建筑渣土作為道路填筑材料的改性試驗(yàn)研究

朱光明 王國貞

摘要：在市政道路路基工程中，積極有效地使用建筑渣土可實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，對于改善城市生態(tài)環(huán)境，解決土方、建筑材料遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用困難具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。本文即針對此問題，從基本力學(xué)性能試驗(yàn)具體探討了建筑渣土應(yīng)用于路基工程的可行性，并簡要地從施工工藝分析及相關(guān)注意事項(xiàng)對該問題作了進(jìn)一步的探討與說明。

關(guān)鍵詞：建筑渣土；市政道路；路基工程

1 前言

建筑渣土主要指舊建筑物維修、拆除或新設(shè)施建設(shè)過程中產(chǎn)生的包含混凝土碎塊、散落砂漿渣土以及碎磚塊等在內(nèi)的固體廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2008年我國建筑施工面積即高達(dá)18億m2，每萬m2的全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)建筑施工就會產(chǎn)生約500～600t的建筑廢渣，且建筑渣土量正以年均10%的速度遞增，由此產(chǎn)生的固體廢棄物在城市垃圾總量中約占30%至40%間的比重，是廢物管理中的難題。而在城市現(xiàn)代化進(jìn)程的飛速推進(jìn)中，市政道路建設(shè)也隨之得到了較大發(fā)展，其日益增長的土石方工程量所需的大量道路填筑材料正可以滿足建筑渣土的清運(yùn)、埋填處理要求，也能較好地解決工程取土、建材運(yùn)輸?shù)榷喾矫胬щy。因此，繼續(xù)加強(qiáng)對穩(wěn)定建筑渣土早期強(qiáng)度與長期穩(wěn)定性的研究，在增強(qiáng)城市環(huán)保效應(yīng)外，對于擴(kuò)展基層材料在路基工程中的應(yīng)用范圍，提升路面施工整體質(zhì)量，增強(qiáng)社會經(jīng)濟(jì)效益也有著重要意義。

2 建筑渣土作為路基填料的基本力學(xué)性能試驗(yàn)

市政道路路基多為低填，將建筑渣土應(yīng)用于市政道路路基工程，首先應(yīng)確保其適用于相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。尤其是路基填料包括強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好、施工壓實(shí)便利以及壓縮性好等特征，以運(yùn)距短的土、石材料為宜。換言之，就是要考察建筑渣土是否可同時(shí)兼顧料源、經(jīng)濟(jì)性特征以及填料性質(zhì)合適度等要素。

2.1 建筑渣土的顆粒組成特征

建筑渣土的主要成分包括碎混凝土塊、石灰、碎磚塊等，但其粒徑相差懸殊，混凝土砌塊會影響搬運(yùn)及運(yùn)輸難度，粒徑小者又可能產(chǎn)生風(fēng)季揚(yáng)塵。鑒于建筑渣土顆粒粗大、成分復(fù)雜，因此在篩分實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行多遍振動碾壓，再人工撿除、現(xiàn)場取樣并進(jìn)行顆分試驗(yàn)。從級配曲線圖結(jié)論來看，建筑渣土顆粒分布不均勻、粒徑級差較大?？傮w而言，其粒徑多集中于10mm以上部分，且顆粒級配不佳。據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中土關(guān)于粒徑分布特征的分類，可將其確定為粗粒土中的礫類土。

2.2 建筑渣土的物理指標(biāo)

按92：8的拌合比例將建筑渣土與粉煤灰拌合所形成的渣土物理指標(biāo)，其檢測結(jié)果可從以下幾點(diǎn)加以分析：（1）含水量（W）。建筑渣土通常親水性較好、孔隙比很大，如磚渣類在以固體形式侵入土壤時(shí)，其持水孔隙度可達(dá)29.87%～22.33%。因而在建筑渣土中拌合少量粉煤灰，可使粉煤灰有效地從從建筑渣土中吸取部分水分以降低其含水量，但就實(shí)驗(yàn)結(jié)論來看，拌合后的建筑渣土在整體上仍可達(dá)到約150%～250%的含水量；但在晾曬后這些水分可較快的蒸發(fā)散失，較快地達(dá)到或接近最優(yōu)含水量。（2）比重（Gs）即相對密度。利用比重瓶法可測定建筑渣土的相對密度為2.36。（3） 易溶鹽含量100%。（4）塑液限。由于建筑渣土骨架是由具備較強(qiáng)親水性的CaCO3為主要構(gòu)成物質(zhì)，且因建筑渣土比重較低。因而建筑渣土的塑限、液限相對較高，塑性指數(shù)為18.2，塑限、液限分別為62.4%、80.6%。但在選取建筑渣土經(jīng)碾壓后破碎產(chǎn)生的細(xì)顆粒檢測可發(fā)現(xiàn)，如碎磚細(xì)粒的液塑限試驗(yàn)結(jié)論為，液限29%、塑限25%、塑性指數(shù)4。其液限及塑性指數(shù)均分別遠(yuǎn)低于路基工程對填料的標(biāo)準(zhǔn)要求即50%、26。

2.3 建筑渣土的力學(xué)指標(biāo)

（1）直接剪切試驗(yàn)。選取制備含水量為30%～70%間的多個(gè)試驗(yàn)土樣，分別進(jìn)行未浸水與浸水的快剪強(qiáng)度試驗(yàn)。結(jié)論證實(shí)，當(dāng)土中部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，或渣土內(nèi)的易溶鹽遇水溶解、破壞原有骨架時(shí)，浸水后的浸水渣土的內(nèi)摩擦角、粘結(jié)力均有較大幅度的降低，但其強(qiáng)度仍不低于普通工程強(qiáng)度指標(biāo)。（2）壓縮試驗(yàn)。通過對含水量55%、干容重8.8kN/m3的建筑渣土擊實(shí)土樣的壓縮試驗(yàn)，可檢測出建筑渣土屬于低壓縮性的土。（3）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試也表明建筑渣土齡期效應(yīng)不明顯。

綜合以上建筑渣土路用性能的試驗(yàn)研究結(jié)論，可證實(shí)該類材料水穩(wěn)定性好、最優(yōu)含水量小、CBR強(qiáng)度高，基本可滿足市政道路路基填料各項(xiàng)指標(biāo)的要求。

3 建筑渣土在市政道路路基工程中的具體應(yīng)用

在市政工程建設(shè)中可首先以試驗(yàn)段測試建筑渣土的路用性能，底基層厚度規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為20cm，但在試驗(yàn)段可適當(dāng)提升至30cm，并分兩層施工、層厚15cm。

3.1 建筑渣土在路基工程中的施工工藝分析

（1）準(zhǔn)備下承層。在準(zhǔn)備下承層應(yīng)首先測定其彎沉值，仔細(xì)填補(bǔ)、壓實(shí)下承層中存在的低洼或坑洞，松散處要及時(shí)疏松灑水并重新碾壓，確保建筑渣土下承層表面的平整堅(jiān)實(shí)，無松散材料與軟弱地塊。（2）施工放樣。底基層施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定或恢復(fù)中線，以20m為限，在兩側(cè)路肩邊緣處設(shè)指示樁；并根據(jù)水平測量結(jié)果，在路肩兩側(cè)指示樁上以較為明顯的標(biāo)記標(biāo)出設(shè)計(jì)標(biāo)高。（3）備料。建筑渣土的應(yīng)用應(yīng)依據(jù)底基層厚度與壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)驗(yàn)材料配合比計(jì)算得出的建材單位面積重量、用量換算為單位面積體積用量備料所需的建筑渣土，備料完成后應(yīng)按試驗(yàn)段長度將建筑渣土均勻卸載于試驗(yàn)段沿線兩側(cè)，攤鋪前應(yīng)先測出混合料含水量，并按天然含水量與最佳含水量的差別進(jìn)行均勻的灑水悶料，避免出現(xiàn)局部水分過多的現(xiàn)象。（4）拌和。在將水泥以實(shí)際配合比拌合并均勻攤鋪到混合料上時(shí)，要注意使拌和深度達(dá)到穩(wěn)定層底，并安排專門的操作員配合拌和機(jī)操作員檢查、調(diào)整拌和深度。（5）整型、碾壓。在使用平地機(jī)初步整平、整型的過程中，施工單位要嚴(yán)禁車輛通行，以人工輔助消除其中混合料不均勻之處。在使用重型輪胎壓路機(jī)、振動壓路機(jī)振動重復(fù)碾壓的過程中，要注意保持建筑渣土表面潮濕，可在渣土表面蒸發(fā)較快時(shí)補(bǔ)灑少量水分。

3.2 建筑渣土在路基填筑施工中應(yīng)注意的問題

（1）建筑渣土用于優(yōu)質(zhì)路基填料施工時(shí)應(yīng)采用以下技術(shù)措施：進(jìn)行揀除或破碎，消除渣土中存在的超標(biāo)顆粒，保證建筑渣土的水穩(wěn)性、強(qiáng)度等以滿足市政道路路基填料標(biāo)準(zhǔn)；適當(dāng)添加細(xì)粒成分并將其控制于細(xì)料含量1倍左右，以有效提升建筑渣土干密度與路用性能；在建筑渣土強(qiáng)度改良上可適當(dāng)添加石灰或水泥；季凍區(qū)、多雨區(qū)市政道路建設(shè)應(yīng)考慮采用或設(shè)計(jì)防凍層、防水層。（2）以建筑渣土作為路基填筑材料，可適當(dāng)增加施工含水量，并采取與碎石土路基填筑相同的施工工藝。（3）在建筑渣土壓實(shí)度檢測中，施工單位應(yīng)考慮采用灌砂法，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用的細(xì)料、粗料質(zhì)量比計(jì)算試坑的干密度和壓實(shí)度。（4）鑒于建筑渣土離散性特征明顯，在不同施工現(xiàn)場將其作為道路填料加以應(yīng)用時(shí)，要注意進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

4 結(jié)語

整體而言，當(dāng)前建筑渣土的循環(huán)應(yīng)用仍主要局限于樓房地基的使用，市政道路路基工程中尚無較多的應(yīng)用。筆者認(rèn)為，在簡單的技術(shù)處理后，建筑渣土所具有的水穩(wěn)性強(qiáng)、強(qiáng)度高等特征均證明其是性能優(yōu)良的道路路基填料。且建筑渣土路基填料的應(yīng)用不僅可以有效緩解城市氣、水等污染，維護(hù)園林化城市景觀的完整美觀，對于建筑渣土良好的回收應(yīng)用同樣也是一個(gè)重要的途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈克金.某水庫面板堆石壩壩體填筑碾壓試驗(yàn)[J].西部探礦工程，2012（04）：46.

[2]應(yīng)周杰，林春娥.市政道路規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改進(jìn)分析探討[J].價(jià)值工程，2010（06）：163.

[3]伍倩儀.基于全壽命周期成本理論的綠色建筑經(jīng)濟(jì)效益分析[D].北京交通大學(xué)，2011（05）：56.