建筑垃圾再生骨料在道路立交区绿化中的应用

赵琳娜

(西安公路研究院，陕西 西安 710065)

0 引 言

随着城市建设和国民经济的快速发展，城市建设产生的建筑垃圾总量与日俱增。目前，建筑垃圾的数量达到了垃圾总量的30%～40%，预计到2025年，中国建筑垃圾新增数量将会超过60亿t。陕西平均每年产生的建筑垃圾达6 000万t，从西安市城市发展规划、房地产投资、城中村改造计划等方面分析，预计建筑垃圾的数量在未来3～5年还会呈现增长趋势。数量如此庞大的建筑垃圾，已经严重影响了人类的生活环境。在土地资源紧张和环境保护意识强化的今天，建筑垃圾的资源化和无害化处理，已成为中国亟需解决的重大问题。

公路施工过程中收集的表土资源有限，多数用于取、弃土场的复耕。绿化施工回填的种植土需要从其他地方获取，这一方面破坏了取土点的生态环境，增加了土地负担，另一方面若种植土不符合绿化土壤的标准要求，还需对土壤进行有机改良及修复，无疑增加了绿化施工成本。前期研究表明，建筑垃圾再生骨料具有良好的换填基质性能，能够改善土壤板结，提高土壤的透气性、蓄水性，同时节约大量的用土量。因此，综合利用建筑垃圾是解决公路地材短缺的一种有效途径，研究建筑垃圾在公路交通领域内的综合利用显得尤为必要[1-2]。

1 建筑垃圾再生骨料的应用现状

1.1 建筑垃圾危害

城市垃圾常规的处理方式主要为露天堆放或填埋。堆放建筑垃圾需要土地，填埋也需要，会造成资源的浪费。

城市中垃圾消纳场需要大量的土地资源，垃圾与人争地的现象已到了相当严重的地步。大多数城市已经陷入垃圾的包围之中，垃圾侵占的土地面积多达5亿多平方米，形成城市文明与城外垃圾围城的不和谐现状，直接影响了城市景观。然而，这些垃圾中含有大量可被再生利用的资源，可以将其应用到新的工程建设中[3]。

1.2 再生骨料应用现状

建筑垃圾主要成分是混凝土块、砖块及渣土等，这些材料具有良好的强度、硬度、吸水性和保水性。

中国早期建筑垃圾的处理方式主要为：不经任何处理直接送到填埋场，采用露天堆放或填埋的方式进行处理。

美国、日本、韩国等国和欧洲地区发达国家对建筑垃圾再生骨料的利用处于成熟阶段，而且对其利用的层次也相对较高。目前该领域的研究主要集中在对再生骨料和再生混凝土基本性能的研究，而直接作为路基填料应用的研究相对较少[4]。

由于中国在建筑垃圾利用方面的研究开展较晚，且拆迁的建筑物大多为砖混结构，建筑垃圾组成复杂，与国外的建筑垃圾相比有明显的不同，造成建筑垃圾利用率到目前还不足5%。以往建筑垃圾大多应用到道路地基处理、路基填筑、再生砖中，少量用于低标号混凝土和路面基层中[5]。

建筑垃圾再生骨料在园林景观上也得到了广泛应用。沈阳建筑大学杜杰港和郝燕等开展了建筑垃圾在园林景观上的综合利用，主要研究用于园林景观建筑材料、建筑垃圾再生骨料假山造景等。河北工业大学梁静开展了建筑垃圾在城市公园景观设计中的再利用研究，研究了建筑垃圾再生骨料应用中植物的选择和搭配，研究成果在石家庄的公园建设中得到了应用，取得了良好的效果[6-7]。

2 建筑垃圾再生骨料饱水特性研究

2.1 建筑垃圾吸水性能

本文通过研究建筑垃圾再生骨料(0～5 mm)和天然砂(粗砂)的吸水试验，分析建筑垃圾再生骨料的吸水性能。吸水率试验方法参照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52—2006)。试验结果见表1。

表1 不同材料吸水率试验结果

吸水率试验结果表明。

(1)天然砂的1 h和24 h吸水率无变化，均为0.3%。

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

(3)再生骨料的吸水率约为天然砂的140～150倍，可见采用再生骨料代替天然砂，按照一定的比例与素土混合后，用于绿化种植土层之下将有利于为植物储存一定的水分，保证植物在旱季或下次灌溉期间拥有足够存活的水。

2.2 建筑垃圾蓄水性能

蓄水系数试验采用方形盛装器具盒，底部镂空，以便于水分下渗；喷水器具采用按压式手持喷水器；另配秒表、电子秤、刻度尺等。

试验开始后，将筛取好的自然饱和面干骨料按试验高度要求装入盛料箱中，称量所装取骨料的质量，然后往箱中喷水，同时使用秒表计时。加水方式如下：1 min加水(采用按压喷水，5 s·次-1，共计12次)，2 min静置(以利于骨料充分蓄水)，依次循环，直至盛料箱底部出现第1滴渗水，试验结束。蓄水系数为试验结束时所消耗的水与骨料的质量比。

试验研究建筑垃圾再生骨料(0～5 mm)和天然砂(粗砂)的蓄水系数，结果见表2。

表2 不同材料蓄水系数试验结果

吸水率试验结果表明以下几点。

(1)不同材料具有不同的蓄水系数。

(2)建筑垃圾再生骨料的蓄水系数是天然砂的2倍。这主要是由于，建筑垃圾再生骨料中包含了砖块、混凝土块和砂浆块，这些材料表面粗糙，内部结构松散，内部空隙较大，为水分的储存提供了空间。因此，再生骨料的蓄水系数优于天然砂。

3 建筑垃圾再生骨料换填介质的持水特性

对素土、土和天然砂体积比为1∶1、土和再生骨料体积比为1∶1的3种介质进行持水性试验，试验方法参照《公路土工试验规程》(JTG E40—2007)。不同介质最大持水量的试验结果见表3。

表3 不同介质最大持水量的试验结果

不同介质持水性能试验结果表明以下几点。

(1)不同材料具有不同的持水性能。

(2)通过对3种介质持水性能的比较发现，土与再生骨料混合的介质持水性能优于土与天然砂的混合介质和素土。因此，建筑垃圾再生骨料与素土混合后的介质更加有利于水分的渗透和保持。

(3)植物生长介质的饱和速率越大更说明其能在越短时间内达到饱和，换填介质顶面多余的水量能够更快排走，避免绿植长时间被浸泡，有利于植物生长。

4 结 语

(1)表面粗糙、内部较大的空隙为建筑垃圾再生骨料储存水分提供了空间，建筑垃圾再生骨料的蓄水性能优于天然砂。

(2)建筑垃圾再生骨料与素土混合后的介质持水性能优于素土及其与天然砂的混合介质，可使植物生长介质顶面多余的水很快排走，避免绿植被长时间浸泡，同时为植物生长提供水分，有利于植物生长。

(3)建筑垃圾再生材料应用到道路立交区绿化土壤中，可以增加雨水在土壤中的入渗率和储存时间，从而改善植物的生长环境，增加植物的存活率，为建设节能减排和节约型社会提供技术支撑。