建筑垃圾作为路基填料的合规性分析与质量控制

吴小英，姚 政

（杭州市城乡建设设计院股份有限公司，浙江 杭州 310004）

1 建筑垃圾资源化利用现状

随着经济的快速发展，城市建设和旧城区改造也在大规模进行，相伴而生的建筑垃圾日益增多，不仅加剧了资源的紧张局面，也严重影响社会经济和生态环境的协调发展。如何科学有效地实现建筑垃圾的减量化、无害化、资源化已成为城市建设中的一项难题。

建筑垃圾再生技术在国外已较为成熟，发达国家建筑垃圾资源化率平均已达到90%以上，且通常以再生骨料的形式对建筑垃圾进行循环利用，其中近70%的再生骨料用于道路工程和建筑物基础。我国目前建筑垃圾的处置方式仍以填埋与堆放为主，建筑垃圾资源化利用率＜5%。国内关于建筑垃圾资源化的利用，大多围绕预制砖、路缘石、人行道板等混凝土预制块以及作为水泥稳定类材料的骨料进行。

2 规范对路基填料要求的演变

《公路路基设计规范》从JTJ 013—95版到JTG D30—2004版，再到现行的JTG D30—2015版，对路基材料的要求并未有大的变化，仅在总则中提出了“因地制宜、就地取材”的原则，并未明确指出建筑垃圾是否可作为填料使用。“法无禁止即可为”，根据条文中对填料的要求，符合最小承载比CBR值、最大粒径以及压实度等要求的建筑垃圾可以作为填料使用。

1991年发布的第一部《城市道路设计规范》（CJJ 37—90）第8.1.3条规定：“路基设计应因地制宜，合理利用当地材料与工业废料”，建筑渣土不在路基填料的可利用范围。2013年发布的第一部《城市道路路基设计规范》（CJJ 194—2013）第4.1.2条规定：“路基设计应因地制宜，合理利用当地材料、工业废渣与建筑渣土”，明确增加了建筑渣土可作为路基填料的规定。

3 建筑垃圾的性能满足路基填料的要求

路基应具有足够的强度、整体稳定性、抗变形能力和耐久性。路基填料自身的强度和稳定是路基整体稳定的前提和基础，足够的密实度可以增加路基的强度和稳定性，降低土体的压缩性、透水性和膨胀性，控制因水分积聚和侵蚀引起的病害，而合适的粒径和良好的级配则是达到路基密实度的保证。因此，规范对路基填料在材料特性、强度、粒径上提出了要求，建筑垃圾完全能够满足这一要求。

3.1 材料特性符合路基填料的要求

现行公路与城市道路设计规范对路基材料选择的表述基本一致，都是应优先选用级配较好的“砾类土、砂类土等粗粒土作为填料”“强膨胀土、泥炭、淤泥、有机质土、易溶盐超过允许含量的土不得直接用于路堤填筑”“液限＞50%、塑性指数＞26的细粒土（高液限土）不得直接作为路堤填料”。如果是填石路堤，则“膨胀性岩石、易溶性岩石、盐化岩石不得用于路堤填筑”。

城市内的建筑垃圾以施工和拆除产生的建筑渣土为主，成分主要为废旧混凝土、砂石、砖块，就其主要成分来说可划归为无机材料。其具有耐酸、耐碱、耐水的特性，化学性质比较稳定。从物理性质来看，建筑垃圾具有集料颗粒大、透水性好、遇水不冻胀、塑性小的特性，且不存在膨胀性、易溶性、盐化等问题。可见，建筑垃圾在物理、化学特性上符合路基填料的要求，能够保证路基的稳定性和耐久性，可以应用于道路工程建设。

3.2 强度满足路基填料的最小强度要求

最小承载比CBR值作为路基填料强度的重要指标，也是表征材料的水稳定性和抵抗压入变形能力的指标，是选择路基填料的标准和依据。根据《城市道路路基设计规范》（CJJ 194—2013），当采用细粒土填筑路基时，填料最小强度应符合相关规定，如表1所示。

表1 填料最小强度（CBR）

填料的强度要求随道路等级、层位的降低而降低，等级越低、层位越深，强度要求也越低。相对于用作混凝土预制块及水泥稳定类材料的骨料，路基填料是道路建筑中强度要求比较低的部分。

建筑垃圾骨料除了强度较高的混凝土、砂石，还有强度相对较低的砖块。由于碳化原因，这些骨料与原始材料相比略显疏松，因此再生骨料的强度比天然石质骨料的强度要低一些。建筑垃圾再生纯细粒料及纯砖料2种最不利状况的试验研究表明，建筑垃圾纯细料（粒径＜4.75mm）在压实度为96%时的CBR值达到13.6%，纯砖料在压实度为96%时的CBR值可达到21.6%，2种最不利状况下的CBR值均满足快速路、主干路上路床填筑的最高要求。可见，砖块、混凝土块等建筑垃圾再生料完全能够达到路基填料的最小强度要求。

3.3 粒径容易达到路基填料的要求

粒径是路基设计中另一个重要的控制指标。为提高路基顶面的平整度，使其受力均匀并有利于与路面结构层的连结，规范规定，路床填料应均匀、密实，路床范围填料的最大粒径应＜10cm，路床以下部分填料的最大粒径应＜15cm。

建筑垃圾资源化处置的生产工艺一般可划分为分选除杂、一级破碎、二次分拣除杂、二级破碎、成品骨料筛分及消毒、环保除尘、再生制品生产等环节。一般的建筑垃圾经过分选除杂、一级破碎2道工序后粒径基本可达到0～15cm，满足路床以下部分填料的粒径要求；再经二次分拣除杂、二级破碎2道工序后粒径可达到＜10cm，满足路床部分填料的粒径要求。

4 建筑垃圾作为路基填料的质量控制要点

在现行《城市道路路基设计规范》（CJJ 194—2013）发布前，建筑垃圾基本未作为路基填料使用过，因此现行规范虽已明确可以使用，但实际使用的并不多。由于使用不多、使用时间不长，目前还没有形成统一的技术指标和施工要求，也没有专门的规范作为指导。因建筑垃圾在材料组成、压实性能等方面与天然的填料有明显的差异，为保证路基质量，建筑垃圾作为路基填料使用时应在杂物含量、集料级配、最佳含水率以及使用层位方面做好控制。

4.1 控制杂物的含量

建筑垃圾中除了混凝土、砖块、砂石，或多或少都存在钢筋、塑料、木材、纸张、泡沫等杂物，这些杂物的存在会影响路基的强度。建筑垃圾承载比（CBR）随杂物含量的增大逐渐减小，有研究表明，当杂物含量增加到3.5%时，CBR值下降为8%；且杂物含量＞2%时，CBR值急剧下降，因此建筑垃圾再生材料填筑路基时杂物含量宜控制在2%以下。

4.2 控制集料的级配并充分拌和

合适的粒径和良好的级配是路基密实度的保证，未经破碎处理的建筑垃圾级配差、大颗粒所占比例大，不容易碾压密实。鉴于工地自行破碎的建筑垃圾质量难以保证，因此即使是用于路床以下部分的填料，也应使用工厂化破碎处理后的再生骨料。建筑垃圾再生骨料在碾压前应进行充分的拌和，以保证填料的均匀性和稳定性，防止出现粗细料离析现象。

4.3 控制最佳含水率

土的压实效果与压实时的含水量有关，在最佳含水率时压实填料，可以获得最经济的压实效果并达到最大密实度。建筑垃圾的成分不同于天然集料，其中的砖块具有非常高的孔隙率，吸水率很大，一般可达到30%左右。由于砖块的存在，建筑垃圾的最佳含水率比天然集料高。废旧混凝土、砂石、砖块的性能不同，不同成分、不同含量的建筑垃圾的最佳含水率也不相同。在砂石含量不变时，混合料的最大干密度和最大压实度随着混凝土块含量的增多而增大，最佳含水率则逐渐减小；随着砖块含量的增加，混合料的最大干密度和最大压实度减小，最佳含水率则逐渐增加。在施工时，应根据建筑垃圾各成分的含量比例试验确定其最佳含水率，必要时应提高撒水量并提前闷料，以达到最佳的压实效果。

4.4 控制使用层位

现行《城市道路路基设计规范》（CJJ 194—2013）虽然明确增加了建筑渣土作为路基填料的规定，但是，在该版路基设计规范征求意见稿中，也曾在条文说明中提出了“为保障路基的长期使用性能，在路床（尤其是上路床）部位，应避免使用建筑渣土”，但在正式发布时又取消了该说明。由此可以看出，如何使用建筑渣土还是存在过争议的。因此，为保证路基质量，在路基填筑时应从下往上，首先考虑在下路堤中使用，其次是上路堤，在路床（尤其是上路床）部位，应尽量避免使用建筑垃圾再生集料。

5 结语

相较于混凝土预制块及水泥稳定类材料的骨料用量，道路路基填料具有用量大、要求低的特点，具有更好的使用前景。建筑垃圾的性能满足路基填料的要求，将建筑垃圾再生材料作为填料应用于路基工程，不仅大大减少了对天然砂石的开采，而且将使建筑垃圾得到充分的资源化利用，减少对环境的污染，保护土地资源，降低工程造价。

由于缺乏专门的规范与标准，建筑垃圾再生利用时需要修筑试验路段，导致参与道路建设的各方积极性不高，这极大地制约了建筑垃圾在道路路基中再生利用的推广。为此，各地应在试验或修筑试验路段的基础上，不断总结经验，适时推出相关的地方标准，助力建筑垃圾在道路路基中的再生利用。