建筑垃圾再生材料在高速公路回收再利用探讨

陈新军CHEN Xin-jun

（中铁十二局集团第四工程有限公司，西安 710000）

0 引言

近年来，我国的建筑行业获得前所未有的发展，但是由于不够重视固废垃圾的处理和回收利用，给生态环境带来了巨大的危害，同时也破坏了自然与人和谐相处的原则。随着国家及人们对环境保护重视度的提高，建筑垃圾固废处理和回收利用受到相关部门的关注。西安外环高速公路6标，位于陕西省西安市长安区境内，线路跨滦镇街道、子午街道。主要工程内容为主线路基333.5m、主线桥梁3367.5m/2座、互通式立交1处。桥梁主要包含桩基732根，承台系梁308个，墩柱626个，盖梁278个，预制箱梁1507片，现浇梁187.5m/3联。其中路基填方材料及低强度混凝土骨料主要来源于建筑固体材料的破碎，处理好建筑垃圾固废，对于保护水资源，促进环境可持续发展具有重要的作用。现结合自身的工作经验，就建筑垃圾固废处置及回收再利用进行以下探讨。

1 建筑垃圾固废的分类

分析工程的施工情况，产生的固废物大致可以分为这样几类：钢材废弃料、木材废弃料、生活垃圾、水泥类材料废弃料[3]。举例：工程主体结构施工阶段，会产生废旧木方、废钢筋头、废弃混凝土块等；装修施工阶段，会产生无法再用的标准砖块、各种包装纸袋、落地灰等。上述两个施工阶段，均会产生近万吨的建筑垃圾。具体废弃物种类见表1。

基于废弃物利用，高速公路建设主要对渣土、混凝土块、砂浆块、碎砖进行分类，通过破碎筛分，大致提出这样两个利用方向：一是将建筑垃圾中的碎石、土、砖块、混凝土块等固废物通过加工处理后，用于路基的填充（见图1）；二是通过破碎、筛分清洗等工艺，对废旧混凝土进行回收处理，然后用再生粗骨料（见图2），代替部分骨料或全骨料。现结合这两方面介绍建筑垃圾再生材料应用技术。

图1 路基填料

图2 再生混凝土骨料

表1建筑施工产生废弃物种类

2 建筑垃圾再生材料路基应用技术

道路修建中，可以用固废物填充路基，这也是回收利用建筑垃圾的有效手段。在以前，路基填筑使用外运的砂石，消耗材料，增加成本。如果能将建筑垃圾中的碎石、混凝土块等固废物通过加工处理后，用于路基的填充中，不失为一种节约、环保的选择，这样有助于减少道路的修建成本，减少劳动力，也能保证建筑垃圾的回收再利用。

2.1 建筑垃圾再生材料技术要求

关于建筑垃圾再生材料组成方面，需要保证满足一定的均匀性，同时级配应连续。在路基填筑施工阶段中，要想实现对建筑垃圾再生填料的合理使用，那么就必须保证CBR可以满足“公路路基设计规范”中的相关要求。在不能满足标准要求的情况下，可以在建筑垃圾再生填料中加入一定的水泥或者是石灰等材料，从而可以对建筑垃圾再生填料进行改性处理。经过检验可以满足设计要求之后，才能应用到路基填筑施工中。根据其大于4.75mm和0.075mm颗粒含量，按应用部位分为路堤填料和路床填料，其技术指标应符合表2的规定。

表2建筑垃圾再生材料级配和最大粒径要求

基于技术指标角度上进行分析，建筑垃圾再生材料需要满足表3中的相关要求。对于料源以及规格相同的建筑垃圾再生材料，应该作为同一批次进行检验与保管，同样，对于料源与规格不同的建筑垃圾再生材料，在检验与保管工作中应该分批进行。

表3建筑垃圾再生材料的技术要求

2.2 建筑垃圾再生材料路基施工工艺

在路基填筑施工过程中，主要采取机械化的方式来进行，并形成了机械化的施工流程。正式开工之前，应先铺筑不少于200m的试验路段，保证路基填筑施工方法与质量可以满足设计。在每一项施工工作结束之后，需要将质量检测工作进行全面落实，只有检测合格之后才能开展接下来的工作。如果检查发现存在质量问题时，一定要及时进行处理解决，直到合格之后才能转到下一道工序中。路基施工应选择具有相关工程经验的技术人员和具有专业施工机具设备的单位完成。在路基施工阶段中，应该安排专门的人员对建筑垃圾进行拾取，对施工工期安排时，应该避开降雨季节，当遇到大量降雨时，一定要立即停止施工，并采取临时排水措施，从而满足相应的规范要求。在全面解决降水产生的影响之后，才能重新安排施工。路基填筑前，应该准备充分的建筑垃圾再生材料，其技术要求应满足表3的规定。施工前，首先应完成现场建筑垃圾再生材料的材料检验工作，检验合格后方可用于填筑。结合每层厚度和压实度标准，按照试验室确定的建筑垃圾再生材料组成计算其单位面积的重量及用量，最后换算成单位面积的体积用量。

表4建筑垃圾再生材料填筑路基验收标准

2.3 施工质量检查与验收

施工应按照相应的规范要求，构建出完善的质量保证体系，并对每一环节施工质量进行全面检查，以达到规定的质量标准。在施工阶段中应该对相应的施工参数进行明确，并与施工质量之间进行联合控制。施工质量检测与路基施工顺序同步进行，对于分层施工的路基应在施工结束后进行过程检测。路基施工阶段中所涉及到的压实层，可以应用实验路段明确的工艺流程与工艺流程与参数进行。建筑垃圾填筑路基表面层应平整、密实，无明显凹凸现象，无粒料离析现象；路床顶面横坡与路拱横坡一致。路基施工过程应加强对建筑垃圾再生材料和每个施工环节的检查，其中建筑垃圾再生材料的检查应严格按照表3的规定。路基施工过程应加强对建筑垃圾填料和每个施工环节检查，建筑垃圾大粒径路基压实质量采用压实沉降差检测。施工过程中路基的质量检查项目应符合表4的规定。

3 建筑垃圾再生材料混凝土应用技术

3.1 再生材料混凝土应用现状

现阶段，我国已经有着相当成熟的再生混凝土制备技术，通过破碎、筛分、清洗等工艺，对废旧混凝土进行回收处理，然后用再生混凝土，代替部分骨料或全骨料。由于再生骨料的来源不同，再生骨料的分类也就不同，一般分为道路、建筑再生骨料两种，同时又会按照骨料粒径的大小，将其分为细骨料、粗骨料，对于这种掺杂再生骨料的混凝土，我们称为再生混凝土。

3.2 再生骨料道凝土技术要求

本项目建筑垃圾再生骨料混凝土的最高强度等级C30，选用Ⅰ类或Ⅱ类再生骨料，从而完成对再生骨料混凝土的配制工作。针对Ⅰ类和Ⅱ类再生粗骨料而言，通常可以应用到不同强度等级的混凝土中。Ⅲ类再生相骨料可以应用到强度在C25以下的混凝土配制中，不适合配制扛本性比较强的混凝土中。在再生骨料进入到施工现场时，需要严格按照相应的批次，对检验报告以及合格证等材料进行全面检查。严格按照“再生骨料应用技术规程”中的相关要求，对质量方面进行严格检测。在对新拌和的再生骨料，需要保证在性能方面可以满足相应的设计要求，并严格按照“混凝土质量控制标准”中的相关规定。关于再生骨料混凝土，应该选择使用硅酸盐水泥或者是普通硅酸盐水泥，对于品种不同的水泥而言，不可以同时使用。天然粗、细骨料应符合现行行业标准（普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准）JGJ 52的展定。在对外加剂进行使用的过程中，应该满足“混凝土外加剂”中的相关要求，同时达到“混凝土外加剂应用规范”中的要求。新拌和的再生骨料混凝土水溶性氯离子最大含量不能超出1.00%，在对检验方法进行选择时，应该按照现有的“混凝土中氯离子含量检测技术规程”要求来进行。新拌再生骨料混凝土的坍落度经时损失不应影响混凝土的正常施工，泵送混凝土坍落度经时损失不宜大于30mm/h。混凝土拌和物在满足基本要求时，应该选择比较小的塌落度，泵送混凝土拌和物塌落度设计值应该控制在180mm以内。保证最终产生的混凝土拌和物具备较好的和易性，并不离折或泌水。

表5建筑垃圾再生材料配合比验证

3.3 再生骨料混凝土应用技术

混凝土强度是评判混凝土质量的重要标准，使用再生材料替代天然骨料，混凝土的强度等级以及再生混凝土中再生骨料含量对混凝土的强度都会有一定的影响。混凝土强度的变化与试验的温度、湿度、材料以及加工的工艺都是有较大关系的，相关学者进行研究后发现了如下规律：①在多数情况下，因为加工工艺相同，所以再生混凝土的力学强度要低于天然混凝土的力学强度，主要原因就是对于再生骨料面言，它与水泥浆之间的结合程度比天然混凝土的结合程度要低。②通过具体的研究发现，混凝土中再生骨料含量对再生混凝土的力学强度也有一定的影响，一般是会随再生骨料的数量升高而降低。③当水胶比与制造工艺保持一致时，再生材料在原材料的30%以内时，此时再生材料的力学强度达到一个较大的值，再生材料继续增加时，其力学强度会有所下降，但是下降的幅度会随看材料的增加越来越小。④试验证明，当天然骨料和再生骨料的配合比相同时，如果全部采用再生骨料配置混凝土，那么混凝土的力学强度、抗拉强度，抗腐蚀能力等都会有所下降，数值在10%左右。⑤在多数情况下，如果加工工艺相同，再生混凝土的力学强度低于天然混凝土的力学强度，但是其幅度会随着加工时间的推移而降低。现场经过试拌检测结果如表5。

4 案例

根据《陕西省人民政府办公厅关于在公路建设中推广建筑垃圾综合利用的通知》（陕政办函【2017】30号）文件精神及招标文件要求，在西安外环高速公路南段项目建设中应大力推广使用建筑垃圾。建筑垃圾主要应用情况如下：

①路基填料。K0+000~K23+700段路基及立交填料采用建筑垃圾填筑路基，需244.32万立方米（压实方）。

②全线路基防护、排水工程中现浇砼及小构件预制全线路基防护、排水工程中现浇及预制混凝土除受力构件，如挡土墙、钢筋混凝土盖板等外，均采用建筑垃圾再生骨料混凝土。全线预制小构件主要有：填方拱形骨架护坡、挖方拱形骨架护坡、护面墙、中央分隔带路缘石、路堑边沟台帽、桥下蒸发池、平台截水沟、集水沟、填方路面边部再生砖、挖方路面边部预制块等。

③过湿土地基处理。在K0+000~K23+700段的过湿土路基，当地基土层含水量较大，不易直接压实时，在路堤底部清表后铺设建筑垃圾再生材料垫层，垫层应高出原地表至少30cm。

④路面底基层在。K0+000~K23+700的路面底基层采用建筑垃圾再生集料底基层。

⑤临建工程。建筑垃圾在施工便道（路基填料、路面）、场地硬化、临建等工程加以应用。

5 结语

综上所述，伴随着我国经济的发展，人们生活水平的提升，对建筑工程的需求日益增长。因此，在日后的建筑工程建设施工中，施工单位必须意识到建筑垃圾带来的危害，并采用有效措施进行处置，比如加工处理循环利用、基建中合理使用垃圾、填埋处理等，同时还要加大管理力度，可从强化法律建设和管理、控制垃圾的出现等方面着手，提高建筑垃圾固废处置效率，减少建筑行业给自然环境、人类健康带来的不良影响。