建筑垃圾再生材料在高速公路回收再利用探討

陳新軍CHEN Xin-jun

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，西安 710000）

0 引言

近年來，我國的建筑行業獲得前所未有的發展，但是由于不夠重視固廢垃圾的處理和回收利用，給生態環境帶來了巨大的危害，同時也破壞了自然與人和諧相處的原則。隨著國家及人們對環境保護重視度的提高，建筑垃圾固廢處理和回收利用受到相關部門的關注。西安外環高速公路6標，位于陜西省西安市長安區境內，線路跨灤鎮街道、子午街道。主要工程內容為主線路基333.5m、主線橋梁3367.5m/2座、互通式立交1處。橋梁主要包含樁基732根，承臺系梁308個，墩柱626個，蓋梁278個，預制箱梁1507片，現澆梁187.5m/3聯。其中路基填方材料及低強度混凝土骨料主要來源于建筑固體材料的破碎，處理好建筑垃圾固廢，對于保護水資源，促進環境可持續發展具有重要的作用。現結合自身的工作經驗，就建筑垃圾固廢處置及回收再利用進行以下探討。

1 建筑垃圾固廢的分類

分析工程的施工情況，產生的固廢物大致可以分為這樣幾類：鋼材廢棄料、木材廢棄料、生活垃圾、水泥類材料廢棄料[3]。舉例：工程主體結構施工階段，會產生廢舊木方、廢鋼筋頭、廢棄混凝土塊等；裝修施工階段，會產生無法再用的標準磚塊、各種包裝紙袋、落地灰等。上述兩個施工階段，均會產生近萬噸的建筑垃圾。具體廢棄物種類見表1。

基于廢棄物利用，高速公路建設主要對渣土、混凝土塊、砂漿塊、碎磚進行分類，通過破碎篩分，大致提出這樣兩個利用方向：一是將建筑垃圾中的碎石、土、磚塊、混凝土塊等固廢物通過加工處理后，用于路基的填充（見圖1）；二是通過破碎、篩分清洗等工藝，對廢舊混凝土進行回收處理，然后用再生粗骨料（見圖2），代替部分骨料或全骨料。現結合這兩方面介紹建筑垃圾再生材料應用技術。

圖1 路基填料

圖2 再生混凝土骨料

表1建筑施工產生廢棄物種類

2 建筑垃圾再生材料路基應用技術

道路修建中，可以用固廢物填充路基，這也是回收利用建筑垃圾的有效手段。在以前，路基填筑使用外運的砂石，消耗材料，增加成本。如果能將建筑垃圾中的碎石、混凝土塊等固廢物通過加工處理后，用于路基的填充中，不失為一種節約、環保的選擇，這樣有助于減少道路的修建成本，減少勞動力，也能保證建筑垃圾的回收再利用。

2.1 建筑垃圾再生材料技術要求

關于建筑垃圾再生材料組成方面，需要保證滿足一定的均勻性，同時級配應連續。在路基填筑施工階段中，要想實現對建筑垃圾再生填料的合理使用，那么就必須保證CBR可以滿足“公路路基設計規范”中的相關要求。在不能滿足標準要求的情況下，可以在建筑垃圾再生填料中加入一定的水泥或者是石灰等材料，從而可以對建筑垃圾再生填料進行改性處理。經過檢驗可以滿足設計要求之后，才能應用到路基填筑施工中。根據其大于4.75mm和0.075mm顆粒含量，按應用部位分為路堤填料和路床填料，其技術指標應符合表2的規定。

表2建筑垃圾再生材料級配和最大粒徑要求

基于技術指標角度上進行分析，建筑垃圾再生材料需要滿足表3中的相關要求。對于料源以及規格相同的建筑垃圾再生材料，應該作為同一批次進行檢驗與保管，同樣，對于料源與規格不同的建筑垃圾再生材料，在檢驗與保管工作中應該分批進行。

表3建筑垃圾再生材料的技術要求

2.2 建筑垃圾再生材料路基施工工藝

在路基填筑施工過程中，主要采取機械化的方式來進行，并形成了機械化的施工流程。正式開工之前，應先鋪筑不少于200m的試驗路段，保證路基填筑施工方法與質量可以滿足設計。在每一項施工工作結束之后，需要將質量檢測工作進行全面落實，只有檢測合格之后才能開展接下來的工作。如果檢查發現存在質量問題時，一定要及時進行處理解決，直到合格之后才能轉到下一道工序中。路基施工應選擇具有相關工程經驗的技術人員和具有專業施工機具設備的單位完成。在路基施工階段中，應該安排專門的人員對建筑垃圾進行拾取，對施工工期安排時，應該避開降雨季節，當遇到大量降雨時，一定要立即停止施工，并采取臨時排水措施，從而滿足相應的規范要求。在全面解決降水產生的影響之后，才能重新安排施工。路基填筑前，應該準備充分的建筑垃圾再生材料，其技術要求應滿足表3的規定。施工前，首先應完成現場建筑垃圾再生材料的材料檢驗工作，檢驗合格后方可用于填筑。結合每層厚度和壓實度標準，按照試驗室確定的建筑垃圾再生材料組成計算其單位面積的重量及用量，最后換算成單位面積的體積用量。

表4建筑垃圾再生材料填筑路基驗收標準

2.3 施工質量檢查與驗收

施工應按照相應的規范要求，構建出完善的質量保證體系，并對每一環節施工質量進行全面檢查，以達到規定的質量標準。在施工階段中應該對相應的施工參數進行明確，并與施工質量之間進行聯合控制。施工質量檢測與路基施工順序同步進行，對于分層施工的路基應在施工結束后進行過程檢測。路基施工階段中所涉及到的壓實層，可以應用實驗路段明確的工藝流程與工藝流程與參數進行。建筑垃圾填筑路基表面層應平整、密實，無明顯凹凸現象，無粒料離析現象；路床頂面橫坡與路拱橫坡一致。路基施工過程應加強對建筑垃圾再生材料和每個施工環節的檢查，其中建筑垃圾再生材料的檢查應嚴格按照表3的規定。路基施工過程應加強對建筑垃圾填料和每個施工環節檢查，建筑垃圾大粒徑路基壓實質量采用壓實沉降差檢測。施工過程中路基的質量檢查項目應符合表4的規定。

3 建筑垃圾再生材料混凝土應用技術

3.1 再生材料混凝土應用現狀

現階段，我國已經有著相當成熟的再生混凝土制備技術，通過破碎、篩分、清洗等工藝，對廢舊混凝土進行回收處理，然后用再生混凝土，代替部分骨料或全骨料。由于再生骨料的來源不同，再生骨料的分類也就不同，一般分為道路、建筑再生骨料兩種，同時又會按照骨料粒徑的大小，將其分為細骨料、粗骨料，對于這種摻雜再生骨料的混凝土，我們稱為再生混凝土。

3.2 再生骨料道凝土技術要求

本項目建筑垃圾再生骨料混凝土的最高強度等級C30，選用Ⅰ類或Ⅱ類再生骨料，從而完成對再生骨料混凝土的配制工作。針對Ⅰ類和Ⅱ類再生粗骨料而言，通常可以應用到不同強度等級的混凝土中。Ⅲ類再生相骨料可以應用到強度在C25以下的混凝土配制中，不適合配制扛本性比較強的混凝土中。在再生骨料進入到施工現場時，需要嚴格按照相應的批次，對檢驗報告以及合格證等材料進行全面檢查。嚴格按照“再生骨料應用技術規程”中的相關要求，對質量方面進行嚴格檢測。在對新拌和的再生骨料，需要保證在性能方面可以滿足相應的設計要求，并嚴格按照“混凝土質量控制標準”中的相關規定。關于再生骨料混凝土，應該選擇使用硅酸鹽水泥或者是普通硅酸鹽水泥，對于品種不同的水泥而言，不可以同時使用。天然粗、細骨料應符合現行行業標準（普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準）JGJ 52的展定。在對外加劑進行使用的過程中，應該滿足“混凝土外加劑”中的相關要求，同時達到“混凝土外加劑應用規范”中的要求。新拌和的再生骨料混凝土水溶性氯離子最大含量不能超出1.00%，在對檢驗方法進行選擇時，應該按照現有的“混凝土中氯離子含量檢測技術規程”要求來進行。新拌再生骨料混凝土的坍落度經時損失不應影響混凝土的正常施工，泵送混凝土坍落度經時損失不宜大于30mm/h。混凝土拌和物在滿足基本要求時，應該選擇比較小的塌落度，泵送混凝土拌和物塌落度設計值應該控制在180mm以內。保證最終產生的混凝土拌和物具備較好的和易性，并不離折或泌水。

表5建筑垃圾再生材料配合比驗證

3.3 再生骨料混凝土應用技術

混凝土強度是評判混凝土質量的重要標準，使用再生材料替代天然骨料，混凝土的強度等級以及再生混凝土中再生骨料含量對混凝土的強度都會有一定的影響。混凝土強度的變化與試驗的溫度、濕度、材料以及加工的工藝都是有較大關系的，相關學者進行研究后發現了如下規律：①在多數情況下，因為加工工藝相同，所以再生混凝土的力學強度要低于天然混凝土的力學強度，主要原因就是對于再生骨料面言，它與水泥漿之間的結合程度比天然混凝土的結合程度要低。②通過具體的研究發現，混凝土中再生骨料含量對再生混凝土的力學強度也有一定的影響，一般是會隨再生骨料的數量升高而降低。③當水膠比與制造工藝保持一致時，再生材料在原材料的30%以內時，此時再生材料的力學強度達到一個較大的值，再生材料繼續增加時，其力學強度會有所下降，但是下降的幅度會隨看材料的增加越來越小。④試驗證明，當天然骨料和再生骨料的配合比相同時，如果全部采用再生骨料配置混凝土，那么混凝土的力學強度、抗拉強度，抗腐蝕能力等都會有所下降，數值在10%左右。⑤在多數情況下，如果加工工藝相同，再生混凝土的力學強度低于天然混凝土的力學強度，但是其幅度會隨著加工時間的推移而降低。現場經過試拌檢測結果如表5。

4 案例

根據《陜西省人民政府辦公廳關于在公路建設中推廣建筑垃圾綜合利用的通知》（陜政辦函【2017】30號）文件精神及招標文件要求，在西安外環高速公路南段項目建設中應大力推廣使用建筑垃圾。建筑垃圾主要應用情況如下：

①路基填料。K0+000~K23+700段路基及立交填料采用建筑垃圾填筑路基，需244.32萬立方米（壓實方）。

②全線路基防護、排水工程中現澆砼及小構件預制全線路基防護、排水工程中現澆及預制混凝土除受力構件，如擋土墻、鋼筋混凝土蓋板等外，均采用建筑垃圾再生骨料混凝土。全線預制小構件主要有：填方拱形骨架護坡、挖方拱形骨架護坡、護面墻、中央分隔帶路緣石、路塹邊溝臺帽、橋下蒸發池、平臺截水溝、集水溝、填方路面邊部再生磚、挖方路面邊部預制塊等。

③過濕土地基處理。在K0+000~K23+700段的過濕土路基，當地基土層含水量較大，不易直接壓實時，在路堤底部清表后鋪設建筑垃圾再生材料墊層，墊層應高出原地表至少30cm。

④路面底基層在。K0+000~K23+700的路面底基層采用建筑垃圾再生集料底基層。

⑤臨建工程。建筑垃圾在施工便道（路基填料、路面）、場地硬化、臨建等工程加以應用。

5 結語

綜上所述，伴隨著我國經濟的發展，人們生活水平的提升，對建筑工程的需求日益增長。因此，在日后的建筑工程建設施工中，施工單位必須意識到建筑垃圾帶來的危害，并采用有效措施進行處置，比如加工處理循環利用、基建中合理使用垃圾、填埋處理等，同時還要加大管理力度，可從強化法律建設和管理、控制垃圾的出現等方面著手，提高建筑垃圾固廢處置效率，減少建筑行業給自然環境、人類健康帶來的不良影響。