水泥穩(wěn)定建筑垃圾再生集料底基層試驗(yàn)路檢測

陳 潔，田 萌

(陜西省路橋集團(tuán)路面工程有限公司,陜西 西安 710054)

0 引言

近年來,隨著我國城市化進(jìn)程的加快,建筑垃圾的產(chǎn)量和存量與日俱增。我國每年建筑垃圾產(chǎn)量達(dá)30億t,儼然已成為世界建筑垃圾排放最多的國家[1]。目前,建筑垃圾的處理主要是露天堆放或者填埋,不僅占用大量土地資源,還污染周圍環(huán)境[2];道路工程需要大量的集料,建筑垃圾再生集料應(yīng)用于路堤填筑缺乏價(jià)格優(yōu)勢,但應(yīng)用于基層有一定的經(jīng)濟(jì)性,可促進(jìn)整個(gè)建筑垃圾再生產(chǎn)業(yè)的良性運(yùn)作[3-7]。

水泥穩(wěn)定碎石是我國公路工程基層建設(shè)最為主要的建筑材料,需要大量的天然石料,如果能夠?qū)⒔ㄖ偕咸娲糠痔烊凰槭糜诠饭こ痰幕鶎咏ㄔO(shè),不僅可以節(jié)約天然石料,還可以將建筑垃圾資源化利用,有利于環(huán)境保護(hù)。文章以公路工程基層材料的技術(shù)要求為依據(jù),通過試驗(yàn)路檢測研究建筑垃圾再生集料用于公路底基層建設(shè)的可行性,有利于建筑垃圾再生加工的提質(zhì)增效[8]。

1 工程概述

西安外環(huán)高速起訖樁號(hào):K0+000—K70+164,全長70.164 km,其中,K0+000—K23+700段厚20 cm底基層設(shè)計(jì)為水泥穩(wěn)定建筑垃圾再生集料(水泥劑量3.5%,粉煤灰4%),合同內(nèi)工程量為494 468 m2。公路等級(jí):雙向六車道高速公路;設(shè)計(jì)行車速度:120 km/h;路基寬度:主線整體式路基寬度34.5 m,分離式路基寬度17 m。

為了檢驗(yàn)投入本工程底基層的機(jī)械性能、施工工藝、施工組織能否滿足施工要求,并為大面積施工取得科學(xué)、合理的技術(shù)參數(shù),秦鎮(zhèn)互通DK0+240.01—DK0+478.85全幅鋪筑238.85 m水泥穩(wěn)定建筑垃圾再生集料底基層試驗(yàn)路。

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

1)水泥采用寶雞眾喜鳳凰山海螺牌水泥,強(qiáng)度等級(jí)為42.5緩凝硅酸鹽水泥,且應(yīng)符合GB 175的要求。初凝時(shí)間應(yīng)大于3 h,終凝時(shí)間應(yīng)大于6 h且小于10 h。

2)碎石采用寧石2標(biāo)自制料場各級(jí)碎石集料,按粒徑分為A料19 mm～37.5 mm、B料9.5 mm～19 mm、C料4.75 mm～9.5 mm和D料0 mm～4.75 mm(石屑或砂)四種規(guī)格,細(xì)集料潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì),進(jìn)場材料不同規(guī)格的集料分倉堆放,設(shè)標(biāo)識(shí)牌。

3)建筑垃圾再生集料采用陜西弘偉生態(tài)環(huán)保有限公司加工集料,為建筑物拆除廢混凝土、破碎砌塊、建筑用磚的磚塊進(jìn)行加工,用于底基層的建筑垃圾再生集料最大粒徑不應(yīng)超過37.5 mm。

4)三級(jí)粉煤灰。

5)水:無污染水,符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5749—2022生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求的飲用水。

2.2 礦料合成

礦料級(jí)配檢測在拌和開始前與拌和過程中,由試驗(yàn)室、總監(jiān)辦、試驗(yàn)檢測中心共同取樣檢測。取樣由拌和機(jī)斜皮帶取樣,截取30 cm的斷面混合料進(jìn)行全部篩分檢測。水泥穩(wěn)定建筑垃圾再生集料底基層集料合成級(jí)配見表1,礦物篩分曲線圖如圖1所示。其中方塊曲線代表通過該篩孔尺寸的上限百分率,圓圈曲線代表通過該篩孔尺寸的下限百分率,三角曲線表示上限與下限的中值曲線,倒三角曲線代表級(jí)配曲線。

表1 水泥穩(wěn)定建筑垃圾再生集料底基層集料合成級(jí)配

2.3 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)集料的篩分結(jié)果和《垂直振動(dòng)法水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)范》要求,確定集料比例分別為A料35%、B料25%、C料13%、D料27%,合成級(jí)配如表2所示。

表2 混合料礦料合成級(jí)配組成

配合比試驗(yàn)結(jié)果見表3。外摻入水泥3.5%和粉煤灰4%,本項(xiàng)目底基層采用陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)《垂直振動(dòng)法水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的垂直振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)方法確定級(jí)配及最大干密度為5.8%、最佳含水量2.426 g/cm3,7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試為7.8 MPa,EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=0.490x-2.448。

表3 配合比試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)檢驗(yàn)該級(jí)配各項(xiàng)指標(biāo)均符合《垂直振動(dòng)法水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)范》及《西安外環(huán)高速公路南段路面工程施工技術(shù)指南》。

3 施工方案

施工工藝流程如下:

施工準(zhǔn)備→整修路床→測量放樣→兩側(cè)支鋼模板→掛基準(zhǔn)線→混合料拌合、運(yùn)輸→攤鋪機(jī)并機(jī)攤鋪→碾壓、檢測→覆蓋灑水養(yǎng)生→交驗(yàn)。

本次底基層試驗(yàn)路攤鋪寬度為9.48 m～10.26 m漸變段,壓實(shí)厚度為20 cm。試驗(yàn)路擬分三個(gè)區(qū)進(jìn)行碾壓,具體段落為:

Ⅰ區(qū):DK0+240—DK0+320段,長80 m,松鋪系數(shù)初定為1.28;

Ⅱ區(qū):DK0+320—DK0+400(右幅),長80 m,松鋪系數(shù)初定為1.30;

Ⅲ區(qū):DK0+400—DK0+478.85(右幅),長78.85 m,松鋪系數(shù)初定為1.32。

試驗(yàn)Ⅰ區(qū):初壓:采用一臺(tái)32 t膠輪壓路機(jī)靜壓1遍;復(fù)壓:先采用一臺(tái)22 t單鋼輪壓路機(jī)弱振2遍,然后用另一臺(tái)22 t單鋼輪壓路機(jī)弱振2遍,再用一臺(tái)26 t單鋼輪壓路機(jī)強(qiáng)振1遍;終壓:采用膠輪壓路機(jī)收面1遍,再用一臺(tái)13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收面1遍,以彌合表面微裂紋、松散以及消除輪跡。合計(jì)碾壓遍數(shù)為8遍。同時(shí)用3 t小型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓邊角。

試驗(yàn)Ⅱ區(qū):初壓:采用一臺(tái)13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍;復(fù)壓:先采用一臺(tái)22 t單鋼輪壓路機(jī)弱振2遍,然后用另一臺(tái)22 t單鋼輪壓路機(jī)強(qiáng)振2遍,再用一臺(tái)26 t單鋼輪壓路機(jī)強(qiáng)振2遍;終壓:采用膠輪壓路機(jī)收面1遍,再用一臺(tái)13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收面1遍,以彌合表面微裂紋、松散以及消除輪跡。合計(jì)碾壓遍數(shù)為9遍。同時(shí)用3 t小型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓邊角。

試驗(yàn)Ⅲ區(qū):初壓:采用一臺(tái)13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍;復(fù)壓:先采用一臺(tái)22 t單鋼輪壓路機(jī)弱振2遍,然后用另一臺(tái)22 t單鋼輪壓路機(jī)強(qiáng)振2遍,再用一臺(tái)26 t單鋼輪壓路機(jī)強(qiáng)振3遍;終壓:采用一臺(tái)13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收面1遍。合計(jì)碾壓遍數(shù)為9遍。同時(shí)用3 t小型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓邊角。

碾壓過程圖如圖2所示,圖2(a)為梯隊(duì)碾壓,圖2(b)為小型壓路機(jī)邊部碾壓。碾壓完成且壓實(shí)度檢查合格后,立即用透水土工布覆蓋進(jìn)行保濕養(yǎng)生,用養(yǎng)生袋分段覆壓土工布,養(yǎng)生期不少于7 d。采用灑水車定時(shí)灑水養(yǎng)生,養(yǎng)生期間要保持表面經(jīng)常濕潤。安排專人負(fù)責(zé)養(yǎng)生工作,設(shè)置養(yǎng)生標(biāo)志牌,并有每日養(yǎng)生記錄。在養(yǎng)生期內(nèi)應(yīng)封閉交通,設(shè)置安全禁止標(biāo)志牌,禁止一切車輛通行并設(shè)專人對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行交通管制。養(yǎng)生過程圖如圖3所示。

4 檢測結(jié)果

試驗(yàn)路施工完成后,立即組織人員按JTG/T F20—2015公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則及《西安外環(huán)高速公路南段路面工程施工技術(shù)指南》、JTG F80/1—2017公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了檢測,其檢測結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

1)底基層平整度檢測采用3 m直尺,每車道每200 m檢測兩處,每處5尺,檢測結(jié)果見表4。由表4可知平整度均小于允許偏差12 mm。

表4 平整度檢測記錄表

2)確定松鋪系數(shù)。在攤鋪時(shí)按指定的樁號(hào)位置測量了攤鋪前、攤鋪后和碾壓后的高程,依此來計(jì)算松鋪系數(shù),檢測結(jié)果如下:

經(jīng)計(jì)算確定為:Ⅰ區(qū)松鋪系數(shù)為1.274,平均壓實(shí)厚度19.3 cm;Ⅱ區(qū)松鋪系數(shù)為1.303,平均壓實(shí)厚度20.5 cm;Ⅲ區(qū)松鋪系數(shù)為1.323,平均壓實(shí)厚度21.0 cm。

3)級(jí)配檢測。經(jīng)現(xiàn)場取樣檢測,級(jí)配復(fù)核設(shè)計(jì)要求。檢測結(jié)果見表5。

表5 試驗(yàn)段混合料級(jí)配檢測匯總表

4)壓實(shí)檢測。壓實(shí)度檢測在復(fù)壓碾壓第四遍開始,檢測時(shí)利用檢測圍擋墻進(jìn)行檢測人員作業(yè)區(qū)安全圍擋,每個(gè)區(qū)3個(gè)檢測點(diǎn)。在復(fù)壓碾壓5遍時(shí),壓實(shí)度部分達(dá)到要求,部分接近要求值;在碾壓6遍時(shí),壓實(shí)度均能夠滿足要求,測值中等偏上,但在碾壓7遍時(shí),達(dá)到要求值部分壓實(shí)度交前有所下降;26 t壓路機(jī)2遍強(qiáng)振與3遍強(qiáng)振對(duì)比明顯,壓實(shí)度有所下降,表面碎石有壓碎現(xiàn)象。

5)混合料用量。實(shí)際用量大于設(shè)計(jì)用量,超出設(shè)計(jì)用量0.6%,符合攤鋪用量。混合料用料見表6。

6)底基層試驗(yàn)段7 d芯樣厚度檢測。基層芯樣外觀描述:芯樣完整、芯樣密實(shí),表面無明顯空洞。取芯后采用新拌水穩(wěn)混合料加拌水泥漿進(jìn)行回填。底基層試驗(yàn)段芯樣厚度檢測匯總見表7。平均厚度為20.3 mm。

表7 底基層試驗(yàn)段芯樣厚度檢測匯總表

5 結(jié)語

通過對(duì)DK0+240—DK0+450水泥穩(wěn)定碎石基層的施工過程來看,標(biāo)段所確定的基層施工工藝滿足施工質(zhì)量要求,可以用于后續(xù)基層大面積施工。通過首件施工,使全體施工人員加深了對(duì)基層施工工藝的理解,增強(qiáng)了其質(zhì)量意識(shí)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)了在施工過程中存在的問題,針對(duì)問題提出了改進(jìn)的措施。在后續(xù)施工過程中我們將發(fā)揚(yáng)首件工程的優(yōu)點(diǎn),繼續(xù)改進(jìn)優(yōu)化工藝方案。

同時(shí)通過對(duì)基層鋪筑過程中的檢測,其各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及JTG F80/1—2017公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的要求。自檢評(píng)價(jià)意見為優(yōu)良工程,能夠指導(dǎo)后續(xù)施工。