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摘要：建筑垃圾的再生利用是建筑全寿命周期中的一个重要环节，是实现建筑领域资源节约和节能减排的关键环节，对建筑废弃物的再生利用的研究已然成为我国城市更新建设工作中的当务之急。市政道路工程中一般对集料的强度要求不高，且不涉及到安全问题，更重要的是道路工程中再生集料应用量巨大，废弃物再生集料的应用潜力非常大。因此，将建筑废弃物有效利用于市政道路工程可能是解决建筑垃圾围城、资源再利用的最快速、最简易和最有效的途径之一。本文就建筑废弃物再生骨料在市政道路工程中应用的关键技术开展了相关的研究和分析。
关键词：再生；建筑废弃物；再生骨料；市政道路
随着我国经济的快速发展，我国新增大量的房建工程，工程总量已在世界上处于领先的位置[1]，在城市更新的同时也带来了许多问题。由于大量新建工程的实施，在城市的更新过程中形成了大量的建筑废弃物，加之我国每年都有大量的房屋到达使用年限，产生了大量的建筑废弃物。但同时新建工程项目对建筑材料大量需求，且使用的建筑材料基本上是通过开采大自然中的原生矿料来满足相应的需求[2]。长久以来形成了建筑废弃物的大量堆积而原生材料逐渐枯竭的掠夺型、浪费型、污染型发展模式，这为我国的自然环境带来了巨大的破坏，同时也造成了大量的资源浪费。与此同时，随着环保意识的不断深化，世界各国都在加强建筑垃圾再生利用的技术研究，建筑垃圾再生集料技术已成为国外工程界和学术界共同关注的热点和前沿课题。
1.建筑废弃物再生工艺及其优化研究
一般情况下，建筑废弃物主要来源于新建建筑物以及建筑物的拆迁过程当中产生的建筑垃圾。建筑废弃物中包含的主要成分有水泥、骨料以及钢筋等。对于一般的建筑废弃物来讲，主要的成分有混凝土以及砖块等，按照经验可知，我国的建筑废弃物中的水泥混凝土一般占到30%以内[3]。建筑废弃物中所含的其它成分主要包含钢材、木材以及玻璃和陶瓷等，这些成分都是可以再生利用的资源，因此，建筑废弃物材料是具有很大利用价值的资源。
1.1建筑废弃物再生工艺
对于建筑废弃物材料循环再生来讲，最为关键的步骤就是建筑废弃物材料的破碎。因此，必须对建筑废弃物材料的物流特性以及相关破碎装置有全面的掌握，将建筑废弃物再生材料应用于工程实践当中，保证其硬度和强度等技术指标能够满足相关规范的要求。
目前在进行建筑废弃物材料的再生时，常规的工艺流程首先是对建筑废弃物的杂质进行清除，对建筑废弃物材料按照不同的来源进行分类，对建筑废弃物杂质进行清除的主要手段是采用机器清除方法。再使用破碎装置将建筑废弃物材料破碎至直径为40 mm以内的较小粒径骨料[4]。最后再对这小细小颗粒进行研磨，研磨的主要作用是使得粘附在骨料表面的附着物脱离骨料，再对再生骨料进行筛分，从而得到各个粒径的性能较好的再生骨料。
建筑废弃物的破碎，建筑废弃物固体材料在机器给予的外来压力作用下被压成粒径较小的骨料，一般情况下，对建筑废弃物固体进行破碎的方法有劈碎、压碎以及剪碎等技术和方法。通过破碎得到的各种粒径的骨料充分的反映出了破碎设备的破碎性能。
建筑废弃物的筛分，建筑废弃物再生骨料的筛分就是利用不同粒径的筛孔对骨料进行区分，目前我国对建筑废弃物再生骨料的筛分方法主要有三种，分别是：辅助筛分法、选择筛分法、混合筛分法。
建筑废弃物的再生过程中，最为关键的就是将建筑废弃物材料的破碎与筛分进行有机的衔接[5]，这个流程的衔接关键在于提高建筑废弃物材料的破碎效率，降低建设建筑废弃物材料破碎所耗费的能量。对建筑废弃物材料的破碎效率具有影响的几个因素主要有以下2点。
建筑废弃物材料的总破碎比取决于建筑废弃物材料的来源以及粒径大小。一般而言，废弃材料的粒径越大、强度越高，其破碎比则越低。同时，破碎比也与所用的破碎设备有关，设备的工作效率直接影响了生产效果。
建筑废弃物原材料的来源不同，其原料的粒径也会有很大的区别。因此，在对建筑废弃物材料进行筛分的时候，必须对相关的筛分设备进行合理的设置和安排。一般而言，在对建筑废弃物材料进行筛分之前需要进行预筛分，进行建筑废弃物预筛分不仅可以有效的去除建筑废弃物当中的粒径较小的颗粒，还可以去除建筑废弃物材料当中的水份，为提高建筑废弃物筛分效率打下良好的基础。
在再生骨料的整个生产流程当中，最为关键的环节就是对建筑废弃物材料的破碎过程，因为这个过程的好坏直接回影响到建筑废弃物再生骨料的质量。因此，建筑废弃物材料破碎机破碎方法、型号、及其原理影响了再生骨料的性状。
2.建筑废弃物再生骨料路用性能研究
本文将以广州市区的建筑废弃物为研究对象，结合市政道路对材料的技术指标要求，开展室内试验研究再生集料的生产工艺对其路用性能的影响，提出再生集料的生产工艺要求。根据路面结构对材料的性能要求，以再生集料的密度、压碎值、吸水率、轻物质含量、针片状含量、液塑限等指标为控制，确定分别适用于路面的基层、垫层以及路基等部位的再生集料技术指标[6]。
建筑废弃物按照组成成分可以分为：渣土、混凝土块、无机稳定材料、砖、石、木材、金属以及旧包装等，当中的废混凝土块、废旧无机稳定材料、石、废砖、废砂浆经裂解、破碎、清洗和筛分等加工处理可以得到再生集料，符合规定要求的再生集料可用于公路和城镇道路路基、路面基层和垫层中[7]。
建筑废弃物再生集料可按照砖集料含量分为混凝土再生集料、砖混再生集料和砖再生集料3大类。各类再生集料的技术指标差异性较大，分别适用于不同的工程部位。
根据广州市行政范围内建筑废弃物的性状，一般的再生利用工艺流程为：收料（分类堆放）——→分拣杂物—机械解小——→上料——→破碎——→筛分（磁选、风选、水选）——→各档骨料（一级产品）。其中，核心设备为“破碎——筛分生产线”，主要包括：反击式破碎机、筛分设备、磁吸分拣设备、风选除杂设备及其他配套机械。
参照现有的规范，对于路基、路面（底）基层用的建筑废弃物再生粗集料和再生细集料的技术指标应分别满足相关指标的规定。其中再生粗集料指粒径大于4.75 mm的粒料，再生细集料指粒径小于4.75 mm的粒料。对废弃水泥混凝土再生集料、废弃砖混凝土再生集料和废弃砖再生集料（砖集料）的技术指标进行检测。
表1 建筑废弃物再生粗集料技术指标检测结果
由表1和表2可知，经检测废弃水泥混凝土再生集料的技术指标满足市政道路工程中关于路基、路面（底）基层用集料的相关规范要求，同时部分再生集料也能满足市政道路沥青路面用集料的相关技术指标要求。与新集料相比，废弃水泥混凝土再生集料再生集料具有压碎值较高、吸水率较大的特点。
表3 废弃砖混凝土再生粗集料技术指标检测结果
根据各层位对材料的要求，结合表3和4中所示试验结果，可初步得到建筑废弃物再生骨料在市政道路工程中的适用范围。水泥混凝土经破碎得来的再生骨料可用于市政道路的沥青面层中。若建筑废弃物中含有部分砖石，则需对砖石含量进行统计，当砖集料含量＜20%时，再生集料可用于市政道路的底基层、垫层和路基填筑；砖集料含量在20～40%情况下，砖混凝土再生集料可用于垫层和路基填筑；砖集料含量＞40%时，原则上适用于路基填筑以及部分低等级道路的垫层。
结果表明：按照建筑废弃物的组成情况以及技术指标检测结果，可将其用于市政道路的沥青路面面层、半刚性基层、垫层等部位。
3.再生骨料在道路沥青面层中的应用研究
西安市辖区内某快速路按高速公路技术标准设计为双向四车道，路基宽度设计为24.5m，行车速度设计为100km/h，路面宽度宽度设计为15m。路面结构采用半刚性基层沥青路面，路面结构组合设计（自下向上）为：土基、水泥稳定碎石（厚度20cm）、水泥稳定碎石（厚度34cm）、ATB-30沥青稳定碎石（厚度10cm）；AC-20沥青混凝土（厚度6cm）；AC-13沥青混凝土（厚度4cm）。
试验段拟将再生骨料用于沥青混合料面层中，分别设计再生骨料AC-13、AC-20和ATB-30三种混合料。在试验段完工后采用钻芯取样的方法对试件进行性能测试，采用室内试验的方式验证其路用性能，依托试验段检验材料的实际使用效果。通过对AC-13、AC-20和ATB-30三种混合料进行优化设计，将AC-13沥青混合料级配优化成骨架密实的S型，具有渗水性小、空隙率适宜以及高温稳定性好等特点；采用变i法对AC-20沥青混合料进行优化，使其各项性能参数均满足要求，尤其是稳定度指标最为突出，优于规范要求；对ATB-30沥青稳定碎石进行马歇尔试验，对其级配进行优化。
对再生骨料沥青混合料路面的路用性能主要借助路面取芯的手段进行评价，对芯样进行室内试验检测，得到的检测结果如表5所示，其孔隙率等指标均能满足相关设计和规范要求。
表5沥青混合料芯样分析
最终得到再生骨料在沥青路面中的实际使用效果，为再生骨料广泛应用于市政道路沥青路面提供参考和依据。
4.结论
建筑废弃物的再生过程中的关键工艺是将建筑废弃物材料的破碎与筛分进行有机的衔接，这个流程的衔接关键在于提高建筑废弃物材料的破碎效率。同时，进行建筑废弃物预筛分不仅可以有效的去除建筑废弃物当中的粒径较小的颗粒，还可以去除建筑废弃物材料当中的水份，预筛分为提高建筑废弃物筛分效率打下了良好的基础。按照建筑废弃物的组成情况以及技术指标检测结果，可将其用于市政道路的沥青路面面层、半刚性基层、垫层等部位。建筑废弃物再生骨料可应用于市政道路沥青路面中，室内试验及试验段取芯结果表明材料具有良好的路用性能。
参考文献
[1] 邓寿昌，王正平，张学兵，张新胜，余方.建筑固体废弃物的循环利用与再生资源的可持续发展，首届全国再生混凝土研究和应用学术交流会论文集，上海：同济大学，2008，07：41-52
[2] 邓寿昌，郦伟，王正平，张学兵.建筑固体废弃物的再生利用与循环经济体系的建立[J].中南林业科技大学学报（社会科学版），2009，12（6）：58-61
[3] 杨敬帅，马晓霞.建筑垃圾的再生利用研究[J].现代商贸工业，2009（13）：304～305
论文作者:黄弛坚
论文发表刊物:《建筑科技》2018年第1期
论文发表时间:2018/4/8
标签：废弃物论文; 建筑论文; 骨料论文; 材料论文; 粒径论文; 技术指标论文; 沥青论文; 《建筑科技》2018年第1期论文;