张占洋

(深圳市建设科技促进中心，广东 深圳 518000)

1 建筑废弃物回收再利用方式

1)低级处理，主要包括分级处理与一般性回填，其中，分级处理又可分为中级、高级，主要针对砖瓦、混凝土、沥青混凝土等；回收利用主要针对木材、金属、塑料等；一般性回填所用材料主要为砖瓦、混凝土、渣土等；2)中级处理，主要针对再生骨料等。生产再生骨料流程为：粗选、破碎、筛分、 磁选、风选等，所得产品主要为：砖再生集料(0～15mm)、混凝土再生砂(0～5 mm)、混凝土再生集料(5～15mm、 15～25mm)等；3)高级利用，将建筑废弃物通过现代技术还原为水泥、沥青等，成本高，技术应用不够纯熟[1]。

2 建筑废弃物再生工艺

2.1 分选处理

分选处理主要是将建筑废弃物中不便于后续处理、不满足处理工艺要求的，需要进行回收处理再利用的，对物料进行分离处理。根据建筑废弃物性质的不同，其分选方法也不同，常见分选方式为人工分选，最为简单便捷，其他分选方式为：重力分选、磁选、光电分选等。分选方式上还可按照粗、细方式划分，其中粗分选为人工分选，细分选主要为机械分选，可利用滚筒筛、风力分选设备等。 在进行细分选之前，应先破碎废弃物大块混凝土。滚筒筛、风力分选设备在进行分选时，废弃物含水率会直接影响设备工作效率。废弃物含水率高易堵塞滚筒筛，越难于分离湿废弃物，严重降低分选效率。

2.2 粉碎处理

对于建筑废弃物的破碎处理，常见方式为机械破碎、物理破碎。前者主要利用破碎机械对固体废弃物进行破碎处理，其原理在于借助机械作用力对固体废弃物施加外力，外力作用下物块破碎。

2.3 再生骨料生产

再生物料制备上，通过锤击、切割、分拣方式对建筑废弃物进行破碎处理，利用磁性分选方式将废铁料清除，利用杂物分选方式将木料、塑料等杂物清除；利用腭式破碎机进行一级破碎处理，利用5mm筛分机进行一级筛分处理，筛分出5mm以下粉碎料，初加工5-40mm再生粗骨料，在二级破碎处理上利用水平卧轴式球磨碾碎机，筛分机为5mm，三级筛分主要筛分出0.15～5mm高品质再生细骨料，与小于0.15mm的微细分料。上述方式主要用于生产公路工程所用的再生骨料。在碎石骨料生产中块体破碎与骨料筛分属于较为成熟的工艺，在生产过程中要对分选、洁净、冲洗等技术环节进行控制，把控其工艺质量[2]。

3 水稳碎石基层性能要求

公路工程中路面基层主要为水泥稳定碎石基层，路面结构中，面层下为基层，直接荷载上层重力，将竖向荷载进行扩散，对路基水稳状态进行改善，所以，对于水泥稳定碎石基层应符合下述要求。

3.1 高强度与适宜刚度

公路工程中基层需要承担车轮反复荷载，为防止过多残余变形，防止发生疲劳弯拉破坏，应确保基层具有较高的强度。公路工程水泥稳定碎石基层强度构成主要依赖于集料与混合料强度。其中集料强度表征主要为以下三方面，即压碎值、磨耗值或抗压强度;混合料强度表征主要指规定龄期抗压强。对于公路工程水泥稳定碎石基层而言，其强度应适宜，并非越大越好，应协调于面层强度。如若基层刚度太大，其中水泥含量大，易出现温缩、干缩裂缝等问题；反之，刚度太小，拉应力过大，易导致面层开裂[3]。

3.2 水稳定性佳

路基填土较低的区域，地下水在毛细作用下向基层渗入。虽然沥青面层会发生透水问题，但有利于防止路基结构层水分的挥发。因此，要确保基层材料具有良好的水稳定性，从而避免影响水泥稳定碎石基层的强度、刚度及结构的整体性。

3.3 抗冲刷能力强

公路工程行车荷载作用力大，基层自由水随之生成较大水压力，基于冲刷细料，使得裂缝中出现浆体。车辆反复碾压，裂缝浆体逐步离析，即唧浆现象。所以，要求公路基层用用极强抗冲刷能力。

3.4 抗裂性能良好

温度不断变化，加之干湿循环作用，基层出现拉应变，当拉应变大于最大拉应变，基层易出现裂缝。基层裂缝会使得基层强度降低，导致路基结构整体性被破坏，长此以往，面层会出现反射裂缝。温度变化作用下会出现温缩裂缝，干湿循环作用下会出现干缩裂缝。所以，为保证基层稳定性，必须使其具备较强的抗裂性能。

3.5 疲劳性能良好

公路工程在不断往来的车辆荷载作用下，温度影响下，降低了路面强度，使得基层弯拉应力高于抗弯拉强度，随之裂缝贯穿，最终导致路面断裂，所以，要确保基层疲劳性能良好[4]。

4 再生骨料原材料指标建议值

再生骨料选用某再生资源利用企业产出的再生骨料，天然骨料源于某建设工程固体废弃物。基于《公路路面基层施工技术规范》设定水稳碎石骨料的压碎值、粒径、级配要求等；基于《再生骨料应用技术规程》明确再生骨料中物质参数，如，泥块与微粉分别的含量、压碎指标、表观与堆积各自的密度、氯离子含量、空隙率、吸水率、有机物、硫化物、硫酸盐等指标。较之天然骨料，再生骨料中含有表面附着水泥浆的石子、沙砾、水泥石颗粒等，这些会直接影响到吸水率、含泥量、压碎值等指标。再生骨料水稳碎石较之再生骨料水泥混凝土，其水泥剂量更低、强度更低，具体以Ⅲ类的部分指标为基准。本试验主要针对再生骨料、天然骨料进行对比分析，通过试验得出：二者表面密度契合于《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土和砂浆用再生细骨料》相关要求。在吸水率上，再生骨料与《混凝土用再生粗骨料》吸水率要求不符，但是其中的吸水率主要就C25的水泥混凝土而言，如上述所言，水稳碎石混凝土较之其他再生骨料水泥混凝土，其水泥剂量更低，强度更低，因此，在指标值上应适当被放宽。此外，二者符合《混凝土用再生粗骨料》压碎值要求，契合公路路面基层施工技术规范》中关于一级与高速公路建设相关要求。再生骨料三号料含泥量与《混凝土用再生粗骨料》要求不符，且天然骨料三、四号量也不满足该规范要求，但是含泥量不是《公路路面基层施工技术规范》所硬性要求的指标值，结合公路工程实践经验，可将天然骨料用于公路工程水稳碎石基层施工中。针片状颗粒与《混凝土用再生粗骨料》中的含量要求相符[7]。相关试验结果见表1。

5 再生骨料水稳基层配合比设计

根据上述试验，结合在建工程中再生骨料水稳碎石配比，对再生骨料、天然骨料水稳碎石开展强度与干缩试验，再生骨料水泥剂量分别为4%、4.5%、5%，配合比试验结果如表2所示。结果可知：1)水泥剂量增大，水化发应随之更为强烈，混合料粘结力强化，水稳损失强度增大；2)水泥剂量相同，在7d无侧限抗压强度上，再生骨料水稳碎石>天然骨料水稳碎石，且都高于2.5MPa；3)当水泥剂量增大，在平均干缩应变上再生骨料与天然骨料水稳碎石均发生增大现象，主要由于水泥剂量增大，水化反应增强，待水分蒸发，混合料体系较大幅度收缩；4)当水泥剂量相同，在平均干缩应变上，再生骨料吸水率>天然骨料吸水率，因此，再生骨料水稳碎石含水量>天然骨料水稳碎石含水量，待增发水分，混合料体积大幅收缩，由此，平均干缩上，再生骨料水稳碎石>天然骨料水稳碎石。[6]

表1 再生骨料原材料试验结果

表2 配合比设计试验结果

通过抗压强度试验，基于《公路路面基层施工技术规范》，对于7d无侧限抗压强度的试验，其符合规范中相关规定要求；在干缩试验上，水泥剂量增加，平均干缩应力增大，水泥剂量较小，不易于拌合混合料。在符合设计要求前提下，为保证经济性与施工质量等，同时满足干缩性能等要求，再生骨料水稳碎石基层水泥剂量应选择4.5%，可用于填筑二级公路。

6 试验路铺筑

6.1 前期准备

1)清理作业面表面杂质、浮土、积水等，借助洒水等手段使作业面保持湿润度；2)摊铺之前进行测量放样，按照传感器间距，结合机器宽度，直线、平曲线间距分别为10m、5m,科学搭设导线支架，精确计算松铺系数，对导向控制线高度进行估算，并稳妥安放，摊铺厚度控制上，控制好钢丝拉力，将其控制在大于800N范围内。

6.2 混合料的拌和

1)开始拌合之前，确保备料量多于7d摊铺量。对于施工场内集料含水量进行检查，对施工当天拌合料配合比进行计算，外加水+天然含水量应高于最佳含水量的1%左右。混合料组成设计水泥剂量是预期量，实际拌合施工中，水泥剂量可大于预期的0.5%；2)完成拌合后，为检查是否符合设计配合比，可随机取样进行试验检查，施工后，还要每日定期检查拌合情况，对含水率、配合比进行抽查。在运输中，如果天气炎热干燥，距离远，可在拌合材料中增加含水量，但是水泥粗粒材料对含水量要求极高，一旦控制不好，易出现“弹簧”问题，所以，实践中对于含水率的调整应谨慎进行；3)拌合设备料仓数目需符合预期规定备料档数，装载机数量与料仓加料要求相吻合，拌合料各仓集料备份满足数量要求，准备充足，以保障施工摊铺连续性。

6.3 混合料的运输

1)在混合料的运输上，多借助大吨位自卸车，运输之前对车辆情况进行检查，确保装料前清理干净。为保证摊铺出料持续有序，应保证运输车数量充足，确保拌合正常、出料有序、摊铺持续；2)运输中还要紧密覆盖混合料，卸料时打开覆盖物，防止混合料流失水分；3)拌合料从装车到现场，中间耗时最多1h，一旦超过2h，摊铺成型后，总耗时较长，超出规定初凝时间，会弱化混合料性能，因此，应注意运输时间。

6.4 混合料的摊铺

1)松浦厚度要基于严格计算松铺系数，明确控制线高度，继而挂好控制线支架；2)对基层厚度与高程进行严格控制，使路拱、横坡度等符合预期设计要求；3)在实际摊铺施工中，对摊铺功率进行控制，在120kw以上，可采取两台机器同时进行，如果摊铺机功率大，抗离析能力强，可利用单机摊铺；4)如果两台摊铺机同时进行并排进行摊铺，应确保两台机器型号形同，且磨损程度一致。在开展施工过程中，摊铺机前后间距应在10m以内。对于路面高程的控制，前台摊铺机与后台摊铺机分别在路中的导梁、路测钢丝，及路中滑靴、路侧钢丝对高程厚度等进行控制。单机作业中，则道路两侧利用钢丝对高程进行控制；5)控制好摊铺速度，不易过快或过慢，1m/min为最佳，根据机器拌合与运输能力决定摊铺速度；6)螺旋布料器需确保2/3在混合料中。

6.5 混合料的碾压

1)完成摊铺修整后，摊铺机后紧随压路机，全宽范围内进行碾压，原则为“由轻到重、由慢到块、由低到高”。完成摊铺后，需要压路机随后，严格控制碾压长度，一般在50～80m范围内。在碾压过程中，要注意层次明确、界限清晰；2)根据试验确定碾压工艺与流程。

6.6 横缝设置

施工中需设置横缝的情况如下：1)摊铺混合料过程中，应确保施工作业的连续性。水泥稳定碎石混合料，如果其中中断时间超过2h，应设置横缝；2)完成每日施工后，在第二日开工时应在接头断面位置设置横缝；3)在明通、明涵等桥梁涵洞需要设置两边横缝；4)在设置横缝上，应垂直于路面车道中心线。

6.7 养护管理与交通管制

1)为保证施工质量，完成碾压施工后还要做好基础养护，检查压实度，确保合格后进行养护。首先，覆盖土工布在碎石层顶面，为保持湿润度，随时用洒水车进行湿润养护，确保7d内路面处于湿润状态，后续每天1～2次洒水即可；2)交通管制上，养护作业期间，封闭交通，避免影响碾压完整性。

6.8 检测分析

本工程施工铺筑深度32m,完成施工后，对水泥剂量、压实度、厚度、平整度进行检测，结果表明，再生骨料水泥稳定碎石基层无论是在水泥剂量，还是在7d 无侧限抗压强度，或实在压实度、厚度和平整度等方面，较之天然骨料水泥稳定碎石基层，稍显逊色，但仍能满足规定要求。可见，施工中应用再生骨料水泥稳定碎石基层满足设计与施工要求，可进行试验路段铺筑施工，符合质量规范要求。

6.9 效益分析

通过上述施工应用，建筑废弃物在公路工程中的应用，不仅可实现资源的有效利用，满足节能减排要求，符合循环经济理念，更具有较高的经济效益。首先，本工程中，再生骨料与天然骨料在应用于水稳碎石基层中，相同配比前提下，再生骨料总价降低43.8%，有效节省施工成本，经济效益突出。其次，可减少开采天然石材，减少对自然资源的消耗，降低环境污染。同时也节省出了开山采石相关费用 。

7 结语

本文通过对建筑废弃物利用方式，再生骨料生产，水稳碎石性能要求等的分析，结合再生骨料水稳碎石再利用技术在公路工程中的实际应用，对其综合效益进行分析，通过相关试验发现各项要求均满足规范要求，即符合《公路路面基层施工技术规范》，满足工程设计要求，满足干缩性能要求。建筑废弃物应用于实际公路工程中，以再生骨料作为原料，代替天然骨料，实现了资源的再利用，变废为宝，减少废弃物推挤造成的污染，有效降低工程造价，其经济效益、环境设计、社会效益突出，可应用于现代公路工程中，并进行广泛推广。