建筑廢棄物應用于道路水穩層性能研究

白龍威，涂亮亮，江 建，蔡文科

(1.深圳市市政工程總公司,深圳 518000；2.深圳市特區建工集團有限公司,深圳 518034)

深圳市羅湖棚戶區改造項目有將近130萬m2建筑物拆除，將產生大量的建筑廢棄物。建筑廢棄物經過破碎、篩分加工的建筑廢棄物再生料，棱角多、表面粗糙，不同來源的建筑廢棄物組分也各不相同，再加上破碎過程中因損傷累積造成大量的微裂紋。與天然巖石集料相比，再生集料自身存在孔隙率大、吸水率高、堆積密度小、壓碎值高等特點[1-3]。因此，有必要根據建筑廢棄物的組成特點，開展建筑廢棄物各組成材料的力學性能試驗、配合比設計及施工工藝研究，使其能滿足再生水穩層的各項性能指標要求。

再生水泥穩定碎石是一種半剛性基層材料，具有整體性好、強度高、透水性小的特點[4,5]。水泥穩定碎石混合料中利用建筑廢棄物再生石料，能節約大量的材料，節約工程投資，減少新石料的開采，保護環境，具有較好的經濟效益和社會效益。

1 建筑廢棄物再生料性能研究

1.1 建筑廢棄物再生集料

1.1.1 再生料級配

取代表性的再生集料樣品進行篩分，其級配如表1所示。可以看出三檔再生集料的級配基本符合《公路路面基層施工技術細則》(JTG/T F20—2015)中的要求。

表1 建筑廢棄物再生集料的篩分結果

1.1.2 再生粗集料物理性能

對再生粗骨料取樣進行主要性能指標檢測，結果如表2所示。從表2可以看出，再生粗骨料主要性能指標滿足《公路水泥混凝土路面施工技術細則》(JTG/T F30—2014)中對再生粗集料質量標準的相關規定。

表2 建筑廢棄物再生粗骨料的物理性能

1.1.3 再生細集料物理性能

細集料的砂當量是反映細集料中所含的土或雜質的含量，以評定集料的潔凈程度[6，7]。對再生細集料進行多次取樣試驗檢測，砂當量平均值為64%。

取代表性樣品，烘干后過0.5 mm篩網，采用聯合測定儀測定塑性指數，再生細集料液限為28.4%，塑限為21.5%,塑性指數為6.9%。因此再生細集料屬于低液限砂性土。

1.1.4 污染性檢測

為避免建筑廢棄物再生利用過程中造成二次污染的問題，取代表性再生粗細集料送有資質的單位進行污染性指標檢測，結果如表3所示。可以看出各項指標檢測結果符合國家規范的要求。

表3 建筑廢棄物再生集料的污染性檢測

2 再生料水穩層配合比試驗

2.1 再生水穩底基層及基層試驗

依據《公路路面基層施工技術細則》(JTG/T F20—2015)的要求，底基層分別采用3%、4%、5%三個不同的水泥劑量，基層分別采用6%、7%、8%三個不同的水泥劑量，分別進行重型擊實試驗和無側限抗壓強度試驗。

2.1.1 混合料級配

結合實體工程設計圖紙對混合料級配的要求，基層、底基層采用同一個級配標準，其級配如表4所示。

表4 再生水穩混合料級配

2.1.2 標準擊實及強度試驗

采用重型擊實法，擊實筒的規格為φ152×120 mm，擊實層數3層，錘擊次數為98次/層。對以上各種配合比例配料后進行標準擊實試驗，由平行試驗得出最大干密度和最佳含水量。

根據確定的最佳含水量和最大干密度，拌制水泥穩定碎石混合料，并按96%壓實度成型無側限抗壓強度試件。在標準條件下養護6 d、浸水1 d后，進行無側限抗壓強度檢測。再生水泥穩定碎石擊實及無側限抗壓強度試驗結果如表5所示。從表5可以看出，隨著水泥劑量的增大，試件的無側限抗壓強度增大，滿足現行規范二級及二級以下公路重交通條件下對水泥穩定材料強度的要求。

表5 再生水穩混合料最大干密度和最佳含水率及無側限強度試驗結果

2.1.3 收縮性試驗

水泥穩定碎石的收縮裂縫不僅降低基層的剛度和結板性，還容易將裂縫反射到面層致使路面開裂，影響行車速度和安全，降低路面的使用性能[8，9]。基于此，在水泥劑量為6%，壓實度分別為93%和96%，采用天然集料和再生集料成型試件進行收縮性試驗，分別在20 ℃恒溫水、20 ℃室內及空氣三種環境下養生7 d，讀取百分表的讀數，對比試件收縮率的大小，見表6。

表6 天然集料與再生集料成型試件的收縮性試驗對比

試驗結果表明，再生混合料的最佳含水率大，其干縮性和失水率也大。與天然集料對比，再生料的收縮率稍大。因此，在混合料生產攤鋪壓實成型后及時用透水土工布覆蓋，充分灑水保濕養生，避免再生混合料底基層、基層出現收縮裂縫。

3 再生水穩混合料生產質量控制

3.1 拌合站控制

1)拌和站生產控制。拌合前測定各檔集料的含水率，并根據設計配合比、混合料的最佳含水率及集料的實際含水率，計算確定混合料中各檔集料、水泥及水的準確施工配合比。

2)水泥劑量控制。按規范規定的頻率(每2 000 m21次)進行水泥劑量檢測，發現異常及時調整。水泥劑量采用EDTA滴定法進行檢測。

3)級配控制。為確定級配是否符合要求，生產過程中每2 000 m3取樣兩個，篩分其顆粒級配。檢查其是否與設計配合比的級配基本吻合，是否符合規范的要求，如有異常及時調整。

4)強度控制。按出料頻率取樣制作無側限試件，并檢測其無側限抗壓強度。

3.2 攤鋪控制及現場檢驗

3.2.1 運輸與攤鋪質量保證措施

1)再生水穩料用自卸汽車運輸，裝料時采用防離析措施，不可裝料太滿。運輸車輛用彩條布或帆布覆蓋好，以減少運輸過程中的水分損失。根據當天的氣溫、運輸距離適當調整拌和過程中的加水量，以混合料不沾皮帶為宜，保證混合料的含水率接近最佳含水率。

2)針對再生水穩混合料，攤鋪過程中，攤鋪機后面設專人消除粗、細集料離析現象，特別注意鏟除局部粗集料離析，并添加均勻的混合料拌勻填補。

3)機械攤鋪時控制好攤鋪速度，保證攤鋪勻速穩定，無明顯離析；人工攤鋪時控制攤鋪時間，盡快攤鋪、碾壓完成。控制好養生過程，及時灑水、及時覆蓋養生。

4)壓路機嚴禁在完成的或正在碾壓的路段上掉頭或緊急制動，以保證結構層不受破壞。

3.2.2 現場檢測

1)壓實度。現場壓實度檢測選用灌沙法。

2)芯樣完整性。水泥穩定碎石鉆芯法是反映水泥穩定碎石類結構層是否形成良好的板體性最直接的方法[10]。一般判定方法如下：芯樣完整，B≥80%；芯樣半完整，B<80%且B>60%；芯樣非完整，B≤60%。

芯樣的完整性和混合料級配中粗細集料的搭配有關系。粗集料的比率大可以在一定程度上提高無側限強度，但對芯樣的完整性有一定的影響；再生料生產要注意最大粒徑，最大粒徑控制在26.5 mm能提高芯樣完整性。

3)彎沉。彎沉是指道路路面或路基表面在局部荷載作用下的垂直變形，是反映道路整體抗壓強度的綜合指標。

4 結 論

a.建筑廢棄物再生集料具有表面孔隙多、密度小、吸水率大、強度低、壓碎值稍大等特點，使再生水穩混合料最大干密度相對較低，最佳含水率高。

b.隨著水泥劑量的增大，再生水穩混合料的無側限抗壓強度增大。這是由于水泥作為膠結材料，水化后形成強度。水泥含量越多，膠結能力越強，且水泥砂漿還可以修復再生集料表面的微裂紋，增加集料本身的強度。

c.建筑廢棄物再生集料干縮性比天然集料稍大，在施工過程中采取保水養生措施可以有效控制收縮裂縫的產生。