公路工程建筑垃圾资源化处置及综合利用

杜德欣

（北京城建远东建设投资集团有限公司，北京 102209）

公路的设计使用寿命一般为8 ～10 年，这就决定了公路建设具有周期性特征。这一特征使得原有公路随着交通运输业的发展，逐渐不能满足日益提高的使用要求，需要对既有道路进行改建、扩建，提高道路等级标准和通行能力。在改扩建过程中会产生大量建筑垃圾，如不能妥善处理，将占用大量土地、产生环境污染，造成资源浪费。在自然资源日渐枯竭的形势下，节约资源、废物利用、发展绿色循环经济、实现可持续发展具有十分重要的社会意义。文章主要从道路建筑垃圾资源化综合利用方面，简单阐述综合利用的几种途径，希望能抛砖引玉，与大家共同探讨。

1 公路及城市道路改扩建产生的建筑垃圾

公路及城市道路在改扩建施工过程中，对既有设施的拆除会产生大量的建筑垃圾，主要有以下几种类型：

（1）拆除桥梁、隧道构造物，桥面、栏杆、扶手、梁板、墩台柱、梯道、基础等产生的钢筋砼垃圾。

（2）拆除道路附属设施、交通场站、省（市）界收费站、检查站、泵站、养护道班房等房屋、砼地面产生的房屋建筑垃圾。

（3）拆除路基防护的挡土墙、浆砌护坡等圬工砌体；排水构筑物如涵洞、明渠、蒸发池及护岸、顺坝、丁坝等产生的砌筑垃圾。

（4）破除旧路面产生的砼板块、路缘石、步道砖、隔离墩等附属物，以及凿除桥梁桩基桩头或基础 CFG群桩头产生的砼块状垃圾。

（5）铣刨破除沥青路面产生沥青旧路材料（RAP）、旧路基层二灰碎石或水稳碎石材料。

（6）路基土石方开挖、隧道开挖产生的弃方材料等。

针对上述不同性质的垃圾来源及分类，归为两大类：大体积块状砼类建筑垃圾、沥青路面类垃圾，下面分别阐述资源化利用的方法。

2 大体积块状砼类建筑垃圾资源化处置

2.1 废旧建筑混凝土砼块的资源化

将废废旧的混凝土砼块进行破碎、清洗和分级，之后按照一定比例合成再生骨料，从而形成新的再生混凝土。主要处理方法包括以下几种：废旧建筑混凝土砼快当作骨料拌制，混合为再生混凝土；废旧建筑混凝土砼块当作细骨料进行搅拌再生，形成再生混凝土；废旧建筑混凝土砼块作为粗骨料，将其应用于喷射混凝土，依据再生骨料及再生混凝土的改性，废旧建筑混凝土应用于公路工程，高强度废旧混凝土粗骨料拌制为高强度再生混凝土；利用粉煤灰和混凝土骨料生产出水泥混凝土。

2.2 废旧砖瓦的资源化

红砖与青砖由于内含的矿物成分非常接近，但在长期使用后含量有所变化。例如，红砖在烧结时会有大量不发生反应的二氧化硅，青砖等废物料中含有大量碳酸钙。因此，若能继续利用则可以创造出新的价值。通过将回收碎石、瓦砖等材料再生成混凝土砌块，也能代替天然骨料生产出的耐热混凝土或者轻骨料混凝土。此外，还可以将其当作免浇筑砌筑水泥材料、再生砖瓦烧制材料以及水泥混合料，从而实现废旧砖瓦资源化。

2.3 废旧混凝土砂（渣）的资源化

废旧混凝土淤渣、废旧混凝土砂、石膏生产再生水泥以及水淬矿渣都可实现资源化处置，废弃混凝土做生产水泥的部分原料可生产出再生水泥。再生水泥有着保护环境等优势，但需要耗费大量的水泥资源，因此一般在条件允许下才可推广使用再生水泥，需要当地政府及国家法律的鼓励与支持。

3 沥青路面类垃圾资源化处置

沥青路面结构一般由沥青砼面层、石灰粉煤灰稳定碎石或水泥稳定碎石基层、石灰（水泥）稳定土底基层、碎（砾）石垫层等组成。因此，道路改扩建或维修、预防性养护、病害处理等施工时，挖除旧路结构会产生沥青类和基层废弃材料。

3.1 沥青类材料施工工艺分析

沥青类材料的资源化二次使用通过多年的发展，获得了很多的成就，其在施工工艺等各个方面都逐渐趋于成熟，主要包括冷再生、热再生两种方式。冷再生应用比较广泛，铺筑路面的柔性或半刚性基层，通常采用泡沫沥青冷再生、乳化沥青冷再生和无机结合料冷再生等几种方法。热再生应用与普通热拌沥青混合料基本相同，主要用于铺筑路面面层。

（1）沥青材料冷再生方式。①沥青。泡沫沥青使用冷再生方式过程中需要使用0 号A 级道路石油沥青，各项指标参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG F20-2011）中相关试验方法进行检验。沥青技术相关指标分析如表1 所示。

表1 沥青技术相关指标

②旧沥青路面铣刨料。根据原有路面的沥青面表层采用再生技术进行处理，抛下来的旧物料需要通过运输车辆运送到搅拌厂进行存放。通过详细的筛选抛料中具有利用价值的产品，满足《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）表5.5.2 规定的级配规定。

③水泥。采用PO42.5 号水泥，100%通过0.075mm筛孔，不得结团成块，掺入量为1.5%。

④水。饮用水即可，占沥青质量的2%～3%。

⑤泡沫沥青混合料配合比设计如表2 所示，泡沫沥青冷再生指标表相关数据分析如表3 所示。

表2 配合比设计表

表3 泡沫沥青冷再生指标表相关数据分析

（2）废旧沥青材料回收利用要求。路面铣刨回收废旧沥青材料时，通常采用冷铣刨的方式，减少铣刨鼓刀头数量，增大间距，尽量减少对路面集料的破碎。

（3）泡沫沥青再生混合料拌和生产。①热沥青的连续供应。选择保温性能好的沥青罐车；加热沥青装车温度170 ～180℃，到达现场沥青温度不得低于160℃；要避免沥青长时间在180℃以上温度；准备汽油喷灯、200L 去盖油桶、耐高温手套等配套工具。②拌和用水的供应。必须有稳定连续的饮用水供应6t/h；利用水车的水泵往KMA200 设备补水。③PO42.5 水泥供应。根据每日水泥消耗量，及时补充散装水泥；水泥可以在工作中连续添加，必须保证罐内剩余水泥数量不低于1/3。④固定式KMA200 厂拌生产。通过使用型号为KMA200 的维特根搅拌与生产混合料。在将各个组成材料放入到维特根当中以后，借助装备自动控制系统可以使调配比例符合相关规定。在RAP 当中可以通过过滤筛孔将大于尺寸的颗粒物进行筛选，从而可以使混合料的使用性能与级配得到有效保障。在沥青出现泡沫以前，需要详细的检查沥青罐车当中的沥青温度是否与相关规定相吻合，如果沥青的温度低于发泡温度就不能使用。利用KMA200 上的试验喷嘴可以对沥青发泡的效果进行合理的检验。在严格的检查混合配制出的泡沫沥青混合料过程中，主要是从混合料的湿度和沥青是否均匀分布等方面入手，从而确保混合料能够投入到施工现场正常使用。

（4）泡沫沥青再生结构层的施工。施工前期的准备工作：将工作现场的交通统一封闭，清理施工现场，用白灰划出施工分幅线；彻底清除原道路基层表面的垃圾、杂草、杂物和积水。通过在底层铺放布从而融化沥青透层油。回收沥青面层材料铣刨施工准备：根据现场施工特点选择合适的施工铣刨机，确定铣刨机数量时可以根据施工计划、铣刨设备、路幅宽度确定，一般2 台以上，且品牌和型号应保持一致。同时，现场需要配置好满足铣刨机工作的供水车，保证供水车满载5t 以上，其供水和抽水系统完好的洒水车均满足施工要求。在沥青面层材料铣刨过程中，应适当加入水湿润铣刨材料表面，以不见到明显水迹最为适应。此外，为了保障铣刨回收沥青面层材料级配组成的稳定性，施工技术人员要保证铣刨机行进速度与转速相一致。泡沫沥青再生混合料的生产：采用连续式拌合设备，正式生产前依据配合比设计的参数进行设备调试保证拌合后混合料均匀，避免团成块的情况发生。拌合现场应配备2 名以上工作人员时刻检查拌合材料供应情况，并做好相关记录，在发现异常时及时调整，查找原因并解决。

（5）泡沫沥青拌合物运输。即将配制好的混合料可以通过自卸车运送到施工现场。

（6）摊铺。①使用普通的沥青砼摊铺机摊铺泡沫沥青再生混合料，熨平板不必预热到100℃。②每次在开工以前需要全面的对摊铺机的各个工作设备进行详细检查，如振动梁、刮板送料器、厚度调节器等，从而保证各个设备能够顺利的进行工作。同时还需要在摊铺之前需要对摊铺机的所有参数进行相应的调整。③沥青砼摊铺机到达施工现场以后，率先需要对其进行安装，然后调整好基准梁，接着在将熨平板的仰角调整到合适的位置，通过运用高频低振的方法，从而使混合料的摊铺初始密度得到有效保障；在不受到外界环境因素的影响下，熨平板的振频需要高于摊铺层压实度的80%以上。④在对混合料摊铺过程中需要结合拌和机的相关条件决定行进的速度，尽量以持续不断、匀速的速度进行摊铺。在全面考虑拌和机的运输能力、生产能力等因素的前提下，通过平稳的供料水平可以确保摊铺机按照某一速度进行施工。通常情况下摊铺的速度需要掌控在1 ～2m/min。⑤摊铺过程中出现局部粗细颗粒离析现象时，必须马上处理；应设专人对厚度、横坡度等各项指标进行跟机检测，发现缺陷及时修补；发现较大偏差及时调整参数。

（7）碾压。①初压：采用1 台YL-30 轮胎式压路机进行初步稳压，根据材料情况确定是否补充洒水，稳压后人工清除接缝处多余材料。②复压：采用1 台YZ-25 单钢轮振动压路机低频高振低速压实2 遍，每次重叠1/3 轮宽；另1 台13t 双钢轮振动压路机低频高振低速压实2 遍，每次重叠1/3 轮宽，钢轮洒水。③终压：采用1 台13t 双钢轮振动压路机高频低振低速压实2 遍，每次重叠1/3 轮宽；最后采用1 台30t 轮胎式压路机再碾压2 ～3 遍，速度可适当提高，保证表面密实平整。

（8）横向接缝的处理。每天施工结束后或摊铺过程中因故中断时间超过2h，应设置横向施工缝。一般采用端部挖除法处理横向接缝，即将未经压实的混合料铲除，并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直向下的断面，然后再将摊铺机重新就位，摊铺新的混合料。

（9）封闭养生。碾压完成并经压实度检测合格后即开始自然养生。不遇降雨天，养生时间选定为3d，使再生基层中的水分进一步蒸发散失，结构强度逐步形成，然后进行上部沥青面层的铺筑。

3.2 乳化沥青冷再生

乳化沥青冷再生技术要求与泡沫沥青冷再生基本相同，只是在拌和生产环节采用慢裂型乳化沥青作为结合剂，其他组份大同小异，不加水泥。

（1）铣刨旧路材料（RAP）在拌和厂中破碎筛分，并按尺寸分级存放。只有在铣刨前与铣刨期间需要高度重视工作面中的清扫工作，才可以使回收旧料的整洁、干净得到有效的保障。在铣刨旧沥青面层时，严禁掺入基层旧料及杂质。

（2）RAP 材料的破碎、筛分、存储。堆放铣刨料的场地应平整，避免铲车装运时铲到非铣刨料。在对RAP 材料进行粉碎以及筛选以后，就与生产时需要的尺寸相吻合。因为RAP 材料受到自重与夏季高温产生的影响，自身就会进行二次粘连，然后组成非常大的团块，所以RAP 材料在存放过程中不适合摆放太高，同时机械装备不能在物料堆上停留或者是来回行走。针对颗粒较小的RAP 材料，只有通过采取相应的覆盖方法才可以有效的规避材料中含水量所产生的影响，同时铣刨料的含水量需要低于30%。

（3）拌和。在对混合料进行搅拌之前，首先要把水、慢裂型乳化沥青等按照相应的配比放入拌和锅当中进行合理的拌和，并且在拌和过程中需要注意冷再生混合料的拌和时间需要少于热拌沥青混合料的时间。混合料外观质量要使混合料的均匀性保持一致性，全部的矿料颗粒都需要平均划分、混合料不能含有花白料，同时矿料颗粒还需要全部被沥青所包裹。还需要注意的是，混合料在拌和期间需要严格的按照相关要求对其进行检验，从而使各个材料的安全性与可靠性得到有效保障。

（4）运输。混合料在运输过程中需要保证运输车辆的整洁、干净，车厢板需要均匀的喷施稀释的碱性洗涤液。运送车辆在装料期间会出现前后移动的情况，所以在采用分堆装料的方式可以有效的表面混合料的离析。在混合料运输期间，运输车辆需要使用具有保温作用的苫布进行覆盖，避免乳化沥青冷再生混合料出现破乳的现象。一般从出料至压实2h 内运送至施工现场完成施工。

（5）摊铺。在对沥青混合料进行摊铺过程中，熨平板不需要提前进行预热，通过这样可以有效的避免混合料的水分在摊铺过程中出现大量流失的情况，从而可以使混合料的和易性得到有效保障。在沥青混合料摊铺期间需要做到均匀、缓慢，不能随便的更改铺摊速度或者是中途出现停止的情况，最好将摊铺速度掌控在每分钟1 ～2m，摊铺后未压实前，施工人员不得进入踩踏，一般不进行人工修补。如果在温度较低的环境中工作就需要停止摊铺。

（6）碾压。乳化沥青冷再生混合料的压实采用13t双钢轮振动压路机、YZ25 单钢轮压路机和YL30 重型轮胎压路机碾压成型。初压采用双钢轮压路机（13t 左右）稳压1 遍，然后采用高频低振的方式振动碾压1 遍；复压采用YZ25 以上单钢轮压路机振压4 ～6 遍，YL30轮胎压路机揉压6 ～8 遍；终压采用双钢轮压路机碾压2 遍，以消除轮迹。压路机碾压时可喷少量的水雾，以防止压路机粘轮。

（7）养生。碾压完成达到密实度要求后，可进行自然养生，一般无需采取措施。通常情况下，养生的最佳时间需要控制在3 ～7d，养生的方法需要根据相关固定进行操作，在喷洒乳化沥青过程中需要停止交通养生。

3.3 厂拌热再生沥青砼

具体工艺与普通热拌沥青砼基本相同，生产过程中只需要添加新沥青，根据RAP 实际筛分结果添加新的粗细骨料以符合级配要求，在此不再赘述。

3.4 无机结合料稳定冷再生混合料

利用水泥、石灰等无机结合料，稳定冷再生混合料，符合现行《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）规定的级配和强度要求。

3.5 基层材料的再生利用

道路基层主要由水泥稳定碎石、石灰粉煤灰稳定碎石等材料修筑，旧路基层挖除普遍采用铣刨机、再生机等专业机械作业，挖除、破碎后，可以得到比较均匀一致的松散集料。不建议采用挖掘机等挖除方式，因为其会产生大量块状建筑垃圾。基层建筑垃圾废料破碎后，可以根据筛分结果，掺加部分新骨料及石屑矿粉，调整级配；掺加水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料，使之符合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）规定的级配范围和强度标准。

4 建筑垃圾综合处理方案及技术措施

4.1 施工工艺

通过建筑垃圾类别、性质分析和处理工艺设备的比较，结合场地分布分散，设备拆装周期长，运距较远的特点，为节省运输费用，设备安装费用，源头减量，可采用可移动式处理设施，也可以采用固定式工厂化处理设备。处理的工艺为预处理+移动式粗筛分+移动鄂式破碎机+人工分拣+磁选+风选+移动反击式破碎机+移动式筛分机+除尘设施。

4.2 处理工程内容

（1）土石方倒运工程。将建筑垃圾从综合处理区的原料堆放区倒运至综合处理区的上料区，运距不超过1km。处理后物料倒运至成品堆料场，运距不超过1km。

（2）筛分破碎综合处理工程。①处理工程内容，将建筑垃圾通过预处理+多级破碎+多级筛分+多种分选的方式，综合处理后得到再生骨料、素土、金属、其他杂物（竹、木料、塑料等）4 种物料，以及所有配套的环保、安全措施等。②处理工艺要求：预筛分设备宜选用重型筛，筛网孔径应根据除土需要和产品规格设计进行选择；应根据产品需求选用一级或二级破碎；筛分宜采用振动筛或滚筒筛，筛网孔径选择应与产品规格设计相适应；分选应根据处理对象特点和产品性能要求合理选择，以机械分选为主、人工分选为辅，应有磁选分离装置，将钢筋、铁屑等金属物质分离。③处理后物料质量要求：小于25mm 的再生骨料，小于10mm 的素土，其他杂物（竹、木料、塑料等）及金属符合相关的行业标准。再生骨料不应有明显的轻质物。其他杂物（竹、木料、塑料等）的土、砂石含量的重量比不得高于15%，通过检测，超过15%应进行回筛处理。再生骨料含土量的重量比不得高于15%，通过检测，超过15%应进行回筛处理。

4.3 综合处理后物料的处置

建筑垃圾综合处理后得到再生骨料、素土、金属、其他杂物（竹、木料、塑料等）4 类。其中再生骨料、金属、房渣土处置去向、用途如下：再生骨料可用于路基垫层以及混凝土制品、无机混合料的替代原材料等；还原土清运，现场配合，保障及时清运；金属可直接回收；其他杂物（竹、木料、塑料等）统一进入正规环卫处置设施，由属地环卫部门统一收运处置，保障及时清运。

处置要求：根据处置去向、用途，明确再生骨料处置使用单位；明确金属具体回收单位，并提供相关协议或合作意向书。

4.4 配套设施

综合处理区包括综合处理设施及设备、建筑垃圾原料堆放区，处理后物料分类堆放区，等等。辅助设施包括厂区围挡、配套电系统、给排水系统、地磅、消防和安全卫生设施、现场办公区、生活区等所有配套构建物。

根据工期、场地位置、环保局、住建委、消防、城管等职能部门要求及标准，布置厂区布局、生产机械设备型号及安全文明施工设施。

4.5 清场工程

按要求对综合处理区进行清理，直至检验合格为止。

首先，将处理后的全部再生骨料，金属清运出场，还原土需在指定区域堆放整齐，平整苫盖。其次，将综合处理区、机械设备及临时道路配套设施拆除、生活和行政办公管理设施拆除、临电临水拆除。最后，清理和平整场地，恢复地面原状，做好环境恢复工作。

5 综合处理方案施工工艺流程

工艺流程：建筑废弃物原料经铲车倒入料仓，溜到喂料机中，喂料机为篦条结构，带预筛分功能；小于80mm 的筛下料直接通过溜槽送到皮带机输送到人工分拣平台，如图1 所示。

图1 工艺流程

喂料机筛上物料到颚破进行粗碎，破碎后的物料经皮带机输送到人工分拣皮带人工分拣前经悬挂在皮带机上的永磁除铁器除掉钢筋；人工分拣除掉大部分木材、塑料等杂物，干净的物料经皮带机输送到复频筛筛分；小于15mm 的渣土经皮带机输送到料堆，大于50mm 的筛上物料经皮带机输送到风选机去除轻质物，干净的物料经皮带机输送水力浮选机上，去除杂物，进过脱水筛脱水，再转运至反击式破碎机中细碎。

反击破破碎后的物料经皮带机输送到复频筛筛分，大于37.5mm 的筛上物料经返料皮带机输送到反击破再次破碎，经悬挂在皮带机上的永磁除铁器除掉钢筋，形成一个破碎筛分闭路循环系统；小于5mm 的物料经皮带机输送到料堆；5 ～15mm 的物料经皮带机输送到料堆；15 ～37.5mm 的物料经皮带机输送到料堆。

6 移动式处理生产线

6.1 初级除杂工艺

采用移动式重型筛分设备。建筑废弃物通过挖掘机给料，经重型筛分设备的除杂和预筛分，将建筑废弃物中约30%的细料筛分出来，同时配备人工拣选平台，可将原料中的轻质物如木块、塑料、布料等分拣出来，需要破碎的大粒径物料进入反击式破碎设备进行破碎。筛分出的泥土可作为园林部门绿化用土。

6.2 破碎工艺

采用移动反击式破碎设备。通过重型筛分设备将原料输送至破碎机内进行破碎。破碎后的物料通过设备上配备的主输送皮带机输送至回料筛分单元，大于筛网规格的物料由回料皮带机输送至料仓内进入破碎机继续破碎，小于筛网规格的原料由筛下皮带机输送至履带移动式筛分设备。

6.3 筛分工艺

采用移动三层筛分设备。破碎后的物料输送至移动筛分设备的料仓内经给料机输送至振动筛分机上进行筛分处理，可筛分为三种可取代天然砂石的再生骨料，分别为0 ～5mm、5 ～10mm、10 ～31.5mm。如有不同需求，可通过改变筛网尺寸来控制产品粒度。

7 结束语

建筑垃圾资源化处置是一项利国利民的绿色工程，解决了长期困扰着城乡环境的老大难问题，实现可持续发展的长远目标，在自然资源日渐枯竭的大背景下，实现有限资源的循环重复利用，保护好我们的绿水青山，造福子孙后代，具有十分深远的社会意义。相关部门应从政治高度给予政策扶持引导，在经济上实行鼓励，积极推进建筑垃圾资源化处置工作。