水泥稳定建筑垃圾再生集料底基层试验路检测

陈 洁，田 萌

(陕西省路桥集团路面工程有限公司,陕西 西安 710054)

0 引言

近年来,随着我国城市化进程的加快,建筑垃圾的产量和存量与日俱增。我国每年建筑垃圾产量达30亿t,俨然已成为世界建筑垃圾排放最多的国家[1]。目前,建筑垃圾的处理主要是露天堆放或者填埋,不仅占用大量土地资源,还污染周围环境[2];道路工程需要大量的集料,建筑垃圾再生集料应用于路堤填筑缺乏价格优势,但应用于基层有一定的经济性,可促进整个建筑垃圾再生产业的良性运作[3-7]。

水泥稳定碎石是我国公路工程基层建设最为主要的建筑材料,需要大量的天然石料,如果能够将建筑垃圾再生集料替代部分天然碎石用于公路工程的基层建设,不仅可以节约天然石料,还可以将建筑垃圾资源化利用,有利于环境保护。文章以公路工程基层材料的技术要求为依据,通过试验路检测研究建筑垃圾再生集料用于公路底基层建设的可行性,有利于建筑垃圾再生加工的提质增效[8]。

1 工程概述

西安外环高速起讫桩号:K0+000—K70+164,全长70.164 km,其中,K0+000—K23+700段厚20 cm底基层设计为水泥稳定建筑垃圾再生集料(水泥剂量3.5%,粉煤灰4%),合同内工程量为494 468 m2。公路等级:双向六车道高速公路;设计行车速度:120 km/h;路基宽度:主线整体式路基宽度34.5 m,分离式路基宽度17 m。

为了检验投入本工程底基层的机械性能、施工工艺、施工组织能否满足施工要求,并为大面积施工取得科学、合理的技术参数,秦镇互通DK0+240.01—DK0+478.85全幅铺筑238.85 m水泥稳定建筑垃圾再生集料底基层试验路。

2 配合比设计

2.1 原材料

1)水泥采用宝鸡众喜凤凰山海螺牌水泥,强度等级为42.5缓凝硅酸盐水泥,且应符合GB 175的要求。初凝时间应大于3 h,终凝时间应大于6 h且小于10 h。

2)碎石采用宁石2标自制料场各级碎石集料,按粒径分为A料19 mm～37.5 mm、B料9.5 mm～19 mm、C料4.75 mm～9.5 mm和D料0 mm～4.75 mm(石屑或砂)四种规格,细集料洁净、干燥、无风化、无杂质,进场材料不同规格的集料分仓堆放,设标识牌。

3)建筑垃圾再生集料采用陕西弘伟生态环保有限公司加工集料,为建筑物拆除废混凝土、破碎砌块、建筑用砖的砖块进行加工,用于底基层的建筑垃圾再生集料最大粒径不应超过37.5 mm。

4)三级粉煤灰。

5)水:无污染水,符合现行国家标准GB 5749—2022生活饮用水卫生标准要求的饮用水。

2.2 矿料合成

矿料级配检测在拌和开始前与拌和过程中,由试验室、总监办、试验检测中心共同取样检测。取样由拌和机斜皮带取样,截取30 cm的断面混合料进行全部筛分检测。水泥稳定建筑垃圾再生集料底基层集料合成级配见表1,矿物筛分曲线图如图1所示。其中方块曲线代表通过该筛孔尺寸的上限百分率,圆圈曲线代表通过该筛孔尺寸的下限百分率,三角曲线表示上限与下限的中值曲线,倒三角曲线代表级配曲线。

表1 水泥稳定建筑垃圾再生集料底基层集料合成级配

2.3 配合比设计

根据集料的筛分结果和《垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技术规范》要求,确定集料比例分别为A料35%、B料25%、C料13%、D料27%,合成级配如表2所示。

表2 混合料矿料合成级配组成

配合比试验结果见表3。外掺入水泥3.5%和粉煤灰4%,本项目底基层采用陕西省地方标准《垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技术规范》中规定的垂直振动击实试验方法确定级配及最大干密度为5.8%、最佳含水量2.426 g/cm3,7 d无侧限抗压强度测试为7.8 MPa,EDTA标准曲线为Y=0.490x-2.448。

表3 配合比试验结果

经检验该级配各项指标均符合《垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技术规范》及《西安外环高速公路南段路面工程施工技术指南》。

3 施工方案

施工工艺流程如下:

施工准备→整修路床→测量放样→两侧支钢模板→挂基准线→混合料拌合、运输→摊铺机并机摊铺→碾压、检测→覆盖洒水养生→交验。

本次底基层试验路摊铺宽度为9.48 m～10.26 m渐变段,压实厚度为20 cm。试验路拟分三个区进行碾压,具体段落为:

Ⅰ区:DK0+240—DK0+320段,长80 m,松铺系数初定为1.28;

Ⅱ区:DK0+320—DK0+400(右幅),长80 m,松铺系数初定为1.30;

Ⅲ区:DK0+400—DK0+478.85(右幅),长78.85 m,松铺系数初定为1.32。

试验Ⅰ区:初压:采用一台32 t胶轮压路机静压1遍;复压:先采用一台22 t单钢轮压路机弱振2遍,然后用另一台22 t单钢轮压路机弱振2遍,再用一台26 t单钢轮压路机强振1遍;终压:采用胶轮压路机收面1遍,再用一台13 t双钢轮压路机静压收面1遍,以弥合表面微裂纹、松散以及消除轮迹。合计碾压遍数为8遍。同时用3 t小型振动压路机碾压边角。

试验Ⅱ区:初压:采用一台13 t双钢轮压路机静压1遍;复压:先采用一台22 t单钢轮压路机弱振2遍,然后用另一台22 t单钢轮压路机强振2遍,再用一台26 t单钢轮压路机强振2遍;终压:采用胶轮压路机收面1遍,再用一台13 t双钢轮压路机静压收面1遍,以弥合表面微裂纹、松散以及消除轮迹。合计碾压遍数为9遍。同时用3 t小型振动压路机碾压边角。

试验Ⅲ区:初压:采用一台13 t双钢轮压路机静压1遍;复压:先采用一台22 t单钢轮压路机弱振2遍,然后用另一台22 t单钢轮压路机强振2遍,再用一台26 t单钢轮压路机强振3遍;终压:采用一台13 t双钢轮压路机静压收面1遍。合计碾压遍数为9遍。同时用3 t小型振动压路机碾压边角。

碾压过程图如图2所示,图2(a)为梯队碾压,图2(b)为小型压路机边部碾压。碾压完成且压实度检查合格后,立即用透水土工布覆盖进行保湿养生,用养生袋分段覆压土工布,养生期不少于7 d。采用洒水车定时洒水养生,养生期间要保持表面经常湿润。安排专人负责养生工作,设置养生标志牌,并有每日养生记录。在养生期内应封闭交通,设置安全禁止标志牌,禁止一切车辆通行并设专人对试验路段进行交通管制。养生过程图如图3所示。

4 检测结果

试验路施工完成后,立即组织人员按JTG/T F20—2015公路路面基层施工技术细则及《西安外环高速公路南段路面工程施工技术指南》、JTG F80/1—2017公路工程质量检验评定标准进行了检测,其检测结果满足设计及规范要求。

1)底基层平整度检测采用3 m直尺,每车道每200 m检测两处,每处5尺,检测结果见表4。由表4可知平整度均小于允许偏差12 mm。

表4 平整度检测记录表

2)确定松铺系数。在摊铺时按指定的桩号位置测量了摊铺前、摊铺后和碾压后的高程,依此来计算松铺系数,检测结果如下:

经计算确定为:Ⅰ区松铺系数为1.274,平均压实厚度19.3 cm;Ⅱ区松铺系数为1.303,平均压实厚度20.5 cm;Ⅲ区松铺系数为1.323,平均压实厚度21.0 cm。

3)级配检测。经现场取样检测,级配复核设计要求。检测结果见表5。

表5 试验段混合料级配检测汇总表

4)压实检测。压实度检测在复压碾压第四遍开始,检测时利用检测围挡墙进行检测人员作业区安全围挡,每个区3个检测点。在复压碾压5遍时,压实度部分达到要求,部分接近要求值;在碾压6遍时,压实度均能够满足要求,测值中等偏上,但在碾压7遍时,达到要求值部分压实度交前有所下降;26 t压路机2遍强振与3遍强振对比明显,压实度有所下降,表面碎石有压碎现象。

5)混合料用量。实际用量大于设计用量,超出设计用量0.6%,符合摊铺用量。混合料用料见表6。

6)底基层试验段7 d芯样厚度检测。基层芯样外观描述:芯样完整、芯样密实,表面无明显空洞。取芯后采用新拌水稳混合料加拌水泥浆进行回填。底基层试验段芯样厚度检测汇总见表7。平均厚度为20.3 mm。

表7 底基层试验段芯样厚度检测汇总表

5 结语

通过对DK0+240—DK0+450水泥稳定碎石基层的施工过程来看,标段所确定的基层施工工艺满足施工质量要求,可以用于后续基层大面积施工。通过首件施工,使全体施工人员加深了对基层施工工艺的理解,增强了其质量意识。同时发现了在施工过程中存在的问题,针对问题提出了改进的措施。在后续施工过程中我们将发扬首件工程的优点,继续改进优化工艺方案。

同时通过对基层铺筑过程中的检测,其各项指标符合设计及JTG F80/1—2017公路工程质量检验评定标准的要求。自检评价意见为优良工程,能够指导后续施工。