建筑废弃物应用于道路水稳层性能研究

白龙威，涂亮亮，江 建，蔡文科

(1.深圳市市政工程总公司,深圳 518000；2.深圳市特区建工集团有限公司,深圳 518034)

深圳市罗湖棚户区改造项目有将近130万m2建筑物拆除，将产生大量的建筑废弃物。建筑废弃物经过破碎、筛分加工的建筑废弃物再生料，棱角多、表面粗糙，不同来源的建筑废弃物组分也各不相同，再加上破碎过程中因损伤累积造成大量的微裂纹。与天然岩石集料相比，再生集料自身存在孔隙率大、吸水率高、堆积密度小、压碎值高等特点[1-3]。因此，有必要根据建筑废弃物的组成特点，开展建筑废弃物各组成材料的力学性能试验、配合比设计及施工工艺研究，使其能满足再生水稳层的各项性能指标要求。

再生水泥稳定碎石是一种半刚性基层材料，具有整体性好、强度高、透水性小的特点[4,5]。水泥稳定碎石混合料中利用建筑废弃物再生石料，能节约大量的材料，节约工程投资，减少新石料的开采，保护环境，具有较好的经济效益和社会效益。

1 建筑废弃物再生料性能研究

1.1 建筑废弃物再生集料

1.1.1 再生料级配

取代表性的再生集料样品进行筛分，其级配如表1所示。可以看出三档再生集料的级配基本符合《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)中的要求。

表1 建筑废弃物再生集料的筛分结果

1.1.2 再生粗集料物理性能

对再生粗骨料取样进行主要性能指标检测，结果如表2所示。从表2可以看出，再生粗骨料主要性能指标满足《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30—2014)中对再生粗集料质量标准的相关规定。

表2 建筑废弃物再生粗骨料的物理性能

1.1.3 再生细集料物理性能

细集料的砂当量是反映细集料中所含的土或杂质的含量，以评定集料的洁净程度[6，7]。对再生细集料进行多次取样试验检测，砂当量平均值为64%。

取代表性样品，烘干后过0.5 mm筛网，采用联合测定仪测定塑性指数，再生细集料液限为28.4%，塑限为21.5%,塑性指数为6.9%。因此再生细集料属于低液限砂性土。

1.1.4 污染性检测

为避免建筑废弃物再生利用过程中造成二次污染的问题，取代表性再生粗细集料送有资质的单位进行污染性指标检测，结果如表3所示。可以看出各项指标检测结果符合国家规范的要求。

表3 建筑废弃物再生集料的污染性检测

2 再生料水稳层配合比试验

2.1 再生水稳底基层及基层试验

依据《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)的要求，底基层分别采用3%、4%、5%三个不同的水泥剂量，基层分别采用6%、7%、8%三个不同的水泥剂量，分别进行重型击实试验和无侧限抗压强度试验。

2.1.1 混合料级配

结合实体工程设计图纸对混合料级配的要求，基层、底基层采用同一个级配标准，其级配如表4所示。

表4 再生水稳混合料级配

2.1.2 标准击实及强度试验

采用重型击实法，击实筒的规格为φ152×120 mm，击实层数3层，锤击次数为98次/层。对以上各种配合比例配料后进行标准击实试验，由平行试验得出最大干密度和最佳含水量。

根据确定的最佳含水量和最大干密度，拌制水泥稳定碎石混合料，并按96%压实度成型无侧限抗压强度试件。在标准条件下养护6 d、浸水1 d后，进行无侧限抗压强度检测。再生水泥稳定碎石击实及无侧限抗压强度试验结果如表5所示。从表5可以看出，随着水泥剂量的增大，试件的无侧限抗压强度增大，满足现行规范二级及二级以下公路重交通条件下对水泥稳定材料强度的要求。

表5 再生水稳混合料最大干密度和最佳含水率及无侧限强度试验结果

2.1.3 收缩性试验

水泥稳定碎石的收缩裂缝不仅降低基层的刚度和结板性，还容易将裂缝反射到面层致使路面开裂，影响行车速度和安全，降低路面的使用性能[8，9]。基于此，在水泥剂量为6%，压实度分别为93%和96%，采用天然集料和再生集料成型试件进行收缩性试验，分别在20 ℃恒温水、20 ℃室内及空气三种环境下养生7 d，读取百分表的读数，对比试件收缩率的大小，见表6。

表6 天然集料与再生集料成型试件的收缩性试验对比

试验结果表明，再生混合料的最佳含水率大，其干缩性和失水率也大。与天然集料对比，再生料的收缩率稍大。因此，在混合料生产摊铺压实成型后及时用透水土工布覆盖，充分洒水保湿养生，避免再生混合料底基层、基层出现收缩裂缝。

3 再生水稳混合料生产质量控制

3.1 拌合站控制

1)拌和站生产控制。拌合前测定各档集料的含水率，并根据设计配合比、混合料的最佳含水率及集料的实际含水率，计算确定混合料中各档集料、水泥及水的准确施工配合比。

2)水泥剂量控制。按规范规定的频率(每2 000 m21次)进行水泥剂量检测，发现异常及时调整。水泥剂量采用EDTA滴定法进行检测。

3)级配控制。为确定级配是否符合要求，生产过程中每2 000 m3取样两个，筛分其颗粒级配。检查其是否与设计配合比的级配基本吻合，是否符合规范的要求，如有异常及时调整。

4)强度控制。按出料频率取样制作无侧限试件，并检测其无侧限抗压强度。

3.2 摊铺控制及现场检验

3.2.1 运输与摊铺质量保证措施

1)再生水稳料用自卸汽车运输，装料时采用防离析措施，不可装料太满。运输车辆用彩条布或帆布覆盖好，以减少运输过程中的水分损失。根据当天的气温、运输距离适当调整拌和过程中的加水量，以混合料不沾皮带为宜，保证混合料的含水率接近最佳含水率。

2)针对再生水稳混合料，摊铺过程中，摊铺机后面设专人消除粗、细集料离析现象，特别注意铲除局部粗集料离析，并添加均匀的混合料拌匀填补。

3)机械摊铺时控制好摊铺速度，保证摊铺匀速稳定，无明显离析；人工摊铺时控制摊铺时间，尽快摊铺、碾压完成。控制好养生过程，及时洒水、及时覆盖养生。

4)压路机严禁在完成的或正在碾压的路段上掉头或紧急制动，以保证结构层不受破坏。

3.2.2 现场检测

1)压实度。现场压实度检测选用灌沙法。

2)芯样完整性。水泥稳定碎石钻芯法是反映水泥稳定碎石类结构层是否形成良好的板体性最直接的方法[10]。一般判定方法如下：芯样完整，B≥80%；芯样半完整，B<80%且B>60%；芯样非完整，B≤60%。

芯样的完整性和混合料级配中粗细集料的搭配有关系。粗集料的比率大可以在一定程度上提高无侧限强度，但对芯样的完整性有一定的影响；再生料生产要注意最大粒径，最大粒径控制在26.5 mm能提高芯样完整性。

3)弯沉。弯沉是指道路路面或路基表面在局部荷载作用下的垂直变形，是反映道路整体抗压强度的综合指标。

4 结 论

a.建筑废弃物再生集料具有表面孔隙多、密度小、吸水率大、强度低、压碎值稍大等特点，使再生水稳混合料最大干密度相对较低，最佳含水率高。

b.随着水泥剂量的增大，再生水稳混合料的无侧限抗压强度增大。这是由于水泥作为胶结材料，水化后形成强度。水泥含量越多，胶结能力越强，且水泥砂浆还可以修复再生集料表面的微裂纹，增加集料本身的强度。

c.建筑废弃物再生集料干缩性比天然集料稍大，在施工过程中采取保水养生措施可以有效控制收缩裂缝的产生。