路基填筑用建筑廢料路用性能試驗(yàn)研究

崔晉陽(yáng)

(山西遠(yuǎn)大公路橋梁建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司，山西 忻州 034000)

1 填筑廢料基本技術(shù)要求及用料配合比設(shè)計(jì)

1.1 填筑廢料基本技術(shù)要求

以本文依托項(xiàng)目為例，該工程為既有一級(jí)公路路基拓寬改造施工項(xiàng)目，加寬路基部分?jǐn)M使用建筑廢物混合料填筑，根據(jù)路基的設(shè)計(jì)荷載、設(shè)計(jì)時(shí)速等因素，將建筑廢物填筑料分類三類，即：一類、二類、其他。具體分類標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 路基填筑用建筑廢料粒徑分類表

同一批次的處理后廢料的性能、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)抽檢應(yīng)以相同批次為單位，不同批次的抽檢頻率不能小于800 m3/次，為了保證建筑廢料進(jìn)場(chǎng)后的施工檢測(cè)準(zhǔn)確性，提高檢測(cè)效率，必須將不同的建筑廢料分類存放和檢測(cè)。

1.2 路基填筑用建筑廢料配合比設(shè)計(jì)

建筑垃圾作為路基填筑用材料的主要原因是依賴于同體積條件下較高的透水率、壓縮性低、塑性性能穩(wěn)定及理化性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，尤其是在地下水充盈的位置，建筑垃圾可以憑借其較高的透水性阻止地下毛細(xì)水向上滲透進(jìn)而破壞路基層結(jié)構(gòu)，將建筑垃圾填筑在持力層可以很好地解決這一問(wèn)題。填筑剩余廢料可以摻加在水泥中共同拌合混凝土結(jié)構(gòu)用于澆筑路邊石、立柱等附屬工程結(jié)構(gòu)。

在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)就近建立建筑垃圾篩分場(chǎng)地，借助機(jī)械人工聯(lián)合篩分遴選技術(shù)對(duì)初級(jí)建筑垃圾進(jìn)行分類篩分。

經(jīng)人工現(xiàn)場(chǎng)遴選發(fā)現(xiàn)，本項(xiàng)目中擬使用的建筑廢料的種類主要有：廢舊混凝土、空心磚廢料及水泥砂漿三類，對(duì)不同類型的廢料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)錘三種配合比方案進(jìn)行試驗(yàn)，擬比選出性價(jià)比最高的路基填筑廢料施工配合比方案。具體配合比方案如表2所示。

2 路基填筑用建筑廢料主要性能分析

2.1 路基填筑建筑廢料吸水率指標(biāo)

路基填筑用建筑廢料的最終狀態(tài)為土石混合物，其強(qiáng)度特性主要取決于土石混合物中的石料粒徑的骨架作用，滲透吸水性能則得益于土石混合物本身。建筑廢料的綜合吸水率明顯高于單純的級(jí)配骨料，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，土石建筑廢料的綜合吸水率指標(biāo)能達(dá)到20%；而一般的天然級(jí)配碎石的吸水率指標(biāo)最高只能達(dá)到5%～8%，將三種配合比方案分別放置于干燥箱內(nèi)，完全烘干后稱重，再將100%烘干試件置于水中吸水達(dá)到飽和狀態(tài)。相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同配合比方案吸水率指標(biāo)

圖1為不同配合比方案對(duì)應(yīng)的吸水率變化情況。

圖1 不同配合比方案對(duì)應(yīng)的吸水率變化情況

分析圖1不同配合比方案對(duì)應(yīng)的吸水率變化相關(guān)性可知，路基填筑用建筑廢料的吸水率指標(biāo)與建筑廢料混合物中的空心磚占比存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。因此，在另外兩種建筑廢料混合物的類型和占比按比例變化的基礎(chǔ)上，建筑廢料混合物的吸收率指標(biāo)主要取決于空心磚料占比，在工程實(shí)踐中，可以通過(guò)控制空心磚混合料配合比指標(biāo)間接控制建筑廢料的吸水率。

2.3 路基填筑建筑廢料標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)指標(biāo)

標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)主要是在沖擊荷載的作用下，建筑廢料混合料顆粒之間通過(guò)抵抗一定的摩擦力而產(chǎn)生的荷載位移，在荷載位移的推進(jìn)下土體顆粒之間的孔隙率下降，建筑廢料的孔隙率值下降，土體顆粒之間被壓縮，建筑廢料的干密度指標(biāo)增加。由于路基施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)選用的建筑廢料填筑材料的配合比、含水率指標(biāo)及壓實(shí)施工工況差異，對(duì)應(yīng)的路基壓實(shí)效果也存在較大離散性。標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)主要是檢測(cè)建筑廢料的最大干密度值和含水率指標(biāo)；同時(shí)以上兩個(gè)指標(biāo)也是控制填筑料壓實(shí)度的重要標(biāo)準(zhǔn)。由于本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)的三種配合比方案中的原材料主要包括：空心磚廢料、廢舊混凝土、水泥砂漿，通過(guò)對(duì)三種不同配合比建筑廢料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，得到對(duì)應(yīng)配合比方案下的最大干密度和含水率指標(biāo)。圖2～圖4為不同配合比方案對(duì)應(yīng)的擊實(shí)曲線。

圖2 100%空心磚廢料擊實(shí)曲線

圖3 45%空心磚廢料+30%廢舊混凝土+25%水泥砂漿擊實(shí)曲線

圖4 25%空心磚廢料+40%廢舊混凝土+35%水泥砂漿擊實(shí)曲線

定量分析上圖2～圖4可知，不同配合比設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)的最佳含水率指標(biāo)和最大干密度指標(biāo)如表4所示。

表4 不同配合比設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)的最佳含水率指標(biāo)和最大干密度指標(biāo)

分析表4可知，對(duì)于配合比不同的建筑廢料路基填筑方案的最佳含水率指標(biāo)和最大干密度指標(biāo)存在較大差異，采用100%空心磚廢料設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)的最佳含稅指標(biāo)達(dá)到峰值，即14.3%，對(duì)應(yīng)的最大干密度指標(biāo)為1.874 g/cm3；隨著廢舊混凝土和水泥砂漿占比的增加，對(duì)應(yīng)的建筑廢料的最大干密度和最佳含水率指標(biāo)分別呈現(xiàn)正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 總 結(jié)

本文以建筑工程廢料的循環(huán)、可持續(xù)利用為研究切入點(diǎn)，針對(duì)工程項(xiàng)目特點(diǎn)，制定了三種建筑廢料配合比方案，分析了不同配合比方案對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)；通過(guò)對(duì)比不同方案的技術(shù)指標(biāo)，論證了建筑工程廢料應(yīng)用在公路路基填筑施工中的可行性，在后續(xù)的公路工程路基填筑施工實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合路基填筑位置、基底工況及建筑廢料混合物的性能指標(biāo)綜合制定相應(yīng)的施工方案。