建筑廢棄物再生骨料水穩(wěn)基層應用研究

摘 要：文章通過室內試驗，探討了再生骨料原材料特性，再生骨料水穩(wěn)碎石基層合理配比設計；通過試驗路施工及檢測，驗證室內試驗成果的工程可行性，并綜合評價其社會效益和經濟效益。

關鍵詞：建筑廢棄物；再生骨料；水穩(wěn)基層

近30年來，隨著我國城市化的快速發(fā)展，建設規(guī)模不斷擴大，導致大量建筑廢棄物的產生。據報道，2005年后我國建筑廢棄物的排放量超過4億噸/年；上海等發(fā)達城市的建筑廢棄物回收率接近90%，但再生利用水平較低；欠發(fā)達地區(qū)和城市絕大部分建筑廢棄物未經處理，直接運往郊外或鄉(xiāng)村廢棄物場露天堆放或填埋。文章將建筑廢棄物再生骨料運用于公路工程水穩(wěn)基層中，符合目前所倡導的“節(jié)能減排”、“清潔生產”和“循環(huán)經濟”。

1 再生骨料原材料特性及指標建議值

文章采用的再生骨料取自南京首佳再生資源利用有限公司生產的再生骨料，采取三個不同粒級；天然骨料取自省道341-省道340連接線建設工程料場，采取四個不同粒級?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g規(guī)范》對水穩(wěn)碎石骨料提出最大粒徑、壓碎值、級配要求；《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土和砂漿用再生細骨料》以及《再生骨料應用技術規(guī)程》對再生骨料提出級配、泥塊含量、微粉含量、針片狀顆粒含量、堅固性、壓碎指標、表觀密度、堆積密度、空隙率、吸水率、氯離子含量、有機物和硫化物及硫酸鹽等指標要求。再生骨料水穩(wěn)碎石可看做低水泥劑量、低強度的再生骨料水泥混凝土，可參考Ⅲ類的部分指標。再生骨料與天然骨料相比，其組成還包含表面附著水泥漿的砂粒/石子、水泥石顆粒，對表觀密度、吸水率、壓碎值、含泥量、針片狀顆粒含量等指標有影響。通過再生骨料與天然骨對比試驗（如表1所示），得出以下結論：（1）再生骨料和天然骨料的表觀密度滿足《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土和砂漿用再生細骨料》Ⅲ類的表觀密度要求。（2）再生骨料吸水率不滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類的吸水率要求；由于吸水率并非《公路路面基層施工技術規(guī)范》的指標值，且Ⅲ類的吸水率要求主要針對最大強度為C25（混凝土無抗凍性要求）水泥混凝土，而水穩(wěn)碎石實質為低水泥劑量低強度混凝土，建議適度放寬指標值。（3）再生骨料和天然骨料的壓碎值滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類要求，滿足《公路路面基層施工技術規(guī)范》高速公路和一級公路要求。（4）再生骨料三號料、天然骨料三號料、四號料的含泥量不滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類要求。由于含泥量并非《公路路面基層施工技術規(guī)范》的指標值，且多年工程實踐證明，天然骨料可應用于水穩(wěn)碎石基層。（5）再生骨料和天然骨料針片狀顆粒含量滿足《混凝土用再生粗骨料》Ⅲ類的針片狀顆粒含量要求。

2 再生骨料水穩(wěn)基層配合比設計

參照南京及周邊地區(qū)已建和在建工程水穩(wěn)碎石配比，選擇水泥劑量4%、4.5%、5%再生骨料水穩(wěn)碎石和天然骨料水穩(wěn)碎石進行抗壓強度、干縮試驗（如表2所示），由此可見：（1）隨著水泥劑量的增加，再生骨料水穩(wěn)碎石與天然骨料水穩(wěn)碎石的強度增加。這是因為水泥增加，水泥水化反應增加，水泥穩(wěn)定碎石混合料粘結力增加。（2）在水泥劑量相同的情況下，再生骨料水穩(wěn)碎石的7d無側限抗壓強度高于天然骨料水穩(wěn)碎石的，兩者均大于2.5MPa。（3）隨著水泥劑量的增加，再生骨料水穩(wěn)碎石與天然骨料水穩(wěn)碎石的平均干縮應變增加。這是因為水泥增加，水泥水化反應增加，水分蒸發(fā)后，水泥穩(wěn)定碎石混合料體積收縮增多。（4）在水泥劑量相同的情況下，再生骨料水穩(wěn)碎石的平均干縮應變高于天然骨料水穩(wěn)碎石的。這是因為再生骨料吸水率高于天然骨料，再生骨料水穩(wěn)碎石的最佳含水量高于天然骨料水穩(wěn)碎石的最佳含水量，水分增發(fā)后，水泥穩(wěn)定碎石混合料體積收縮增多。

通過抗壓強度試驗，參照《公路路面基層施工技術規(guī)范》的規(guī)定，水泥劑量4.0%、4.5%、5.0%的再生骨料水穩(wěn)碎石7d無側限抗壓強度滿足規(guī)范要求；通過干縮試驗，得到再生骨料水穩(wěn)碎石的平均干縮應變隨著水泥劑量的增加而增加的規(guī)律；與此同時，水泥劑量過小，混合料不易拌合。因此，在滿足設計要求的基礎上，兼顧經濟性、干縮性能、施工等方面要求，采用水泥劑量4.5%的再生骨料水穩(wěn)碎石基層用于二級公路填筑。

3 試驗路鋪筑及檢測

在省道341-省道340連接線建設工程K12+900-K13+100標段基層采用原設計水泥劑量4.5%、一號料：二號料：三號料：四號料=20%：35%：22%：23%、最大干密度2.330g/cm3、最佳含水量4.6%的水穩(wěn)碎石填筑；K13+000-K13+100標段改用水泥劑量4.5%、一號料：二號料：三號料=30%：35%：35%、最大干密度2.015g/cm3、最佳含水量10.9%的再生骨料水穩(wěn)碎石填筑。試驗路段采用廠拌法施工，鋪筑深度為32cm，填筑前檢測水泥劑量、7d無側限抗壓強度，鋪筑完畢后檢測壓實度、厚度、平整度。檢測結果顯示，再生骨料水泥穩(wěn)定碎石基層的水泥劑量、7d無側限抗壓強度、壓實度、厚度和平整度略次于天然骨料水泥穩(wěn)定碎石基層的，但均滿足規(guī)定要求。由此說明，再生骨料水泥穩(wěn)定碎石基層可以用于該試驗路段，且質量滿足規(guī)范要求。

4 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，有以下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(wěn)碎石基層和天然骨料水穩(wěn)碎石基層的生產費用，可節(jié)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(huán)境污染，相對改善了石料所在地的環(huán)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(qū)因環(huán)境污染帶來的地方矛盾。

5 結束語

（1）再生骨料最大粒徑、顆粒級配、壓碎值均滿足《公路路面基層施工技術規(guī)范》的要求。因此，再生骨料可應用于公路工程水穩(wěn)碎石基層。（2）在滿足設計要求的基礎上，兼顧經濟性、干縮性能、施工等方面要求，水泥劑量4.5%的再生骨料水穩(wěn)碎石基層可用于二級公路填筑。（3）提出再生骨料替代天然骨料，不僅能使建筑廢棄物變廢為寶作為二次資源、有效解決由建筑廢棄物堆積帶來的環(huán)境污染問題，而且可直接降低43.8%的工程成本，具有較顯著的經濟效益和社會效益。