建筑廢棄物應(yīng)用于道路水穩(wěn)層性能研究

白龍威，涂亮亮，江 建，蔡文科

(1.深圳市市政工程總公司,深圳 518000；2.深圳市特區(qū)建工集團有限公司,深圳 518034)

深圳市羅湖棚戶區(qū)改造項目有將近130萬m2建筑物拆除，將產(chǎn)生大量的建筑廢棄物。建筑廢棄物經(jīng)過破碎、篩分加工的建筑廢棄物再生料，棱角多、表面粗糙，不同來源的建筑廢棄物組分也各不相同，再加上破碎過程中因損傷累積造成大量的微裂紋。與天然巖石集料相比，再生集料自身存在孔隙率大、吸水率高、堆積密度小、壓碎值高等特點[1-3]。因此，有必要根據(jù)建筑廢棄物的組成特點，開展建筑廢棄物各組成材料的力學(xué)性能試驗、配合比設(shè)計及施工工藝研究，使其能滿足再生水穩(wěn)層的各項性能指標要求。

再生水泥穩(wěn)定碎石是一種半剛性基層材料，具有整體性好、強度高、透水性小的特點[4,5]。水泥穩(wěn)定碎石混合料中利用建筑廢棄物再生石料，能節(jié)約大量的材料，節(jié)約工程投資，減少新石料的開采，保護環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 建筑廢棄物再生料性能研究

1.1 建筑廢棄物再生集料

1.1.1 再生料級配

取代表性的再生集料樣品進行篩分，其級配如表1所示?？梢钥闯鋈龣n再生集料的級配基本符合《公路路面基層施工技術(shù)細則》(JTG/T F20—2015)中的要求。

表1 建筑廢棄物再生集料的篩分結(jié)果

1.1.2 再生粗集料物理性能

對再生粗骨料取樣進行主要性能指標檢測，結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，再生粗骨料主要性能指標滿足《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細則》(JTG/T F30—2014)中對再生粗集料質(zhì)量標準的相關(guān)規(guī)定。

表2 建筑廢棄物再生粗骨料的物理性能

1.1.3 再生細集料物理性能

細集料的砂當量是反映細集料中所含的土或雜質(zhì)的含量，以評定集料的潔凈程度[6，7]。對再生細集料進行多次取樣試驗檢測，砂當量平均值為64%。

取代表性樣品，烘干后過0.5 mm篩網(wǎng)，采用聯(lián)合測定儀測定塑性指數(shù)，再生細集料液限為28.4%，塑限為21.5%,塑性指數(shù)為6.9%。因此再生細集料屬于低液限砂性土。

1.1.4 污染性檢測

為避免建筑廢棄物再生利用過程中造成二次污染的問題，取代表性再生粗細集料送有資質(zhì)的單位進行污染性指標檢測，結(jié)果如表3所示。可以看出各項指標檢測結(jié)果符合國家規(guī)范的要求。

表3 建筑廢棄物再生集料的污染性檢測

2 再生料水穩(wěn)層配合比試驗

2.1 再生水穩(wěn)底基層及基層試驗

依據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細則》(JTG/T F20—2015)的要求，底基層分別采用3%、4%、5%三個不同的水泥劑量，基層分別采用6%、7%、8%三個不同的水泥劑量，分別進行重型擊實試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗。

2.1.1 混合料級配

結(jié)合實體工程設(shè)計圖紙對混合料級配的要求，基層、底基層采用同一個級配標準，其級配如表4所示。

表4 再生水穩(wěn)混合料級配

2.1.2 標準擊實及強度試驗

采用重型擊實法，擊實筒的規(guī)格為φ152×120 mm，擊實層數(shù)3層，錘擊次數(shù)為98次/層。對以上各種配合比例配料后進行標準擊實試驗，由平行試驗得出最大干密度和最佳含水量。

根據(jù)確定的最佳含水量和最大干密度，拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料，并按96%壓實度成型無側(cè)限抗壓強度試件。在標準條件下養(yǎng)護6 d、浸水1 d后，進行無側(cè)限抗壓強度檢測。再生水泥穩(wěn)定碎石擊實及無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，隨著水泥劑量的增大，試件的無側(cè)限抗壓強度增大，滿足現(xiàn)行規(guī)范二級及二級以下公路重交通條件下對水泥穩(wěn)定材料強度的要求。

表5 再生水穩(wěn)混合料最大干密度和最佳含水率及無側(cè)限強度試驗結(jié)果

2.1.3 收縮性試驗

水泥穩(wěn)定碎石的收縮裂縫不僅降低基層的剛度和結(jié)板性，還容易將裂縫反射到面層致使路面開裂，影響行車速度和安全，降低路面的使用性能[8，9]?；诖?，在水泥劑量為6%，壓實度分別為93%和96%，采用天然集料和再生集料成型試件進行收縮性試驗，分別在20 ℃恒溫水、20 ℃室內(nèi)及空氣三種環(huán)境下養(yǎng)生7 d，讀取百分表的讀數(shù)，對比試件收縮率的大小，見表6。

表6 天然集料與再生集料成型試件的收縮性試驗對比

試驗結(jié)果表明，再生混合料的最佳含水率大，其干縮性和失水率也大。與天然集料對比，再生料的收縮率稍大。因此，在混合料生產(chǎn)攤鋪壓實成型后及時用透水土工布覆蓋，充分灑水保濕養(yǎng)生，避免再生混合料底基層、基層出現(xiàn)收縮裂縫。

3 再生水穩(wěn)混合料生產(chǎn)質(zhì)量控制

3.1 拌合站控制

1)拌和站生產(chǎn)控制。拌合前測定各檔集料的含水率，并根據(jù)設(shè)計配合比、混合料的最佳含水率及集料的實際含水率，計算確定混合料中各檔集料、水泥及水的準確施工配合比。

2)水泥劑量控制。按規(guī)范規(guī)定的頻率(每2 000 m21次)進行水泥劑量檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時調(diào)整。水泥劑量采用EDTA滴定法進行檢測。

3)級配控制。為確定級配是否符合要求，生產(chǎn)過程中每2 000 m3取樣兩個，篩分其顆粒級配。檢查其是否與設(shè)計配合比的級配基本吻合，是否符合規(guī)范的要求，如有異常及時調(diào)整。

4)強度控制。按出料頻率取樣制作無側(cè)限試件，并檢測其無側(cè)限抗壓強度。

3.2 攤鋪控制及現(xiàn)場檢驗

3.2.1 運輸與攤鋪質(zhì)量保證措施

1)再生水穩(wěn)料用自卸汽車運輸，裝料時采用防離析措施，不可裝料太滿。運輸車輛用彩條布或帆布覆蓋好，以減少運輸過程中的水分損失。根據(jù)當天的氣溫、運輸距離適當調(diào)整拌和過程中的加水量，以混合料不沾皮帶為宜，保證混合料的含水率接近最佳含水率。

2)針對再生水穩(wěn)混合料，攤鋪過程中，攤鋪機后面設(shè)專人消除粗、細集料離析現(xiàn)象，特別注意鏟除局部粗集料離析，并添加均勻的混合料拌勻填補。

3)機械攤鋪時控制好攤鋪速度，保證攤鋪勻速穩(wěn)定，無明顯離析；人工攤鋪時控制攤鋪時間，盡快攤鋪、碾壓完成?？刂坪灭B(yǎng)生過程，及時灑水、及時覆蓋養(yǎng)生。

4)壓路機嚴禁在完成的或正在碾壓的路段上掉頭或緊急制動，以保證結(jié)構(gòu)層不受破壞。

3.2.2 現(xiàn)場檢測

1)壓實度。現(xiàn)場壓實度檢測選用灌沙法。

2)芯樣完整性。水泥穩(wěn)定碎石鉆芯法是反映水泥穩(wěn)定碎石類結(jié)構(gòu)層是否形成良好的板體性最直接的方法[10]。一般判定方法如下：芯樣完整，B≥80%；芯樣半完整，B<80%且B>60%；芯樣非完整，B≤60%。

芯樣的完整性和混合料級配中粗細集料的搭配有關(guān)系。粗集料的比率大可以在一定程度上提高無側(cè)限強度，但對芯樣的完整性有一定的影響；再生料生產(chǎn)要注意最大粒徑，最大粒徑控制在26.5 mm能提高芯樣完整性。

3)彎沉。彎沉是指道路路面或路基表面在局部荷載作用下的垂直變形，是反映道路整體抗壓強度的綜合指標。

4 結(jié) 論

a.建筑廢棄物再生集料具有表面孔隙多、密度小、吸水率大、強度低、壓碎值稍大等特點，使再生水穩(wěn)混合料最大干密度相對較低，最佳含水率高。

b.隨著水泥劑量的增大，再生水穩(wěn)混合料的無側(cè)限抗壓強度增大。這是由于水泥作為膠結(jié)材料，水化后形成強度。水泥含量越多，膠結(jié)能力越強，且水泥砂漿還可以修復(fù)再生集料表面的微裂紋，增加集料本身的強度。

c.建筑廢棄物再生集料干縮性比天然集料稍大，在施工過程中采取保水養(yǎng)生措施可以有效控制收縮裂縫的產(chǎn)生。