建筑垃圾在公路工程中的應(yīng)用研究

雷 蕾

(山西省高速公路開(kāi)發(fā)有限公司，山西 太原 030000)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建設(shè)項(xiàng)目也是無(wú)處不在，如：新房建造、危房拆除，以及道路的改擴(kuò)建等，但這些建設(shè)項(xiàng)目的開(kāi)展每年都會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾，然而目前對(duì)建筑垃圾的處理一般以堆放處理為主，這些建筑垃圾的堆放不僅造成巨大的資源浪費(fèi)、占用昂貴的城市土地資源還會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的影響，因此，如果能將大量的建筑垃圾應(yīng)用到公路工程中，不僅能夠降低公路工程的造價(jià)，還能有效的減少資源的浪費(fèi)，對(duì)我國(guó)公路工程的發(fā)展、環(huán)境的保護(hù)都會(huì)產(chǎn)生積極的作用。

1 建筑垃圾分類(lèi)與加工

建筑垃圾一般是指由于城市建筑活動(dòng)而產(chǎn)生的含有大量混凝土、石粒、磚瓦等組成的建筑廢料，其粒徑有不同的大小，成分也較復(fù)雜，對(duì)此我國(guó)建設(shè)部發(fā)布的《城市建筑垃圾管理規(guī)定》對(duì)其也有較為明確的定義。目前，經(jīng)過(guò)對(duì)城市建筑垃圾的詳細(xì)調(diào)查可知，在城市建筑垃圾中，廢棄水泥混凝土和廢棄磚塊所占的比重最大，達(dá)到80%以上，且粒徑范圍較廣，組成也較復(fù)雜，鑒于此，論文主要針對(duì)拆遷和改建后城市建設(shè)所產(chǎn)生的廢棄磚和混凝土展開(kāi)研究，并根據(jù)廢棄的磚和混凝土制備再生骨料，然后對(duì)廢棄再生混合料的各項(xiàng)物理和化學(xué)性能進(jìn)行研究，研究其在公路工程應(yīng)用中的可行性。

1.1 建筑垃圾的分類(lèi)

由于建筑垃圾種類(lèi)繁多，其組成成分也較復(fù)雜，不同的建筑垃圾對(duì)各種結(jié)合料的適用性也不盡相同，因此，為了更好的研究不同類(lèi)型的建筑垃圾在不同工程中的適用性，以便更好的對(duì)建筑垃圾進(jìn)行應(yīng)用，需要對(duì)建筑垃圾進(jìn)行合理的分類(lèi)，目前對(duì)于建筑垃圾的分類(lèi)主要是從其原有成分和粒徑大小上對(duì)建筑垃圾進(jìn)行分類(lèi)，如對(duì)于廢棄的鋼鐵等金屬材料可以采用重新回收加工利用的方式進(jìn)行廢物利用，對(duì)于廢棄的有機(jī)類(lèi)垃圾如木材，橡膠類(lèi)等可以用作造紙等的原材料，對(duì)于廢棄的磚、混凝土等可以通過(guò)重新加工利用再次應(yīng)用到公路工程中。經(jīng)過(guò)對(duì)建筑垃圾的深入研究可知，在對(duì)建筑垃圾進(jìn)行分類(lèi)處理后90%以上的垃圾可以重新利用，大大減少了資源的浪費(fèi)，建筑垃圾的分類(lèi)表如表1所示。

表1 建筑垃圾分類(lèi)

對(duì)于公路工程而言，其對(duì)建筑垃圾的再生利用主要集中在廢棄水泥混凝土、磚和廢棄砂石料等，但由于建筑垃圾成分的復(fù)雜性，含有很多的雜質(zhì)，因此對(duì)其在公路工程中應(yīng)用的合理性還有待研究，同時(shí)還需對(duì)如何有效快速的分離建筑垃圾中的雜質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的研究，以便建筑垃圾在公路工程中的進(jìn)一步合理應(yīng)用。

1.2 建筑垃圾的加工

對(duì)于建筑垃圾的加工而言，由于我國(guó)在建筑垃圾的應(yīng)用方面起步較晚，沒(méi)有成熟的設(shè)備與工藝，因此我國(guó)的建筑垃圾與國(guó)外不同。國(guó)外對(duì)建筑垃圾的加工一般分三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段采用人工處理的方式將建筑垃圾中的雜質(zhì)清除掉，然后采用破碎機(jī)將建筑垃圾破碎成一定粒徑的集料；第二階段主要是對(duì)第一次破碎的建筑垃圾根據(jù)需要的粒徑采用沖擊和滾筒裝置進(jìn)行二次破碎；第三階段是建筑垃圾破碎集料的篩分階段，對(duì)破碎好的建筑垃圾進(jìn)行篩分處理，篩分成不同粒徑大小的再生骨料應(yīng)用到不同的工程中。國(guó)內(nèi)對(duì)建筑垃圾的加工還沒(méi)有形成統(tǒng)一的工藝流程，其集料的破碎效果與國(guó)外相比也有很大的差異，主要是通過(guò)顎式破碎機(jī)和人工篩料的方式對(duì)建筑垃圾進(jìn)行再生利用加工處理。

2 建筑垃圾基本性能研究

2.1 主要組分特性

經(jīng)過(guò)對(duì)不同地方的建筑垃圾取樣分析后可知建筑垃圾的組分特性如表2所示。

表2 建筑垃圾主要組分特性

由表2可知建筑垃圾中磚塊的吸水率較大，且其毛體積密度較小，可以看出磚塊屬于質(zhì)輕結(jié)構(gòu)，在受力時(shí)易于破碎，其工程性質(zhì)較差。

2.2 雜物含量

雜物含量一般是指建筑垃圾中除了水泥混凝土、石塊磚塊之后的其他雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)對(duì)不同建筑垃圾的成分分析可知，建筑垃圾中的雜物主要是指，廢舊木條、廢舊塑料管線、植物的根葉等也包括一些金屬、玻璃等，在建筑垃圾混合料中所占的質(zhì)量比，一般建筑垃圾中的雜物含量越大，則建筑垃圾混合料的性能越差，因此在建筑垃圾使用前要通過(guò)合理的方式確定混合料中的雜物含量，并通過(guò)篩分、挑揀的方式將建筑垃圾中的雜物清除掉，以免過(guò)多的雜物對(duì)混合料的路用性能造成影響，本文中所用的建筑垃圾中其雜物含量為0.3%，滿(mǎn)足規(guī)范的使用要求。

2.3 壓碎值

建筑垃圾只有具有一定的強(qiáng)度才能滿(mǎn)足路用性能的要求，在車(chē)輛荷載的反復(fù)作用下，道路才不致于快速的破壞，對(duì)于道路工程用的無(wú)機(jī)結(jié)合料一般用壓碎值的大小來(lái)評(píng)價(jià)骨料的強(qiáng)度。論文收集了不同地方的建筑垃圾土混合均勻后根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，測(cè)量壓碎值時(shí)，粒徑控制在13.2 mm～16 mm，依次做兩組平行試驗(yàn)。壓碎指標(biāo)按式δα計(jì)算，如式(1)所示：

(1)

其中，m0為實(shí)驗(yàn)前所取試樣的質(zhì)量;m1為試驗(yàn)后試樣過(guò)2.36 mm篩后，篩余質(zhì)量。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 試樣壓碎值

由壓碎值試驗(yàn)結(jié)果可知，建筑垃圾骨料的強(qiáng)度較弱，可能是由于建筑垃圾中磚塊的含量較多，所以建筑垃圾其強(qiáng)度較弱和天然石料相比其性能較差，本試驗(yàn)得出的壓碎值為15.8%，根據(jù)JTJ 034—2000公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定，材料做基層或底基層時(shí)的壓碎值不能大于 30%，故試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3 建筑垃圾混合料性能研究

3.1 擊實(shí)試驗(yàn)

建筑垃圾能否用做路基的填料，必須要經(jīng)過(guò)合理的配合比設(shè)計(jì)分析才能確定，論文對(duì)收集的不同地域的建筑垃圾進(jìn)行了合理取樣,取樣方案如表4所示，并經(jīng)破碎成了具有一定粒徑的混合料，然后對(duì)所得的試驗(yàn)樣品進(jìn)行了合理的分析后進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)。

表4 試樣取樣方案

根據(jù)JTG E51—2009公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，選取無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料擊實(shí)試驗(yàn)中的丙法，由于試樣最大粒徑為37.5 mm，故宜采用重型Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)方法，擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

3.2 CBR試驗(yàn)

在表征路基填料的強(qiáng)度時(shí)，通常采用CBR值這一指標(biāo)，故其重要性可見(jiàn)一斑，同時(shí)也用其作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)來(lái)進(jìn)行路基填料的選擇。建筑垃圾承載比CBR值試驗(yàn)，依據(jù)規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)方

法，壓實(shí)度按98%進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行單軸貫入試驗(yàn)得到混合料的CBR值，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表5 建筑垃圾擊實(shí)結(jié)果

表6 CBR試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出建筑垃圾的CBR值為43.0%，強(qiáng)度完全滿(mǎn)足規(guī)范中對(duì)路基填料的要求。但建筑渣土的CBR較低，無(wú)法滿(mǎn)足路基填料的需要，采用水泥穩(wěn)定后其CBR值有比較大的提升，因此對(duì)于建筑垃圾渣土而言，可以采用水泥對(duì)其穩(wěn)定后再應(yīng)用到公路工程中。

綜合以上承載比試驗(yàn)結(jié)果表明，建筑垃圾混合料試驗(yàn)材料的承載比指標(biāo)為37.7%～82.2%，完全滿(mǎn)足公路的強(qiáng)度要求。且經(jīng)試驗(yàn)可知其膨脹率也較小僅為0.016%，具有很好的水穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

論文主要對(duì)建筑垃圾的分類(lèi)與研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并對(duì)建筑垃圾的基本性能進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)研究了不同處理措施下不同粒徑混合料的最佳含水率和最大干密度，并由CBR試驗(yàn)可知，不同混合料的建筑垃圾均能滿(mǎn)足作為路基填料的路用性能要求，并建議建筑垃圾混合料試驗(yàn)材料的承載比指標(biāo)為37.7%～82.2%。