建筑垃圾在路基回填材料中的使用性能研究

李行， 吴超凡， 万暑， 张继森

(湖南云中再生科技股份有限公司， 湖南 长沙 410007)

伴随着工业化和城市化进程的加快，中国已成为全球产生建筑垃圾最多的国家。据统计，近几年中国每年产生的建筑垃圾为15.5亿～24亿t，占城市垃圾总量的30%～40%，产量惊人。目前，中国建筑垃圾的处理面临突出问题，基本停留在落后简单的填埋式处理，给社会环境造成严重影响。根据以往经验，每万吨建筑垃圾填埋约占用土地1亩(1亩=666.6 m2)，1亿t建筑垃圾将占地1万亩，浪费大量土地资源的同时也对周边的生态环境造成严重破坏。因此，如何实现建筑垃圾减量化、资源化和无害化已成为政府部门和专家学者们亟待解决的问题。

建筑垃圾属于城市垃圾中危害程度较小的部分，进行合理利用后不会造成二次污染。所有建筑垃圾中，渣土、砖瓦、混凝土块等无机材料占90%以上的比例，具有稳定的物理及化学性质；另外，建筑垃圾具有来源集中性、产生阶段性、分选难度小等特点，因而目前中国大部分研究都是考虑将其作为建筑材料进行再利用，如制备砌块、应用于道路材料等。

由于城市建筑垃圾的特点，经破碎和筛分后得到的骨料中，细料占据了绝大部分的比例(约占70%)，但是在目前的道路水稳层的级配配比中，细料的用量却不到50%，还有超过20%的细料得不到充分利用。为消纳这部分过剩的建筑垃圾细集料(0～4.75 mm)，对其应用于路基回填材料中的使用性能进行研究具有重要意义。

路基回填材料的主要路用性能是强度，通过承载比(CBR值)来表征。基于此，该文主要针对建筑垃圾路基回填细集料的强度性能进行研究。

1 试验原材料

试验原材料主要为建筑垃圾细集料，取自湖南长沙某建筑垃圾破碎厂，包括混凝土块和砖混结构再生集料两类。为保证试验样品的代表性，试验开始前进行所需集料样品总量计算，并一次性备足样品。

试验前利用9.5 mm标准方孔筛筛除超粒径颗粒，试验过程通过四分法确保试验样品的代表性。原材料的筛分试验结果如表1所示。

表1 再生细集料回填材料筛分试验结果

试验用水为普通生活用水。

2 建筑垃圾细集料试验结果与分析

2.1 建筑垃圾细集料试验结果

路基包括路床和路堤，其填筑主要要求保证填料碾压密实且承载比(CBR)达到一定标准，对级配要求不高。

对两类建筑垃圾细集料进行原材料试验，主要包括密度试验、液塑限测定等，试验结果如表2所示。

表2 原材料试验结果

注：液塑限试验所用样品为再生细集料中粒径小于0.5 mm的部分。

由表2可知：

(1) 与砖混结构细集料相比，混凝土块细集料的表观密度较大。

(2) 两类建筑垃圾细集料的粒径、液限、塑性指数等指标均满足JTG D30-2004《公路路基设计规范》要求。

2.2 建筑垃圾细集料击实试验结果

对两类回填细集料进行重型击实试验，得到其最佳含水量及最大干密度如表3所示。

由表3可知：混凝土块细集料的最佳含水率小于

表3 回填材料击实试验结果

砖混结构细集料，而最大干密度大于砖混结构细集料。

2.3 建筑垃圾细集料承载比(CBR)试验结果

根据JTG D30-2004《公路路基设计规范》，各等级公路路床和路堤的压实度及强度要求如表4所示。

表4 路床和路堤填料压实度及强度要求

承载比试验包括膨胀量及贯入试验，试验结果如表5、6所示。

表5 膨胀量试验结果

表6 CBR值试验结果

由表5、6可知：

(1) 两类细集料的膨胀量均很小，满足路基施工技术要求。

(2) 与砖混结构细集料相比，混凝土块细集料的膨胀量较小，且两类细集料的膨胀量均随压实度的减小而增大。

(3) 压实度满足规范要求时，两类细集料的CBR值均满足各级公路路基填料的强度要求，且混凝土块细集料的CBR值显著大于砖混结构细集料。

(4) 回填材料的CBR值随着压实度的增加而显著增大，这是由于材料的密实度增加，抵抗压缩变形的能力也增强，说明施工过程的压实质量对路基回填材料的强度及稳定性有很大影响，属于施工质量的主控项目。

3 工程实例

项目工程实例为长沙县青园路，路基试验段96区所用原材料为长沙某建筑垃圾处置基地的混凝土块细集料。路基设计宽度27 m，设计压实厚度30 mm，设计回弹模量值45 MPa。该再生集料的筛分试验结果如表7所示，相关技术指标试验结果如表8所示。

表7 混凝土块再生细集料筛分试验结果

由表8可知:原材料各项技术指标均满足规范要求。原材料通过加水厂拌并运输至现场进行碾压成型，终压后进行压实度检测，结果如表9所示。

由表9可知：现场压实质量符合规范及设计要求。碾压完成后第2 d进行回弹模量检测，检测数据如表10所示。

表8 混凝土块再生细集料相关技术指标试验结果

表9 长沙县青园路部分桩号压实度检测结果

表10 承载板测定路基回弹模量检测结果

通过计算，得出该混凝土块细集料填筑的路基回弹模量值为87 MPa，大于回弹模量设计值(45 MPa)，检测结果为合格。

4 结论

(1) 混凝土块及砖混结构细集料的粒径、液限、塑性指数等指标均能满足路基回填材料的规范要求。

(2) 压实度满足规范要求时，混凝土块及砖混结构细集料的膨胀量均满足路基施工技术要求，CBR值均满足各级公路路基填料的强度要求。

(3) 路基回填材料的压实度越大，CBR值越大，材料抵抗压缩变形的能力越强，稳定性越好，施工中确保压实度达到规范及设计要求是质量控制关键。

(4) 利用混凝土块细集料铺筑的路基试验段检测结果表明，当压实度达到规范及设计要求时，路基回弹模量值也能满足规范及设计要求，进一步说明将建筑垃圾细集料应用于路基回填材料是可行的。