建筑垃圾再生骨料在道路立交區(qū)綠化中的應(yīng)用

趙琳娜

(西安公路研究院，陜西 西安 710065)

0 引 言

隨著城市建設(shè)和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市建設(shè)產(chǎn)生的建筑垃圾總量與日俱增。目前，建筑垃圾的數(shù)量達到了垃圾總量的30%～40%，預計到2025年，中國建筑垃圾新增數(shù)量將會超過60億t。陜西平均每年產(chǎn)生的建筑垃圾達6 000萬t，從西安市城市發(fā)展規(guī)劃、房地產(chǎn)投資、城中村改造計劃等方面分析，預計建筑垃圾的數(shù)量在未來3～5年還會呈現(xiàn)增長趨勢。數(shù)量如此龐大的建筑垃圾，已經(jīng)嚴重影響了人類的生活環(huán)境。在土地資源緊張和環(huán)境保護意識強化的今天，建筑垃圾的資源化和無害化處理，已成為中國亟需解決的重大問題。

公路施工過程中收集的表土資源有限，多數(shù)用于取、棄土場的復耕。綠化施工回填的種植土需要從其他地方獲取，這一方面破壞了取土點的生態(tài)環(huán)境，增加了土地負擔，另一方面若種植土不符合綠化土壤的標準要求，還需對土壤進行有機改良及修復，無疑增加了綠化施工成本。前期研究表明，建筑垃圾再生骨料具有良好的換填基質(zhì)性能，能夠改善土壤板結(jié)，提高土壤的透氣性、蓄水性，同時節(jié)約大量的用土量。因此，綜合利用建筑垃圾是解決公路地材短缺的一種有效途徑，研究建筑垃圾在公路交通領(lǐng)域內(nèi)的綜合利用顯得尤為必要[1-2]。

1 建筑垃圾再生骨料的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 建筑垃圾危害

城市垃圾常規(guī)的處理方式主要為露天堆放或填埋。堆放建筑垃圾需要土地，填埋也需要，會造成資源的浪費。

城市中垃圾消納場需要大量的土地資源，垃圾與人爭地的現(xiàn)象已到了相當嚴重的地步。大多數(shù)城市已經(jīng)陷入垃圾的包圍之中，垃圾侵占的土地面積多達5億多平方米，形成城市文明與城外垃圾圍城的不和諧現(xiàn)狀，直接影響了城市景觀。然而，這些垃圾中含有大量可被再生利用的資源，可以將其應(yīng)用到新的工程建設(shè)中[3]。

1.2 再生骨料應(yīng)用現(xiàn)狀

建筑垃圾主要成分是混凝土塊、磚塊及渣土等，這些材料具有良好的強度、硬度、吸水性和保水性。

中國早期建筑垃圾的處理方式主要為：不經(jīng)任何處理直接送到填埋場，采用露天堆放或填埋的方式進行處理。

美國、日本、韓國等國和歐洲地區(qū)發(fā)達國家對建筑垃圾再生骨料的利用處于成熟階段，而且對其利用的層次也相對較高。目前該領(lǐng)域的研究主要集中在對再生骨料和再生混凝土基本性能的研究，而直接作為路基填料應(yīng)用的研究相對較少[4]。

由于中國在建筑垃圾利用方面的研究開展較晚，且拆遷的建筑物大多為磚混結(jié)構(gòu)，建筑垃圾組成復雜，與國外的建筑垃圾相比有明顯的不同，造成建筑垃圾利用率到目前還不足5%。以往建筑垃圾大多應(yīng)用到道路地基處理、路基填筑、再生磚中，少量用于低標號混凝土和路面基層中[5]。

建筑垃圾再生骨料在園林景觀上也得到了廣泛應(yīng)用。沈陽建筑大學杜杰港和郝燕等開展了建筑垃圾在園林景觀上的綜合利用，主要研究用于園林景觀建筑材料、建筑垃圾再生骨料假山造景等。河北工業(yè)大學梁靜開展了建筑垃圾在城市公園景觀設(shè)計中的再利用研究，研究了建筑垃圾再生骨料應(yīng)用中植物的選擇和搭配，研究成果在石家莊的公園建設(shè)中得到了應(yīng)用，取得了良好的效果[6-7]。

2 建筑垃圾再生骨料飽水特性研究

2.1 建筑垃圾吸水性能

本文通過研究建筑垃圾再生骨料(0～5 mm)和天然砂(粗砂)的吸水試驗，分析建筑垃圾再生骨料的吸水性能。吸水率試驗方法參照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》(JGJ 52—2006)。試驗結(jié)果見表1。

表1 不同材料吸水率試驗結(jié)果

吸水率試驗結(jié)果表明。

(1)天然砂的1 h和24 h吸水率無變化，均為0.3%。

(2)再生骨料的1 h吸水率平均值為14.1%，24 h吸水率平均值為15.2%。

(3)再生骨料的吸水率約為天然砂的140～150倍，可見采用再生骨料代替天然砂，按照一定的比例與素土混合后，用于綠化種植土層之下將有利于為植物儲存一定的水分，保證植物在旱季或下次灌溉期間擁有足夠存活的水。

2.2 建筑垃圾蓄水性能

蓄水系數(shù)試驗采用方形盛裝器具盒，底部鏤空，以便于水分下滲；噴水器具采用按壓式手持噴水器；另配秒表、電子秤、刻度尺等。

試驗開始后，將篩取好的自然飽和面干骨料按試驗高度要求裝入盛料箱中，稱量所裝取骨料的質(zhì)量，然后往箱中噴水，同時使用秒表計時。加水方式如下：1 min加水(采用按壓噴水，5 s·次-1，共計12次)，2 min靜置(以利于骨料充分蓄水)，依次循環(huán)，直至盛料箱底部出現(xiàn)第1滴滲水，試驗結(jié)束。蓄水系數(shù)為試驗結(jié)束時所消耗的水與骨料的質(zhì)量比。

試驗研究建筑垃圾再生骨料(0～5 mm)和天然砂(粗砂)的蓄水系數(shù)，結(jié)果見表2。

表2 不同材料蓄水系數(shù)試驗結(jié)果

吸水率試驗結(jié)果表明以下幾點。

(1)不同材料具有不同的蓄水系數(shù)。

(2)建筑垃圾再生骨料的蓄水系數(shù)是天然砂的2倍。這主要是由于，建筑垃圾再生骨料中包含了磚塊、混凝土塊和砂漿塊，這些材料表面粗糙，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，內(nèi)部空隙較大，為水分的儲存提供了空間。因此，再生骨料的蓄水系數(shù)優(yōu)于天然砂。

3 建筑垃圾再生骨料換填介質(zhì)的持水特性

對素土、土和天然砂體積比為1∶1、土和再生骨料體積比為1∶1的3種介質(zhì)進行持水性試驗，試驗方法參照《公路土工試驗規(guī)程》(JTG E40—2007)。不同介質(zhì)最大持水量的試驗結(jié)果見表3。

表3 不同介質(zhì)最大持水量的試驗結(jié)果

不同介質(zhì)持水性能試驗結(jié)果表明以下幾點。

(1)不同材料具有不同的持水性能。

(2)通過對3種介質(zhì)持水性能的比較發(fā)現(xiàn)，土與再生骨料混合的介質(zhì)持水性能優(yōu)于土與天然砂的混合介質(zhì)和素土。因此，建筑垃圾再生骨料與素土混合后的介質(zhì)更加有利于水分的滲透和保持。

(3)植物生長介質(zhì)的飽和速率越大更說明其能在越短時間內(nèi)達到飽和，換填介質(zhì)頂面多余的水量能夠更快排走，避免綠植長時間被浸泡，有利于植物生長。

4 結(jié) 語

(1)表面粗糙、內(nèi)部較大的空隙為建筑垃圾再生骨料儲存水分提供了空間，建筑垃圾再生骨料的蓄水性能優(yōu)于天然砂。

(2)建筑垃圾再生骨料與素土混合后的介質(zhì)持水性能優(yōu)于素土及其與天然砂的混合介質(zhì)，可使植物生長介質(zhì)頂面多余的水很快排走，避免綠植被長時間浸泡，同時為植物生長提供水分，有利于植物生長。

(3)建筑垃圾再生材料應(yīng)用到道路立交區(qū)綠化土壤中，可以增加雨水在土壤中的入滲率和儲存時間，從而改善植物的生長環(huán)境，增加植物的存活率，為建設(shè)節(jié)能減排和節(jié)約型社會提供技術(shù)支撐。