道路基層中建筑固體廢棄物再生骨料的應(yīng)用

張俊

摘 要：為了提高建筑固體廢棄物在道路基層中的利用水平，本文以某道路基層工程施工項目為例，分析建筑固體廢棄物再生骨料配合比設(shè)計要點，探討建筑固體廢棄物在道路基層中的應(yīng)用策略，提出施工準(zhǔn)備、再生料拌和、運輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生各階段的作業(yè)要點，最后總結(jié)道路基層中建筑固體廢棄物再生骨料施工的質(zhì)量檢驗方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：道路基層 建筑固體廢棄物 再生骨料 配合比設(shè)計 施工技術(shù)

在節(jié)能環(huán)保、綠色施工的工程發(fā)展趨勢下，深度利用廢舊工程材料進(jìn)行新建工程的施工是重要的策略[1]。建筑固體廢棄物再生骨料屬于典型材料，可用于道路基層施工，滿足道路基層施工質(zhì)量要求的同時提高廢舊資源的利用水平[2]。建筑固體廢棄物再生骨料的應(yīng)用涉及到諸多技術(shù)要點，因此需做深入的技術(shù)探討和研究，進(jìn)行科學(xué)施工。

1 工程概況

某道路基層工程施工項目，全長1000m，紅線寬度50m。道路分A、B兩段機(jī)動車道，機(jī)動車道寬度分別為24m、16m。設(shè)計厚度48cm，水穩(wěn)料數(shù)量27000m2，要求：設(shè)計彎沉值31.9（0.01mm）；壓實度≥98%；水穩(wěn)料7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度4.5MPa。該項目對建筑固體廢棄物的再生利用進(jìn)行了研究，水穩(wěn)料中的碎石骨料全部用建筑固體廢棄物再生骨料替代，不外摻粉料，配制了水穩(wěn)料，在道路進(jìn)行了應(yīng)用工程示范獲得成功，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 建筑固體廢棄物再生骨料配合比設(shè)計

2.1 材料的取用

秉承廢舊材料利用價值最大化的原則，將建筑固體廢棄物作為基礎(chǔ)材料，做破碎、篩分處理后獲得粒徑9.5～31.5mm的1號料和0～9.5mm的2號料，實測結(jié)果顯示1號料、2號料的表觀密度分別為2610kg/m3、2640kg/m3，壓碎值分別為30.8%、30.9%，均達(dá)標(biāo)；摻入粒徑＜4.75mm、表觀密度2590kg/m3的機(jī)制砂，集舊料和新料于一體，按比例取用，配制水穩(wěn)料。

2.2 配合比設(shè)計

2.2.1 級配曲線

以JTGTF20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》的相關(guān)規(guī)范為準(zhǔn)，分析1、2號再生骨料和機(jī)制砂的顆粒級配，確定多類材料混合拌制后的水穩(wěn)料的級配曲線，具體如圖1所示。

2.2.2 最佳含水量和最大干密度

基層水穩(wěn)料的7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度需達(dá)到4.5MPa，按照此要求進(jìn)行試配。水泥劑量控制在6%～8%，以不同的水泥劑量拌制多組水泥穩(wěn)定碎石混合料，用重型擊實成型法試驗檢測，測定各組水穩(wěn)料的最佳含水量和最大干密度[3]。水穩(wěn)料指標(biāo)的測定宜采用振動成型法，原因在于測定的結(jié)果與現(xiàn)場施工結(jié)果的一致性較高，但相比于靜壓成型法測定的最大干密度，振動成型法的結(jié)果約為該值的1.02～1.04倍，按照此關(guān)系，此處的壓實度控制取設(shè)計結(jié)果的1.03倍。水穩(wěn)料的含水率和干密度關(guān)系，如圖2所示。

2.2.3 配合比

1號料、2號料、機(jī)制砂的比例分別為49%、17%、34%，水泥劑量取5%～8%，按該材料比例進(jìn)行試配，測定水穩(wěn)料的7d靜壓成型強(qiáng)度。以水泥劑量為7%為例，實測7d靜壓強(qiáng)度為4.79MPa，達(dá)到“≥4.5MPa”的要求，具有可行性。具體至實際施工中，骨料為干燥狀態(tài)，吸水率較高，在拌和過程中將大量吸水，為此需考慮到粗、細(xì)骨料的含水率，適時調(diào)整配合比。

3 道路基層中建筑固體廢棄物再生骨料的應(yīng)用

3.1 材料拌和

（1）分批次篩分建筑固體廢棄物，檢測針片狀含量、含泥量、含水量和壓碎值，分為多檔質(zhì)量均達(dá)標(biāo)的集料，以便取用。（2）分批次檢驗水泥的質(zhì)量，包含抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、凝結(jié)時間（初凝、終凝）、安定性等，或每500t進(jìn)行一次檢驗。（3）再生前，檢測集料的含水量，根據(jù)此結(jié)果靈活控制拌和用水量，避免因集料吸水而導(dǎo)致拌和用水量不達(dá)標(biāo)。（4）每2000m作業(yè)面制備至少6個樣品，用EDTA滴定法檢測水泥用量，且進(jìn)行一次混合料篩分試驗，判斷級配的合理與否。

3.2 攤鋪

（1）現(xiàn)場攤鋪能力與拌和機(jī)混合料生產(chǎn)能力相匹配，保證攤鋪的連續(xù)性，避免供料不足（導(dǎo)致停機(jī)等料）或供料過量（導(dǎo)致材料浪費）。攤鋪盡可能保持勻速，以0.7～1.2 m/min為宜。（2）選取具有代表性的路段組織試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定合適的松鋪系數(shù)，由專員操作攤鋪機(jī)，按照攤鋪方案有效攤鋪。結(jié)合經(jīng)驗，若采用穩(wěn)定土攤鋪機(jī)進(jìn)行振動和雙夯錘時，可按照1.23～1.25的松鋪系數(shù)進(jìn)行攤鋪。為保證攤鋪的有效性，最初攤鋪時按照松鋪系數(shù)取值區(qū)間的下限（1.23）攤鋪約20m并碾壓，在此段取3～5個斷面、各斷面設(shè)3～5點，測定標(biāo)高，進(jìn)而調(diào)整松鋪系數(shù)。（3）水泥穩(wěn)定碎石基層因下承層局部低洼或路中窨井而缺乏平整性時，用齒耙將表層5cm以上耙松，再用新拌混合料找平[4]。

3.3 碾壓

3.3.1 碾壓段長度

水泥穩(wěn)定碎石拌和后，水分開始蒸發(fā)，若拌和后至碾壓前的持續(xù)時間較長，混合料的可碾性變差，加大碾壓難度；同時，若未及時碾壓，混合料的強(qiáng)度損失增加，影響施工效果[5]。因此，可適度縮短單個碾壓工作段的長度，并加強(qiáng)工序協(xié)調(diào)，力爭在基層攤鋪后盡快進(jìn)行碾壓。單段最大碾壓長度根據(jù)水泥基層施工容許時間、攤鋪速度、碾壓時間、現(xiàn)場氣溫等因素而定，在本工程中，經(jīng)綜合分析后將碾壓長度控制在30～60m。

3.3.2 碾壓流程

（1）穩(wěn)壓?；旌狭辖?jīng)過穩(wěn)壓處理后可初步維持穩(wěn)定，在后續(xù)的振動壓實期間無明顯的推擠現(xiàn)象，有利于碾壓的有效進(jìn)行。穩(wěn)壓設(shè)備的噸位不宜超過12～15t，通常以12t雙鋼輪壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍為宜。（2）振壓。振壓目的在于提高基層的密實度，設(shè)備通常采用12～18t振動壓路機(jī)。振壓時，根據(jù)現(xiàn)場施工條件、機(jī)械設(shè)備性能、質(zhì)量要求等配置多套振動頻率和振幅的組合方案，視實際條件選擇合適的參數(shù)組合方案，對基層做全面振壓，保證全寬、全厚范圍內(nèi)的壓實效果。在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，通常以低頻率、高振幅的方式進(jìn)行振壓[6]。根據(jù)前述提及的思路，結(jié)合本工程混合料的配合比、下承層強(qiáng)度、基層攤鋪厚度等因素，經(jīng)綜合分析后采用的是16t的振動壓路機(jī)，做2～3遍碾壓。（3）靜碾。經(jīng)過穩(wěn)壓、振壓后，基層的密實度大幅提高，尤其是基層較深范圍內(nèi)的混合料密實度良好，但表面5～10cm內(nèi)的密實度有限，為此需進(jìn)一步安排碾壓，即靜壓，以便提高基層全深度范圍內(nèi)的密實度。靜壓設(shè)備以12～18t的單鋼輪壓路機(jī)為宜，在本工程中采用3Y18／21t三輪壓路機(jī)，可根據(jù)實際碾壓條件配重至21t，做2～3遍靜碾后取得較好的壓實效果。（4）收光。經(jīng)過碾壓后，基層表面存在裂紋和碾壓輪跡，為了提高基層的表觀質(zhì)量，安排收光。收光設(shè)備采用16t以上的輪胎壓路機(jī)，例如用16t膠輪壓路機(jī)碾壓1～2遍。為取得良好的碾壓效果，嚴(yán)格把控收光的時間，即在混合料達(dá)到或略大于最佳含水量時碾壓，若現(xiàn)場氣溫較高，基層混合料中的水分易在短時間內(nèi)快速散失，不利于碾壓的正常進(jìn)行，為此需保證實際含水量比最佳含水量略高1%～2%。按穩(wěn)壓、振動碾壓、靜碾、收光的流程依次作業(yè)后，以重型擊實試驗法進(jìn)行檢驗，判斷基層的壓實度是否達(dá)標(biāo)，若不滿足要求需隨即補(bǔ)充碾壓，直至壓實度、平整度等指標(biāo)均合格為止，具體見表1。

3.3.3 碾壓速度

（1）攤鋪后的基層初步密實，若直接對其做振動碾壓處理，將引起推移或其它的問題，影響攤鋪效果。為此，在攤鋪后應(yīng)先進(jìn)行穩(wěn)定碾壓，提高基層表面的密實度，此階段的設(shè)備可采用12t左右的靜力壓路機(jī)。攤鋪全過程中采用到多類設(shè)備，為減少碾壓機(jī)械的配置數(shù)量，可將振動壓路機(jī)用于基層的穩(wěn)定碾壓，但要求設(shè)備不開振動。碾壓速度穩(wěn)定在1.5～2km/h，碾壓一個來回視為1遍。（2）振動碾壓是提高基層密實度的關(guān)鍵工序，宜采用作用深度較大的振動壓路機(jī)，碾壓輪重疊量取輪寬的1/3～1/2，碾壓速度以不超過3km/h較為合適，碾壓遍數(shù)和振動參數(shù)均要合理。經(jīng)過充分的碾壓后，消除壓痕，保證基層具有密實性和平整性。（3）振動碾壓對于提高基層尤其是基層的密實度有重要的作用，但難以保證表層的密實度，因此宜用較小作用深度的靜碾做進(jìn)一步的處理，使表層具有密實性。在靜碾階段，設(shè)備采用大噸位單鋼輪壓路機(jī)，設(shè)備平穩(wěn)、勻速地運行。

3.4 養(yǎng)生

基層碾壓合格后，進(jìn)入養(yǎng)生階段，養(yǎng)生時間至少達(dá)到7d。養(yǎng)生要點如下：（1）養(yǎng)生1d，用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)生；（2）養(yǎng)生2d～7d，以灑水車灑水的方法進(jìn)行養(yǎng)生，視基層干濕程度和現(xiàn)場氣候條件控制灑水次數(shù)，以基層表面保持潮濕為宜；（3）養(yǎng)生7d后，安排質(zhì)量檢驗，噴粘層瀝青或噴灑透層，再用瀝青乳液進(jìn)一步養(yǎng)生，一方面防護(hù)基層以免因車輛行駛而受損，另一方面避免基層干縮開裂；（4）養(yǎng)生期間加強(qiáng)現(xiàn)場管理，禁止除灑水車以外的其它任何機(jī)械設(shè)備進(jìn)場。養(yǎng)生過程中，注重養(yǎng)生與綠化、側(cè)平石安裝等分部工程的協(xié)調(diào)[7]。

3.5 效益分析

將由碎石組成或可加工成碎石的建筑廢棄物運用于公路工程中，可使其變廢為寶作為二次資源，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。（1）對比相同配比再生骨料水穩(wěn)碎石基層和天然骨料水穩(wěn)碎石基層的生產(chǎn)費用，可節(jié)約43.8%的工程造價，直接經(jīng)濟(jì)效益顯著。（2）減少石料資源的開采，可以緩解我國部分省市資源緊張的局面，減少因開采石料造成的環(huán)境污染，相對改善了石料所在地的環(huán)境。（3）減少治理石料資源開采以及建筑廢棄物堆存帶來的污染費用。（4）可有效緩解工程項目所在地區(qū)因環(huán)境污染帶來的地方矛盾。

4 質(zhì)量檢驗方法

利用建筑固體廢棄物再生骨料施工基層時，需加強(qiáng)對各道工序施工質(zhì)量的控制，保證整體施工效果。（1）混合料拌和結(jié)束后，取樣做滴定試驗，并準(zhǔn)確檢測混合料中水泥的劑量，待實測指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求后，方可用于施工。（2）基層壓實度的檢測按照每200m檢測4處的頻率進(jìn)行，每處每車道檢測1點，共檢測72處。若實測壓實度≥98%，則達(dá)標(biāo)，否則做加強(qiáng)碾壓處理，直至通過檢測為止。（3）按照每1000m2選取3個點的方式鉆取芯樣進(jìn)行檢驗，要求芯樣完整，厚度達(dá)標(biāo)，層間緊密連接。（4）按照每2000m2選取1個點的頻率進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測，每次取熟料80kg，共測14個點。根據(jù)實測結(jié)果可知，抗壓強(qiáng)度的均值為5.32MPa，符合設(shè)計規(guī)范的要求。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑固體廢棄物再生骨料可作為道路基層施工材料進(jìn)行使用，為發(fā)揮出此類廢舊材料的利用價值，工程人員需做好原材料選取、配合比設(shè)計等準(zhǔn)備工作，再按照拌和、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)的基本流程進(jìn)行施工，期間加強(qiáng)質(zhì)量檢驗，例如從混合料中取樣檢驗、每施工一段基層后取芯樣檢驗，根據(jù)檢驗結(jié)果判斷施工質(zhì)量，及時處理異常狀況。在全面規(guī)劃、科學(xué)施工、質(zhì)量管控的全方位工作策略下，保證道路基層施工效果，發(fā)揮出建筑固體廢棄物的利用價值，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。

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