(建筑材料論文)建筑垃圾再生材料在道路基層中應用

【建筑材料論文】建筑垃圾再生材料在道路基層中應用摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑建設規(guī)模不斷擴大，隨之而來產(chǎn)生諸多建筑垃圾，若未妥善處理，易衍生出環(huán)境污染、資源浪費等一系列問題。在節(jié)能環(huán)保的理念下，建筑垃圾再利用成為重要的途徑，可采用某些工藝圍繞建筑垃圾進行針對性的處理，而后用于道路路基填筑施工環(huán)節(jié)，以達到減少浪費、保護環(huán)境、降低成本等多重效果。文章以建筑垃圾再生材料為基本研究對象，著重探討此類材料在道路基層中的應用價值和具體應用重點。關(guān)鍵詞：道路基層；填筑施工；建筑垃圾；再生材料建筑建設、拆除等環(huán)節(jié)將產(chǎn)生一定量的廢料，其對于建筑本身而言并無利用價值，但若直接丟棄，不僅未發(fā)揮資源的應用價值，還將對生態(tài)環(huán)境造成破壞性影響。為此，將建筑廢料應用于某些特定的建設場景中成為重要的突破口，現(xiàn)階段，其在道路基層中的應用優(yōu)勢正逐步顯現(xiàn)。為了充分發(fā)揮建筑垃圾的利用價值，需要以可行的方法將其加工為再生材料，再進行合理應用。1建筑垃圾再生材料在道路基層中的應用價值建筑垃圾的規(guī)模較大，在對其采取處理措施時，普遍以露天堆放、直接填埋等粗放化的方法為主，存在污染環(huán)境、占用土地等弊端。在可持續(xù)發(fā)展理念的倡導下，如何提高建筑垃圾的利用價值至關(guān)重要，需要以科學可行的方法改良建筑垃圾，使其成為可知足某些工程施工要求的再生材料，進而提高材料的利用率，達到保質(zhì)增效的效果?！?〕建筑垃圾正在“侵占〞城市，若以可行的方法利用建筑垃圾，可有效減少因垃圾堆放占用的土地面積，同時，也可在一定程度上抑制建筑粉塵〔具體表現(xiàn)出在清運、堆放等環(huán)節(jié)〕，進而優(yōu)化人類生存環(huán)境?！?〕經(jīng)過某些工藝改良后，將建筑垃圾投入公路建設中，可減少新增材料的用量，緩解資源緊缺的局面，也能夠減少新材料生產(chǎn)階段二氧化碳、粉塵的含量?！?〕從資源、能源的角度來看，在掌握建筑垃圾的實際特性后，做合理的再生利用，可替代部分水泥、碎石材料，或是可以用于再生集料的生產(chǎn)，可有效減少諸如黏土、碎石等資源用量，緩解建筑材料的供需矛盾，有助于實現(xiàn)建筑垃圾效益最大化的目標?！?〕建筑垃圾對堆放場所的土壤、地下水均有不同程度的影響，環(huán)境污染問題會因此加劇?！?〕從經(jīng)濟效益層面來看，若能夠妥善利用建筑垃圾，可減少工程建設成本，提高項目的經(jīng)濟效益，還能夠減少建筑垃圾堆放管理方面的費用。每循環(huán)利用100萬t建筑垃圾，其產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效益極為突出，CO2、SO2的排放量分別可減少80萬t、0.9萬t，同時能夠減少建筑垃圾堆放對土體的占用量〔通?？蓽p少150畝左右〕，且可削弱建筑垃圾對空氣、水文等環(huán)境因素的影響。反之，若隨意堆放建筑垃圾，除了增加成本、影響環(huán)境外，還有可能由于堆放量過多而崩塌，隨之誘發(fā)安全事故。〔6〕社會層面來看，建筑垃圾的合理化應用正逐步走向產(chǎn)業(yè)化，可提供豐富的就業(yè)崗位，能夠有效緩解就業(yè)壓力偏大的現(xiàn)狀?！?〕以建筑垃圾磚粉為主體材料，按特定的比例與工業(yè)廢渣混合后，可顯著提升復合材料的活性，若配制得當，可在不影響施工質(zhì)量的前提下，減少水泥的用量，產(chǎn)生的附加值更為可觀。建筑垃圾再生利用可充分發(fā)揮出建筑垃圾的應用價值，有助于擺脫工程建設過度依賴水泥的局面，甚至成為解決不可再生資源緊缺問題的重要方式之一。建筑垃圾復合材料作為現(xiàn)階段極具代表性的再生材料，其應用前景廣闊，也是工程建設領域?qū)崿F(xiàn)資源效用最大化目標的關(guān)鍵途徑。2道路基層材料的性能要求隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，經(jīng)濟活動更加頻繁，居民的出行頻率也有所提高，交通基礎設施應當知足人們對安全、質(zhì)量、效率等方面的要求?；鶎邮锹访娴闹匾兄貙?，投入至該結(jié)構(gòu)中的材料應具有良好的性能。2.1強度和剛度從結(jié)構(gòu)分布關(guān)系來看，基層位于面層下方，車輛行駛過程中產(chǎn)生的荷載將經(jīng)由面層傳遞至基層，因此，要求基層材料有足夠的強度，確保在行車荷載的作用下仍維持穩(wěn)定，不出現(xiàn)大幅度變形、疲勞彎拉破壞現(xiàn)象。2.2水穩(wěn)定性和抗凍融能力水會滲透至道路基層，且部分水聚積在基層和面層之間，隨著道路使用時間的延長，兩層間聚積的水量增加，基層長期處于濕潤的狀態(tài)，可能會誘發(fā)水損害問題。因此，基層材料應有足夠的水穩(wěn)定性，確保在潮濕狀態(tài)下依然可以維持正常狀態(tài)〔強度和剛度均良好〕。此外，冬季氣溫較低，所用的基層材料還需具備抗凍融循環(huán)的性能。2.3抗沖刷能力道路車流量普遍較大，行車荷載對道路的作用力較強，使存在面層與基層間的水在外部作用下產(chǎn)生較強的壓力，此時其具有沖刷作用，會導致0.075mm以下的細集料大量流失。長此以往，沖刷量逐步增加，可見局部產(chǎn)生裂縫，車輛行駛于該處時，道路內(nèi)的漿體被擠出，即存在唧漿病害。針對該問題，在道路基層施工中，要求所用材料具有足夠的抗沖刷能力。2.4抗開裂能力受溫、濕度變化的影響，基層內(nèi)部存在拉應變，若影響程度較深，導致其超過材料的最大拉應變，將顯現(xiàn)出裂縫病害，并且此類裂縫的影響范圍較大，會反射至面層，嚴重影響道路結(jié)構(gòu)的完整性。以瀝青路面為例，在基層開裂的情況下，則容易產(chǎn)生路面反射裂縫。為此，需要合理優(yōu)化基層材料的配合比，正確搭配各類材料，發(fā)揮抗收縮性能優(yōu)勢。2.5抗疲勞性能對于半剛性基層材料，在使用過程中將受到車輛荷載的反復作用，同時，受外界環(huán)境溫度、濕度影響，基層強度會有所降低，而相比于抗彎拉強度而言，若彎拉應力超值，將導致基層受損，出現(xiàn)疲勞開裂現(xiàn)象。因此，在基層材料選擇的過程中，要充分考慮材料在抗疲勞破壞方面的性能，以抵御外界的不良影響。3建筑垃圾的類別及處理流程3.1建筑垃圾的類別建筑垃圾的分類方法較多，按照來源分類，建筑垃圾主要有五類，即土地開挖、道路開挖、建筑施工、建材生產(chǎn)、舊建筑拆除；按可利用性分類，主要包含金屬類建筑固廢、有機類可再生利用建筑固廢等；按照物理成分分類，包含廢混凝土、廢砂石、棄土等。顯然，建筑垃圾的成分較多，復雜度較高，并非所有建筑垃圾均具備再利用的價值。對于道路工程建設領域而言，建筑垃圾需要知足有機質(zhì)含量不大于5%、腐殖質(zhì)含量不大于5%、不摻雜生活垃圾、不摻雜樹根等多項要求。因此，在使用前需要有效檢測，從組成材料、含量多個方面做系統(tǒng)性的分析，準確判斷建筑垃圾是否具備可利用的價值。針對不可直接應用的二級建筑垃圾，需要按比例摻入適量水泥或其他材料，經(jīng)過改良后，提高建筑垃圾的性能，再將其投入使用。3.2建筑垃圾的處理流程基本流程：破碎→剔除金屬物料→對磚塊、混凝土塊分類→剔除輕質(zhì)物料→篩分。在處理建筑垃圾時，需適時以噴水的方法除塵，以相對環(huán)保的方式獲得知足道路基層施工所需的建筑材料。在路基填筑環(huán)節(jié)，其對填料最大粒徑的要求是不超過100mm，因此，在處理建筑垃圾時，需要考慮此項要求，如對粒徑較大的建筑垃圾做破碎處理。4建筑垃圾在道路基層中的應用4.1基本要求〔1〕為給正式施工提供引導，提前組織試驗，確定最具可行性的施工工藝。考慮試驗結(jié)果的可靠性要求，試驗段長度至少達到200m，條件允許時適當加長?！?〕對于填筑到位的水泥穩(wěn)定再生級配集料，需及時安排碾壓作業(yè)，通常需在2h內(nèi)完成，使該類材料有效成型?！?〕部分施工路段偏潮濕時，需采取排水措施，避免現(xiàn)場形成積水，以便給再生集料的應用創(chuàng)設良好的條件。〔4〕在再生集料施工中，需要嚴格控制此類材料結(jié)構(gòu)層的壓實厚度，最小需達到100mm，最大不超過200mm，即控制在兩者之間。4.2拌和〔1〕有效保證再生粗集料的均勻性，以便高效拌和。設備可選用穩(wěn)定土振動攪拌機，在攪拌過程中適當施加振動。為提高材料用量的準確性，在料倉處配套電子秤，精度±2%。拌和期間，振動頻率不小于157rad/s?！?〕加強對水泥、水各類原材料用量的監(jiān)測與控制，保證材料用量的合理性。經(jīng)過拌和后，用四分法縮分取樣，基于實測結(jié)果靈活調(diào)整生產(chǎn)配合比。全面記錄拌和期間的各項參數(shù)，具體牽涉到材料用量、拌和時間等。含水量是重點控制指標，需以試驗段施工結(jié)果為主要參考，結(jié)合實際情況做小幅度調(diào)整，保證含水量的合理性〔要求該值在最佳含水量的±2%以內(nèi)〕。4.3運輸綜合考慮運距、材料生產(chǎn)能力、現(xiàn)場攤鋪速度，確定合適的運輸車輛，保證數(shù)量的合理性。裝料前，先仔細清理車廂，避免雜物附著；按照“品〞字形的方式分多次有序裝料，而后采取覆蓋措施，一方面，避免外界環(huán)境因素影響材料的質(zhì)量；另一方面，避免因材料灑落，導致運輸?shù)缆肥芪廴?。運輸期間，車輛盡可能保持勻速運行狀態(tài)，不可急剎車或猛烈調(diào)頭，否則易導致混合料離析。對比分析材料的初凝時間、容許延遲時間，取其中的較短者作為施工控制時間。對于運輸時間超出許可值的水泥穩(wěn)定級配集料，不具備使用的價值，應視為廢料處理。4.4攤鋪〔1〕機械攤鋪，速度控制在1.0~2.5m/min，盡可能做到勻速攤鋪，同時遵循連續(xù)性原則，非必要不中斷。螺旋分料器持續(xù)旋轉(zhuǎn)送料，具體的轉(zhuǎn)動速度根據(jù)攤鋪速度而定，保證兩項參數(shù)的均衡性。兩側(cè)邊緣處必須有足夠的混合料，因此，在布料時需予以充分關(guān)注。攤鋪機自帶自動找平裝置，結(jié)合前期已經(jīng)設置到位的兩側(cè)基準控制線，精細化找平。松鋪系數(shù)以1.25~1.40較為合適，若采取人工攤鋪的方法，可適當增加，即1.40~1.50?！?〕道路幅寬較大時，安排兩臺攤鋪機，實施梯隊聯(lián)合作業(yè)的模式，前后距離控制在5~10m，各自按照特定的速度勻速運行。若由于現(xiàn)場條件限制不具備應用平地機的條件時，可調(diào)整為人工掛線找平的方法。加強對各層松鋪厚度的檢測與控制，要求層厚保持一致。整形階段，適當將高處的集料刮出路外，同時，不可出現(xiàn)粗、細集料離析問題。經(jīng)過整形后，保證被處理的區(qū)域可形成工程要求的坡度和路拱，且各部位的接縫必須有足夠的平整性。經(jīng)過攤鋪后，加強防護，禁止除壓路機外的任何機械設備進入現(xiàn)場，否則將影響施工效果。4.5碾壓再生集料的碾壓作業(yè)方案見表1?！?〕壓路機操作人員嚴格聽從指揮，合理操作壓路機，禁止在正碾壓或已經(jīng)結(jié)束的路段掉頭、急剎車，否則會破壞表面的完整性。碾壓前，根據(jù)攤鋪情況適量灑水；碾壓期間，需要密切關(guān)注水泥穩(wěn)定再生集料的表面狀態(tài)，應保持濕潤，否則需適時補灑?！?〕碾壓期間若遇到起皮、松散問題，及時翻開并拌和。在水泥初凝前將碾壓工作落實到位，要求平整度、壓實度均知足要求。碾壓結(jié)束前，用平地機終平，要求路拱和超高均知足要求。視現(xiàn)場情況適度整平，形成知足施工要求的坡度和路拱，施工路段的各接縫部位必須具有順直、平整的特點。針對檢查井，以及各類構(gòu)筑物的周邊區(qū)域，為保證設施的完整性，可用小型機械夯擊。局部低洼時，不再額外安排找補，而是在下一層施工時擇機處理。4.6施工縫的處理〔1〕經(jīng)過碾壓處理后，檢查碾壓段的末端，掌握具體的平整度、厚度數(shù)據(jù)。檢查工具可選用3m直尺，由專員操作。在末端垂直路中線拉線，以此為基準，安排專門的施工人員刨除末端的集料，設置為垂直面，確認無誤后，覆蓋塑料薄膜。〔2〕二次施工前，做好各項準備工作：以灑水的方式潤濕上一次切成的立茬部位，待該處保持濕潤后，刷水泥素漿；在前述基礎上，用適量水泥穩(wěn)定再生級配集料修整，直至該處保持平整、順直的狀態(tài)為止。4.7養(yǎng)護經(jīng)過對底基層、基層的碾壓處理后，安排質(zhì)量檢查，若無誤則及時進入養(yǎng)護環(huán)節(jié)。養(yǎng)護時間至少為7d，具體根據(jù)現(xiàn)場氣候條件而定。養(yǎng)護過程中適當灑水，使再生集料表面保持濕潤，加強現(xiàn)場管理，封閉交通，任何無關(guān)設備均不可入場。綜上所述，以合理的方法利用建