道路基層中建筑固體廢棄物再生骨料的應用

張俊

摘 要：為了提高建筑固體廢棄物在道路基層中的利用水平，本文以某道路基層工程施工項目為例，分析建筑固體廢棄物再生骨料配合比設計要點，探討建筑固體廢棄物在道路基層中的應用策略，提出施工準備、再生料拌和、運輸、攤鋪、碾壓、養生各階段的作業要點，最后總結道路基層中建筑固體廢棄物再生骨料施工的質量檢驗方法，以供參考。

關鍵詞：道路基層 建筑固體廢棄物 再生骨料 配合比設計 施工技術

在節能環保、綠色施工的工程發展趨勢下，深度利用廢舊工程材料進行新建工程的施工是重要的策略[1]。建筑固體廢棄物再生骨料屬于典型材料，可用于道路基層施工，滿足道路基層施工質量要求的同時提高廢舊資源的利用水平[2]。建筑固體廢棄物再生骨料的應用涉及到諸多技術要點，因此需做深入的技術探討和研究，進行科學施工。

1 工程概況

某道路基層工程施工項目，全長1000m，紅線寬度50m。道路分A、B兩段機動車道，機動車道寬度分別為24m、16m。設計厚度48cm，水穩料數量27000m2，要求：設計彎沉值31.9（0.01mm）；壓實度≥98%；水穩料7d無側限抗壓強度4.5MPa。該項目對建筑固體廢棄物的再生利用進行了研究，水穩料中的碎石骨料全部用建筑固體廢棄物再生骨料替代，不外摻粉料，配制了水穩料，在道路進行了應用工程示范獲得成功，取得了良好的社會效益和經濟效益。

2 建筑固體廢棄物再生骨料配合比設計

2.1 材料的取用

秉承廢舊材料利用價值最大化的原則，將建筑固體廢棄物作為基礎材料，做破碎、篩分處理后獲得粒徑9.5～31.5mm的1號料和0～9.5mm的2號料，實測結果顯示1號料、2號料的表觀密度分別為2610kg/m3、2640kg/m3，壓碎值分別為30.8%、30.9%，均達標；摻入粒徑＜4.75mm、表觀密度2590kg/m3的機制砂，集舊料和新料于一體，按比例取用，配制水穩料。

2.2 配合比設計

2.2.1 級配曲線

以JTGTF20-2015《公路路面基層施工技術細則》的相關規范為準，分析1、2號再生骨料和機制砂的顆粒級配，確定多類材料混合拌制后的水穩料的級配曲線，具體如圖1所示。

2.2.2 最佳含水量和最大干密度

基層水穩料的7d無側限抗壓強度需達到4.5MPa，按照此要求進行試配。水泥劑量控制在6%～8%，以不同的水泥劑量拌制多組水泥穩定碎石混合料，用重型擊實成型法試驗檢測，測定各組水穩料的最佳含水量和最大干密度[3]。水穩料指標的測定宜采用振動成型法，原因在于測定的結果與現場施工結果的一致性較高，但相比于靜壓成型法測定的最大干密度，振動成型法的結果約為該值的1.02～1.04倍，按照此關系，此處的壓實度控制取設計結果的1.03倍。水穩料的含水率和干密度關系，如圖2所示。

2.2.3 配合比

1號料、2號料、機制砂的比例分別為49%、17%、34%，水泥劑量取5%～8%，按該材料比例進行試配，測定水穩料的7d靜壓成型強度。以水泥劑量為7%為例，實測7d靜壓強度為4.79MPa，達到“≥4.5MPa”的要求，具有可行性。具體至實際施工中，骨料為干燥狀態，吸水率較高，在拌和過程中將大量吸水，為此需考慮到粗、細骨料的含水率，適時調整配合比。

3 道路基層中建筑固體廢棄物再生骨料的應用

3.1 材料拌和

（1）分批次篩分建筑固體廢棄物，檢測針片狀含量、含泥量、含水量和壓碎值，分為多檔質量均達標的集料，以便取用。（2）分批次檢驗水泥的質量，包含抗壓強度、抗折強度、凝結時間（初凝、終凝）、安定性等，或每500t進行一次檢驗。（3）再生前，檢測集料的含水量，根據此結果靈活控制拌和用水量，避免因集料吸水而導致拌和用水量不達標。（4）每2000m作業面制備至少6個樣品，用EDTA滴定法檢測水泥用量，且進行一次混合料篩分試驗，判斷級配的合理與否。

3.2 攤鋪

（1）現場攤鋪能力與拌和機混合料生產能力相匹配，保證攤鋪的連續性，避免供料不足（導致停機等料）或供料過量（導致材料浪費）。攤鋪盡可能保持勻速，以0.7～1.2 m/min為宜。（2）選取具有代表性的路段組織試驗，根據試驗結果確定合適的松鋪系數，由專員操作攤鋪機，按照攤鋪方案有效攤鋪。結合經驗，若采用穩定土攤鋪機進行振動和雙夯錘時，可按照1.23～1.25的松鋪系數進行攤鋪。為保證攤鋪的有效性，最初攤鋪時按照松鋪系數取值區間的下限（1.23）攤鋪約20m并碾壓，在此段取3～5個斷面、各斷面設3～5點，測定標高，進而調整松鋪系數。（3）水泥穩定碎石基層因下承層局部低洼或路中窨井而缺乏平整性時，用齒耙將表層5cm以上耙松，再用新拌混合料找平[4]。

3.3 碾壓

3.3.1 碾壓段長度

水泥穩定碎石拌和后，水分開始蒸發，若拌和后至碾壓前的持續時間較長，混合料的可碾性變差，加大碾壓難度；同時，若未及時碾壓，混合料的強度損失增加，影響施工效果[5]。因此，可適度縮短單個碾壓工作段的長度，并加強工序協調，力爭在基層攤鋪后盡快進行碾壓。單段最大碾壓長度根據水泥基層施工容許時間、攤鋪速度、碾壓時間、現場氣溫等因素而定，在本工程中，經綜合分析后將碾壓長度控制在30～60m。

3.3.2 碾壓流程

（1）穩壓。混合料經過穩壓處理后可初步維持穩定，在后續的振動壓實期間無明顯的推擠現象，有利于碾壓的有效進行。穩壓設備的噸位不宜超過12～15t，通常以12t雙鋼輪壓路機穩壓1遍為宜。（2）振壓。振壓目的在于提高基層的密實度，設備通常采用12～18t振動壓路機。振壓時，根據現場施工條件、機械設備性能、質量要求等配置多套振動頻率和振幅的組合方案，視實際條件選擇合適的參數組合方案，對基層做全面振壓，保證全寬、全厚范圍內的壓實效果。在水泥穩定碎石基層施工中，通常以低頻率、高振幅的方式進行振壓[6]。根據前述提及的思路，結合本工程混合料的配合比、下承層強度、基層攤鋪厚度等因素，經綜合分析后采用的是16t的振動壓路機，做2～3遍碾壓。（3）靜碾。經過穩壓、振壓后，基層的密實度大幅提高，尤其是基層較深范圍內的混合料密實度良好，但表面5～10cm內的密實度有限，為此需進一步安排碾壓，即靜壓，以便提高基層全深度范圍內的密實度。靜壓設備以12～18t的單鋼輪壓路機為宜，在本工程中采用3Y18／21t三輪壓路機，可根據實際碾壓條件配重至21t，做2～3遍靜碾后取得較好的壓實效果。（4）收光。經過碾壓后，基層表面存在裂紋和碾壓輪跡，為了提高基層的表觀質量，安排收光。收光設備采用16t以上的輪胎壓路機，例如用16t膠輪壓路機碾壓1～2遍。為取得良好的碾壓效果，嚴格把控收光的時間，即在混合料達到或略大于最佳含水量時碾壓，若現場氣溫較高，基層混合料中的水分易在短時間內快速散失，不利于碾壓的正常進行，為此需保證實際含水量比最佳含水量略高1%～2%。按穩壓、振動碾壓、靜碾、收光的流程依次作業后，以重型擊實試驗法進行檢驗，判斷基層的壓實度是否達標，若不滿足要求需隨即補充碾壓，直至壓實度、平整度等指標均合格為止，具體見表1。

3.3.3 碾壓速度

（1）攤鋪后的基層初步密實，若直接對其做振動碾壓處理，將引起推移或其它的問題，影響攤鋪效果。為此，在攤鋪后應先進行穩定碾壓，提高基層表面的密實度，此階段的設備可采用12t左右的靜力壓路機。攤鋪全過程中采用到多類設備，為減少碾壓機械的配置數量，可將振動壓路機用于基層的穩定碾壓，但要求設備不開振動。碾壓速度穩定在1.5～2km/h，碾壓一個來回視為1遍。（2）振動碾壓是提高基層密實度的關鍵工序，宜采用作用深度較大的振動壓路機，碾壓輪重疊量取輪寬的1/3～1/2，碾壓速度以不超過3km/h較為合適，碾壓遍數和振動參數均要合理。經過充分的碾壓后，消除壓痕，保證基層具有密實性和平整性。（3）振動碾壓對于提高基層尤其是基層的密實度有重要的作用，但難以保證表層的密實度，因此宜用較小作用深度的靜碾做進一步的處理，使表層具有密實性。在靜碾階段，設備采用大噸位單鋼輪壓路機，設備平穩、勻速地運行。

3.4 養生

基層碾壓合格后，進入養生階段，養生時間至少達到7d。養生要點如下：（1）養生1d，用塑料薄膜覆蓋養生；（2）養生2d～7d，以灑水車灑水的方法進行養生，視基層干濕程度和現場氣候條件控制灑水次數，以基層表面保持潮濕為宜；（3）養生7d后，安排質量檢驗，噴粘層瀝青或噴灑透層，再用瀝青乳液進一步養生，一方面防護基層以免因車輛行駛而受損，另一方面避免基層干縮開裂；（4）養生期間加強現場管理，禁止除灑水車以外的其它任何機械設備進場。養生過程中，注重養生與綠化、側平石安裝等分部工程的協調[7]。

3.5 效益分析

將由碎石組成或可加工成碎石的建筑廢棄物運用于公路工程中，可使其變廢為寶作為二次資源，帶來了顯著的經濟效益和社會效益。（1）對比相同配比再生骨料水穩碎石基層和天然骨料水穩碎石基層的生產費用，可節約43.8%的工程造價，直接經濟效益顯著。（2）減少石料資源的開采，可以緩解我國部分省市資源緊張的局面，減少因開采石料造成的環境污染，相對改善了石料所在地的環境。（3）減少治理石料資源開采以及建筑廢棄物堆存帶來的污染費用。（4）可有效緩解工程項目所在地區因環境污染帶來的地方矛盾。

4 質量檢驗方法

利用建筑固體廢棄物再生骨料施工基層時，需加強對各道工序施工質量的控制，保證整體施工效果。（1）混合料拌和結束后，取樣做滴定試驗，并準確檢測混合料中水泥的劑量，待實測指標達到設計要求后，方可用于施工。（2）基層壓實度的檢測按照每200m檢測4處的頻率進行，每處每車道檢測1點，共檢測72處。若實測壓實度≥98%，則達標，否則做加強碾壓處理，直至通過檢測為止。（3）按照每1000m2選取3個點的方式鉆取芯樣進行檢驗，要求芯樣完整，厚度達標，層間緊密連接。（4）按照每2000m2選取1個點的頻率進行無側限抗壓強度檢測，每次取熟料80kg，共測14個點。根據實測結果可知，抗壓強度的均值為5.32MPa，符合設計規范的要求。

5 結語

綜上所述，建筑固體廢棄物再生骨料可作為道路基層施工材料進行使用，為發揮出此類廢舊材料的利用價值，工程人員需做好原材料選取、配合比設計等準備工作，再按照拌和、攤鋪、碾壓、養護的基本流程進行施工，期間加強質量檢驗，例如從混合料中取樣檢驗、每施工一段基層后取芯樣檢驗，根據檢驗結果判斷施工質量，及時處理異常狀況。在全面規劃、科學施工、質量管控的全方位工作策略下，保證道路基層施工效果，發揮出建筑固體廢棄物的利用價值，創造良好的經濟效益和生態環境效益。

參考文獻：

[1]張良.建筑固體廢棄物再生骨料在市政道路水穩基層的應用研究[J].廣東建材，2021，37（12）：16-19.

[2]楊盼盼.淺談建筑垃圾再生骨料用于道路建設的適用性與技術要求[J].四川水泥，2022，44（10）：197-199，202.

[3]姜騫，易歡樂.南京南部新城建筑固體廢棄物調研與再利用[J].建筑技術，2020，51（02）：219-222.

[4]楊旭東，張雙艷.建筑固體廢棄物磚混再生骨料集料細化研究[J].江西建材，2016，（14）：211，213.

[5]田振.含建筑垃圾水穩碎石路面基層材料的使用性能[D].湖南大學，2016.

[6]趙友松，岳紅平.建筑垃圾再生材料在市政道路基層中的應用研究[J].公路交通科技（應用技術版），2018，14（06）：16-18.

[7]張華，程晶，柯志濱，等.建筑垃圾再生骨料在市政道路中的應用研究[J].水泥工程，2022，43（05）：69-72.