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建筑垃圾再生材料在道路基层中应用

期刊目录网建筑设计论文发表2022-07-15 09:45关注(1)

  随着社会经济的发展,建筑建设规模不断扩大,随之而来产生诸多建筑垃圾,若未妥善处理,易衍生出环境污染、资源浪费等一系列问题。在节能环保的理念下,建筑垃圾再利用成为重要的途径,可采用某些工艺围绕建筑垃圾进行针对性的处理,而后用于道路路基填筑施工环节,以达到减少浪费、保护环境、降低成本等多重效果。文章以建筑垃圾再生材料为基本研究对象,着重探讨此类材料在道路基层中的应用价值和具体应用要点。

建筑垃圾再生材料在道路基层中应用

  关键词:道路基层;填筑施工;建筑垃圾;再生材料

  建筑建设、拆除等环节将产生一定量的废料,其对于建筑本身而言并无利用价值,但若直接丢弃,不仅未发挥资源的应用价值,还将对生态环境造成破坏性影响。为此,将建筑废料应用于某些特定的建设场景中成为重要的突破口,现阶段,其在道路基层中的应用优势正逐步显现。为了充分发挥建筑垃圾的利用价值,需要以可行的方法将其加工为再生材料,再进行合理应用。

  1建筑垃圾再生材料在道路基层中的应用价值

  建筑垃圾的规模较大,在对其采取处理措施时,普遍以露天堆放、直接填埋等粗放化的方法为主,存在污染环境、占用土地等弊端。在可持续发展理念的倡导下,如何提高建筑垃圾的利用价值至关重要,需要以科学可行的方法改良建筑垃圾,使其成为可满足某些工程施工要求的再生材料,进而提高材料的利用率,达到保质增效的效果。(1)建筑垃圾正在“侵占”城市,若以可行的方法利用建筑垃圾,可有效减少因垃圾堆放占用的土地面积,同时,也可在一定程度上抑制建筑粉尘(体现在清运、堆放等环节),进而优化人类生存环境。(2)经过某些工艺改良后,将建筑垃圾投入公路建设中,可减少新增材料的用量,缓解资源紧缺的局面,也能够减少新材料生产阶段二氧化碳、粉尘的含量。(3)从资源、能源的角度来看,在掌握建筑垃圾的实际特性后,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产,可有效减少诸如黏土、碎石等资源用量,缓解建筑材料的供需矛盾,有助于实现建筑垃圾效益最大化的目标。(4)建筑垃圾对堆放场所的土壤、地下水均有不同程度的影响,环境污染问题会因此加剧。(5)从经济效益层面来看,若能够妥善利用建筑垃圾,可减少工程建设成本,提高项目的经济效益,还能够减少建筑垃圾堆放管理方面的费用。每循环利用100万t建筑垃圾,其产生的生态环境效益极为突出,CO2、SO2的排放量分别可减少80万t、0.9万t,同时能够减少建筑垃圾堆放对土体的占用量(通常可减少150亩左右),且可削弱建筑垃圾对空气、水文等环境因素的影响。反之,若随意堆放建筑垃圾,除了增加成本、影响环境外,还有可能由于堆放量过多而崩塌,随之诱发安全事故。(6)社会层面来看,建筑垃圾的合理化应用正逐步走向产业化,可提供丰富的就业岗位,能够有效缓解就业压力偏大的现状。(7)以建筑垃圾砖粉为主体材料,按特定的比例与工业废渣混合后,可显著提升复合材料的活性,若配制得当,可在不影响施工质量的前提下,减少水泥的用量,产生的附加值更为可观。建筑垃圾再生利用可充分发挥出建筑垃圾的应用价值,有助于摆脱工程建设过度依赖水泥的局面,甚至成为解决不可再生资源紧缺问题的重要方式之一。建筑垃圾复合材料作为现阶段极具代表性的再生材料,其应用前景广阔,也是工程建设领域实现资源效用最大化目标的关键途径。

  2道路基层材料的性能要求

  随着社会经济发展,经济活动更加频繁,居民的出行频率也有所提高,交通基础设施应当满足人们对安全、质量、效率等方面的要求。基层是路面的重要承重层,投入至该结构中的材料应具有良好的性能。

  2.1强度和刚度

  从结构分布关系来看,基层位于面层下方,车辆行驶过程中产生的荷载将经由面层传递至基层,因此,要求基层材料有足够的强度,确保在行车荷载的作用下仍维持稳定,不出现大幅度变形、疲劳弯拉破坏现象。

  2.2水稳定性和抗冻融能力

  水会渗透至道路基层,且部分水聚积在基层和面层之间,随着道路使用时间的延长,两层间聚积的水量增加,基层长期处于湿润的状态,可能会诱发水损害问题。因此,基层材料应有足够的水稳定性,确保在潮湿状态下依然可以维持正常状态(强度和刚度均良好)。此外,冬季气温较低,所用的基层材料还需具备抗冻融循环的性能。

  2.3抗冲刷能力

  道路车流量普遍较大,行车荷载对道路的作用力较强,使存在面层与基层间的水在外部作用下产生较强的压力,此时其具有冲刷作用,会导致0.075mm以下的细集料大量流失。长此以往,冲刷量逐步增加,可见局部产生裂缝,车辆行驶于该处时,道路内的浆体被挤出,即存在唧浆病害。针对该问题,在道路基层施工中,要求所用材料具有足够的抗冲刷能力。2.4抗开裂能力受温、湿度变化的影响,基层内部存在拉应变,若影响程度较深,导致其超过材料的最大拉应变,将显现出裂缝病害,并且此类裂缝的影响范围较大,会反射至面层,严重影响道路结构的完整性。以沥青路面为例,在基层开裂的情况下,则容易产生路面反射裂缝。为此,需要合理优化基层材料的配合比,正确搭配各类材料,发挥抗收缩性能优势。

  2.5抗疲劳性能

  对于半刚性基层材料,在使用过程中将受到车辆荷载的反复作用,同时,受外界环境温度、湿度影响,基层强度会有所降低,而相比于抗弯拉强度而言,若弯拉应力超值,将导致基层受损,出现疲劳开裂现象。因此,在基层材料选择的过程中,要充分考虑材料在抗疲劳破坏方面的性能,以抵御外界的不良影响。

  3建筑垃圾的类别及处理流程

  3.1建筑垃圾的类别

  建筑垃圾的分类方法较多,按照来源分类,建筑垃圾主要有五类,即土地开挖、道路开挖、建筑施工、建材生产、旧建筑拆除;按可利用性分类,主要包含金属类建筑固废、有机类可再生利用建筑固废等;按照物理成分分类,包含废混凝土、废砂石、弃土等。显然,建筑垃圾的成分较多,复杂度较高,并非所有建筑垃圾均具备再利用的价值。对于道路工程建设领域而言,建筑垃圾需要满足有机质含量不大于5%、腐殖质含量不大于5%、不掺杂生活垃圾、不掺杂树根等多项要求。因此,在使用前需要有效检测,从组成材料、含量多个方面做系统性的分析,准确判断建筑垃圾是否具备可利用的价值。针对不可直接应用的二级建筑垃圾,需要按比例掺入适量水泥或其他材料,经过改良后,提高建筑垃圾的性能,再将其投入使用。3.2建筑垃圾的处理流程基本流程:破碎→剔除金属物料→对砖块、混凝土块分类→剔除轻质物料→筛分。在处理建筑垃圾时,需适时以喷水的方法除尘,以相对环保的方式获得满足道路基层施工所需的建筑材料。在路基填筑环节,其对填料最大粒径的要求是不超过100mm,因此,在处理建筑垃圾时,需要考虑此项要求,如对粒径较大的建筑垃圾做破碎处理。

  4建筑垃圾在道路基层中的应用

  4.1基本要求

  (1)为给正式施工提供引导,提前组织试验,确定最具可行性的施工工艺。考虑试验结果的可靠性要求,试验段长度至少达到200m,条件允许时适当加长。(2)对于填筑到位的水泥稳定再生级配集料,需及时安排碾压作业,通常需在2h内完成,使该类材料有效成型。(3)部分施工路段偏潮湿时,需采取排水措施,避免现场形成积水,以便给再生集料的应用创设良好的条件。(4)在再生集料施工中,需要严格控制此类材料结构层的压实厚度,最小需达到100mm,最大不超过200mm,即控制在两者之间。

  4.2拌和

  (1)有效保证再生粗集料的均匀性,以便高效拌和。设备可选用稳定土振动搅拌机,在搅拌过程中适当施加振动。为提高材料用量的准确性,在料仓处配套电子秤,精度±2%。拌和期间,振动频率不小于157rad/s。(2)加强对水泥、水各类原材料用量的监测与控制,保证材料用量的合理性。经过拌和后,用四分法缩分取样,基于实测结果灵活调整生产配合比。全面记录拌和期间的各项参数,具体涉及到材料用量、拌和时间等。含水量是重点控制指标,需以试验段施工结果为主要参考,结合实际情况做小幅度调整,保证含水量的合理性(要求该值在最佳含水量的±2%以内)。

  4.3运输

  综合考虑运距、材料生产能力、现场摊铺速度,确定合适的运输车辆,保证数量的合理性。装料前,先仔细清理车厢,避免杂物附着;按照“品”字形的方式分多次有序装料,而后采取覆盖措施,一方面,避免外界环境因素影响材料的质量;另一方面,避免因材料洒落,导致运输道路受污染。运输期间,车辆尽可能保持匀速运行状态,不可急刹车或猛烈调头,否则易导致混合料离析。对比分析材料的初凝时间、容许延迟时间,取其中的较短者作为施工控制时间。对于运输时间超出许可值的水泥稳定级配集料,不具备使用的价值,应视为废料处理。

  4.4摊铺

  (1)机械摊铺,速度控制在1.0~2.5m/min,尽可能做到匀速摊铺,同时遵循连续性原则,非必要不中断。螺旋分料器持续旋转送料,具体的转动速度根据摊铺速度而定,保证两项参数的均衡性。两侧边缘处必须有足够的混合料,因此,在布料时需予以充分关注。摊铺机自带自动找平装置,结合前期已经设置到位的两侧基准控制线,精细化找平。松铺系数以1.25~1.40较为合适,若采取人工摊铺的方法,可适当增加,即1.40~1.50。(2)道路幅宽较大时,安排两台摊铺机,实施梯队联合作业的模式,前后距离控制在5~10m,各自按照特定的速度匀速运行。若由于现场条件限制不具备应用平地机的条件时,可调整为人工挂线找平的方法。加强对各层松铺厚度的检测与控制,要求层厚保持一致。整形阶段,适当将高处的集料刮出路外,同时,不可出现粗、细集料离析问题。经过整形后,保证被处理的区域可形成工程要求的坡度和路拱,且各部位的接缝必须有足够的平整性。经过摊铺后,加强防护,禁止除压路机外的任何机械设备进入现场,否则将影响施工效果。

  4.5碾压

  再生集料的碾压作业方案见表1。(1)压路机操作人员严格听从指挥,合理操作压路机,禁止在正碾压或已经结束的路段掉头、急刹车,否则会破坏表面的完整性。碾压前,根据摊铺情况适量洒水;碾压期间,需要密切关注水泥稳定再生集料的表面状态,应保持湿润,否则需适时补洒。(2)碾压期间若遇到起皮、松散问题,及时翻开并拌和。在水泥初凝前将碾压工作落实到位,要求平整度、压实度均满足要求。碾压结束前,用平地机终平,要求路拱和超高均满足要求。视现场情况适度整平,形成满足施工要求的坡度和路拱,施工路段的各接缝部位必须具有顺直、平整的特点。针对检查井,以及各类构筑物的周边区域,为保证设施的完整性,可用小型机械夯击。局部低洼时,不再额外安排找补,而是在下一层施工时择机处理。

  4.6施工缝的处理

  (1)经过碾压处理后,检查碾压段的末端,掌握具体的平整度、厚度数据。检查工具可选用3m直尺,由专员操作。在末端垂直路中线拉线,以此为基准,安排专门的施工人员刨除末端的集料,设置为垂直面,确认无误后,覆盖塑料薄膜。(2)二次施工前,做好各项准备工作:以洒水的方式润湿上一次切成的立茬部位,待该处保持湿润后,刷水泥素浆;在前述基础上,用适量水泥稳定再生级配集料修整,直至该处保持平整、顺直的状态为止。4.7养护经过对底基层、基层的碾压处理后,安排质量检查,若无误则及时进入养护环节。养护时间至少为7d,具体根据现场气候条件而定。养护过程中适当洒水,使再生集料表面保持湿润,加强现场管理,封闭交通,任何无关设备均不可入场。

  5结语

  综上所述,以合理的方法利用建筑垃圾进行道路基层施工后,可起到保护环境、减少资源浪费、提高经济效益等多重作用,但其应用要点较多,需要保证各处细节的施工质量,工程人员必须有效把控。

  参考文献:

  [1]黄春晖,张喆,钱若霖.建筑垃圾再生料在路基施工中的应用[J].粘接,2021,47(8):5.

  [2]樊兴华,薛振华.建筑垃圾再生骨料路用性能研究[J].粘接,2020,43(9):6.

  [3]虞磊,刘卫东,钱耀丽,等.建筑垃圾再生集料作为道路基层材料的性能研究[J].中国水运:下半月,2020(3):3.

  《建筑垃圾再生材料在道路基层中应用》来源于《散装水泥》作者:郭慧敏.2022,(03)

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