廢棄建筑材料在綠道建設(shè)中的應用

易 舜，張定邦，王羅曉軒，張志杰

(湖北理工學院 土木建筑工程學院，湖北 黃石 435003)

在綠色發(fā)展的時代背景下，城市綠道建設(shè)正在如火如荼地進行。綠道是一種沿著河濱、溪谷、山脊、風景道路等自然和人工廊道建立，僅供行人和自行車進入的景觀游憩道路。由于綠道的建設(shè)地點大多是古道、林蔭小道、田間小路等已經(jīng)穩(wěn)定的小路，路基的穩(wěn)定性基本上能滿足使用需求，因而綠道路面的鋪裝成為影響其整體質(zhì)量的最重要因素。合理選擇綠道建筑材料是綠道建設(shè)研究的重要課題。

黃石市是國家首批棚戶區(qū)改造試點城市之一。棚戶區(qū)拆遷、舊工業(yè)廠區(qū)拆除等工作產(chǎn)生的大量廢棄建筑材料，不但影響城市面貌，同時也形成了安全隱患。如何合理處置廢棄建筑材料是當前面臨的難題之一。借助綠道快速發(fā)展的契機，將部分廢棄建筑材料運用于綠道建設(shè)中，不但可以降低綠道的工程造價，同時還能減少對自然環(huán)境的不利影響。

目前，國內(nèi)外專家學者針對綠道開展的研究工作主要體現(xiàn)在綠道線路規(guī)劃[1-2]、景觀設(shè)計[3-4]、建筑設(shè)計[5-6]3個方面，針對廢棄建筑材料的研究工作主要體現(xiàn)在材料自身的循環(huán)利用和再生[7-8]方面，以綠道為背景開展的廢棄建筑材料應用研究工作，尤其是針對綠道路面建筑材料開展的研究工作比較少。

鑒于此，以黃石市黃荊山登山綠道的建設(shè)為背景，從路面材料結(jié)構(gòu)強度、美觀性評價以及經(jīng)濟性評價3個方面出發(fā)，研究廢棄建筑材料在綠道建設(shè)中的應用效果，以期為廢棄建筑材料在綠道建設(shè)中的應用提供理論依據(jù)。

1 研究背景

1.1 綠道路面材料

常用的綠道路面鋪裝材料有：砂石材料、瀝青混合料、水泥混凝土材料、塊狀砌體材料等。廢棄建筑材料中的塊石、混凝土塊、磚等塊狀材料的強度在能滿足相關(guān)規(guī)范或路面設(shè)計要求時，均可用于塊料路面的修建。

1.2 綠道建設(shè)狀況

2015 年 3 月，黃石市開始創(chuàng)建鐵山、黃荊山、父子山、龍角山這4條國家級登山健身綠道[9]，其中黃荊山綠道是唯一穿越黃石市主城區(qū)的綠道。該綠道主線設(shè)計長40 km，主要出入口有李家坊隧道、圣水泉古寺、太子灣、觀音寺、華新水泥以及胡家灣，途經(jīng)白塔巖、觀音洞、大草甸、郭家垱、石佛洞等。目前，黃荊山綠道已基本修建完成。

2 物理力學性能評價

2.1 物理性質(zhì)

黃荊山綠道路面修建采用了藍四丁磚、灰色透水磚、褐色透水磚、灰砂磚、燒結(jié)磚等廢棄建筑材料，其物理性質(zhì)見表1。磚塊顏色主要有青灰色、灰色、褐色、銀灰色、紅色。這些顏色的合理分布組合可以使登山步道顯得色彩絢麗，避免了常規(guī)水泥混凝土路面、瀝青混合料路面色彩單調(diào)易使游人感到枯燥乏味的缺點。從尺寸和形狀來看，其矩形塊狀或條形結(jié)構(gòu)簡化了路面的修建工作，無需使用大型機械設(shè)備，修建質(zhì)量易于控制。

表1 黃荊山綠道路面用廢棄建筑材料的物理性質(zhì)

2.2 力學性質(zhì)

每種路面材料取3塊作為試件，取3個試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為抗壓(抗折)強度測定值,如3個試件中的1個與其他2個試件抗壓強度的算術(shù)平均值相差3倍以上時,則取試驗結(jié)果相近的2個試件的算術(shù)平均值作為抗壓(抗折)強度的測定值。測定技術(shù)標準及操作規(guī)程按相關(guān)行業(yè)規(guī)范執(zhí)行, 即《藍四丁磚》(WW/T 0050—2014)、《灰色透水磚》(JC/T 945—2005)、《褐色透水磚》(JC/T 945—2005)、《灰砂磚》(GB 11945—1999)、《燒結(jié)磚》(GB/T 5101—2017)。

2.2.1抗壓強度

抗壓強度計算公式為：

(1)

式(1)中，Rc為抗壓強度；F為抗壓破壞荷載；b為試件寬度；l為試件邊長。黃荊山步道路面材料的抗壓強度見表2。由表2可知，所用路面材料的抗壓強度滿足行業(yè)規(guī)范要求。

表2 黃荊山步道路面材料的抗壓強度 MPa

2.2.2抗折強度

抗折強度計算公式為：

(2)

式(2)中，Rf為抗折強度；P為抗折破壞荷載；b為試件寬度；h為試件高度；L為支撐圓柱中心距。黃荊山步道路面材料的抗折強度見表3。由表3可知，黃荊山登山步道路面材料的抗折強度滿足行業(yè)規(guī)范要求。

表3 黃荊山步道路面材料的抗折強度

3 美觀性評價

3.1 評價指標

將黃荊山步道路面的美觀性評價指標劃分為路面整體風貌、路面色彩變化、路面造型、夜間照明反射效果4項。其中，路面整體風貌是指路面風貌與黃荊山步道整體風格的協(xié)調(diào)程度；路面色彩變化是指步道建筑材料色彩變化的豐富性及其與季節(jié)色彩特征對比的鮮明性；路面造型是指步道路面在造型上與步道主題的契合性，在風格上與步道主要景觀的一致性；夜間照明反射效果是指步道路面在夜間反射和吸收照明光線的性能，應盡可能做到既不使人產(chǎn)生晃眼的感覺，又節(jié)約能源，方便人們夜間行走。

3.2 評價方法

由于美觀性是人們對某項事物的主觀印象，故采用問卷調(diào)查的方式開展[10]。隨機選取在黃荊山登山步道行走的市民為受訪者。本次共發(fā)出問卷100份，收回有效問卷79份。

3.3 結(jié)果分析

采用滿意度指數(shù)評價步道路面的美觀性，滿意度指數(shù)的計算公式如下:

(3)

式(3)中,n1,n2,n3,n4分別為各評分項目在優(yōu)、良、中、差選項上的得票數(shù)量;N為總的有效得票數(shù)。滿意度指數(shù)≥3.5，代表民眾對該項目非常滿意；2.5≤滿意度指數(shù)<3.5，代表民眾對該項目滿意；2≤滿意度指數(shù)<2.5，代表民眾對該項目基本滿意；滿意度指數(shù)<2，代表民眾對該項目不滿意。

問卷分析統(tǒng)計表見表4。由表4可知，路面整體風貌、路面色彩變化、路面造型、夜間照明反射效果4項評價指標的滿意度指數(shù)分別為3.25，3.01，2.43和2.59，表明民眾對于路面整體風貌、路面色彩變化、夜間照明反射效果這3項評價項目滿意，對路面造型評價項目基本滿意。各項目的平均滿意度指數(shù)為2.82，表明民眾對步道路面的美觀性感到滿意。

表4 問卷分析統(tǒng)計表

4 經(jīng)濟性評價

以黃石市黃荊山登山步道大草甸段路面工程為實際案例，對利用廢棄建筑材料進行登山步道路面建設(shè)的經(jīng)濟性進行探討。

1)路面材料費

步道路面寬度為2 m，當路面采用藍四丁磚修建時，每100 m長路面所需數(shù)量為100×2/(0.24×0.115)=7246.4塊，藍四丁磚單價為0.25元/塊，故費用為1 811.59元。同理，透水磚單價為0.78元/塊，故每100 m長路面所需材料費為0.78×100×2/(0.24×0.12)=5416.67元；燒結(jié)磚單價為0.7元/塊，故每100 m長路面所需材料費為0.7×100×2/(0.24×0.115)=5072.46元；灰砂磚單價為0.29元/塊，故每100 m長路面所需材料費為0.29×100×2/(0.24×0.115)=2101.45元。若1 km的路面分別采用前述5種磚塊鋪設(shè)各200 m, 則可節(jié)約路面材料費1811.59×2+5416.67×4+5072.46×2+2101.45×2=39637.68元。

2)廢棄建筑材料運輸費

此處僅考慮將廢棄建筑材料當作建筑垃圾處理時的運費。建筑垃圾陸域運輸費：5 km起運基價為9.0 元/t，超起運里程運價為0.8 元/(km·t)，當運輸距離為10 km時，運費為13 元/t，單塊磚的重量為2.5～3.0 kg不等(本研究取平均值2.75 kg/塊)，運輸可用于鋪設(shè)1 km登山道路路面的廢棄建筑材料需要運費13×2.75×(54347.8+34722.2)(1km的路面所需磚的塊數(shù))/1000=3184.25元，即1 km的路面分別采用前述5種材料鋪設(shè)，可節(jié)約運費3 184.25元。

3)廢棄建筑材料處置費

建筑垃圾陸域處置費為8.8元/t，故處置可用于鋪設(shè)1 km登山道路路面的廢棄建筑材料需要處置費8.8×2.75×(54347.8+34722.2)/1000=2155.49元，即1 km的路面分別采用前述5種磚塊鋪設(shè)，可節(jié)約處置費2 155.49元。

從材料費節(jié)省、廢棄建筑材料運輸和處置方面來看，使用廢棄建筑材料鋪設(shè)登山道路路面，不僅可以節(jié)省廢舊建筑材料運輸及處置發(fā)生的費用，還可以節(jié)約路面建筑材料的材料購置費用，經(jīng)濟效益十分可觀。

5 結(jié)論

1)從路面材料結(jié)構(gòu)強度方面來看，藍四丁磚、灰色透水磚、褐色透水磚、灰砂磚、燒結(jié)磚等廢棄建筑材料的抗壓強度和抗折強度均滿足我國相關(guān)行業(yè)規(guī)范的要求，能滿足步道的承載力要求。

2)從路面材料美觀性評價方面來看，市民對于路面材料美觀性的平均滿意度系數(shù)為2.82，對黃荊山登山步道路面的美觀性感到滿意。

3)廢棄建筑材料用于鋪設(shè)登山步道路面，不但可以節(jié)約材料成本，節(jié)省廢棄材料的運輸和處置費用，同時還可以保護自然環(huán)境，減少建設(shè)資源的消耗。