范化，但無論從規模上還是力度上還不夠，還需要建立健全相應的法規和管理體制，建立數字化運行監管信息系統，加強建筑垃圾治理聯合執法；

(2)引入市場機制，制定優惠的產業扶持政策，對建筑垃圾處理廠實行減稅或免稅的優惠政策，努力引導再生資源產品形成規模化生產，降低再生資源產品的生產成本；

(3)大力推動建筑垃圾綜合利用技術和相關機械設備制造技術研究，使工藝流程既簡單合理又減少設備投入的成本；

(4)深入理論研究，加強建筑垃圾的科研工作，制定相應技術規范(規程)和技術指標，包括設計規范、應用規程、施工和驗收標準等，保證再生混凝土等再生制品的工程質量。

4 結 語

結合網安基地市政道路項目的工程實踐，對廢舊水泥混凝土路面在道路工程中再生利用的施工工藝、施工質量控制措施進行了總結提煉，分析得出廢舊水泥混凝土路面再生利用具有顯著的經濟效益。針對我國廢舊水泥混凝土路面再生利用現狀和存在的問題，提出了盡快完善建筑垃圾回收利用管理制度、推動廢舊水泥混凝土路面綜合利用技術研究、加強先進的施工機械設備研發以及制定配套的技術標準規范等一系列對策措施。希望能為我國廢舊水泥混凝土路面資源化利用、相關政策的制定、行業發展研究方向提供建議和參考。