白龍威,涂亮亮,江 建,蔡文科
(1.深圳市市政工程總公司,深圳 518000;2.深圳市特區(qū)建工集團(tuán)有限公司,深圳 518034)
深圳市羅湖棚戶區(qū)改造項(xiàng)目有將近130萬m2建筑物拆除,將產(chǎn)生大量的建筑廢棄物。建筑廢棄物經(jīng)過破碎、篩分加工的建筑廢棄物再生料,棱角多、表面粗糙,不同來源的建筑廢棄物組分也各不相同,再加上破碎過程中因損傷累積造成大量的微裂紋。與天然巖石集料相比,再生集料自身存在孔隙率大、吸水率高、堆積密度小、壓碎值高等特點(diǎn)[1-3]。因此,有必要根據(jù)建筑廢棄物的組成特點(diǎn),開展建筑廢棄物各組成材料的力學(xué)性能試驗(yàn)、配合比設(shè)計(jì)及施工工藝研究,使其能滿足再生水穩(wěn)層的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。
再生水泥穩(wěn)定碎石是一種半剛性基層材料,具有整體性好、強(qiáng)度高、透水性小的特點(diǎn)[4,5]。水泥穩(wěn)定碎石混合料中利用建筑廢棄物再生石料,能節(jié)約大量的材料,節(jié)約工程投資,減少新石料的開采,保護(hù)環(huán)境,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1.1.1 再生料級配
取代表性的再生集料樣品進(jìn)行篩分,其級配如表1所示??梢钥闯鋈龣n再生集料的級配基本符合《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20—2015)中的要求。
表1 建筑廢棄物再生集料的篩分結(jié)果
1.1.2 再生粗集料物理性能
對再生粗骨料取樣進(jìn)行主要性能指標(biāo)檢測,結(jié)果如表2所示。從表2可以看出,再生粗骨料主要性能指標(biāo)滿足《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F30—2014)中對再生粗集料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。
表2 建筑廢棄物再生粗骨料的物理性能
1.1.3 再生細(xì)集料物理性能
細(xì)集料的砂當(dāng)量是反映細(xì)集料中所含的土或雜質(zhì)的含量,以評定集料的潔凈程度[6,7]。對再生細(xì)集料進(jìn)行多次取樣試驗(yàn)檢測,砂當(dāng)量平均值為64%。
取代表性樣品,烘干后過0.5 mm篩網(wǎng),采用聯(lián)合測定儀測定塑性指數(shù),再生細(xì)集料液限為28.4%,塑限為21.5%,塑性指數(shù)為6.9%。因此再生細(xì)集料屬于低液限砂性土。
1.1.4 污染性檢測
為避免建筑廢棄物再生利用過程中造成二次污染的問題,取代表性再生粗細(xì)集料送有資質(zhì)的單位進(jìn)行污染性指標(biāo)檢測,結(jié)果如表3所示??梢钥闯龈黜?xiàng)指標(biāo)檢測結(jié)果符合國家規(guī)范的要求。
表3 建筑廢棄物再生集料的污染性檢測
依據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20—2015)的要求,底基層分別采用3%、4%、5%三個(gè)不同的水泥劑量,基層分別采用6%、7%、8%三個(gè)不同的水泥劑量,分別進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
2.1.1 混合料級配
結(jié)合實(shí)體工程設(shè)計(jì)圖紙對混合料級配的要求,基層、底基層采用同一個(gè)級配標(biāo)準(zhǔn),其級配如表4所示。
表4 再生水穩(wěn)混合料級配
2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)及強(qiáng)度試驗(yàn)
采用重型擊實(shí)法,擊實(shí)筒的規(guī)格為φ152×120 mm,擊實(shí)層數(shù)3層,錘擊次數(shù)為98次/層。對以上各種配合比例配料后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn),由平行試驗(yàn)得出最大干密度和最佳含水量。
根據(jù)確定的最佳含水量和最大干密度,拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料,并按96%壓實(shí)度成型無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件。在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)6 d、浸水1 d后,進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測。再生水泥穩(wěn)定碎石擊實(shí)及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。從表5可以看出,隨著水泥劑量的增大,試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大,滿足現(xiàn)行規(guī)范二級及二級以下公路重交通條件下對水泥穩(wěn)定材料強(qiáng)度的要求。
表5 再生水穩(wěn)混合料最大干密度和最佳含水率及無側(cè)限強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
2.1.3 收縮性試驗(yàn)
水泥穩(wěn)定碎石的收縮裂縫不僅降低基層的剛度和結(jié)板性,還容易將裂縫反射到面層致使路面開裂,影響行車速度和安全,降低路面的使用性能[8,9]?;诖?,在水泥劑量為6%,壓實(shí)度分別為93%和96%,采用天然集料和再生集料成型試件進(jìn)行收縮性試驗(yàn),分別在20 ℃恒溫水、20 ℃室內(nèi)及空氣三種環(huán)境下養(yǎng)生7 d,讀取百分表的讀數(shù),對比試件收縮率的大小,見表6。
表6 天然集料與再生集料成型試件的收縮性試驗(yàn)對比
試驗(yàn)結(jié)果表明,再生混合料的最佳含水率大,其干縮性和失水率也大。與天然集料對比,再生料的收縮率稍大。因此,在混合料生產(chǎn)攤鋪壓實(shí)成型后及時(shí)用透水土工布覆蓋,充分灑水保濕養(yǎng)生,避免再生混合料底基層、基層出現(xiàn)收縮裂縫。
1)拌和站生產(chǎn)控制。拌合前測定各檔集料的含水率,并根據(jù)設(shè)計(jì)配合比、混合料的最佳含水率及集料的實(shí)際含水率,計(jì)算確定混合料中各檔集料、水泥及水的準(zhǔn)確施工配合比。
2)水泥劑量控制。按規(guī)范規(guī)定的頻率(每2 000 m21次)進(jìn)行水泥劑量檢測,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整。水泥劑量采用EDTA滴定法進(jìn)行檢測。
3)級配控制。為確定級配是否符合要求,生產(chǎn)過程中每2 000 m3取樣兩個(gè),篩分其顆粒級配。檢查其是否與設(shè)計(jì)配合比的級配基本吻合,是否符合規(guī)范的要求,如有異常及時(shí)調(diào)整。
4)強(qiáng)度控制。按出料頻率取樣制作無側(cè)限試件,并檢測其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。
3.2.1 運(yùn)輸與攤鋪質(zhì)量保證措施
1)再生水穩(wěn)料用自卸汽車運(yùn)輸,裝料時(shí)采用防離析措施,不可裝料太滿。運(yùn)輸車輛用彩條布或帆布覆蓋好,以減少運(yùn)輸過程中的水分損失。根據(jù)當(dāng)天的氣溫、運(yùn)輸距離適當(dāng)調(diào)整拌和過程中的加水量,以混合料不沾皮帶為宜,保證混合料的含水率接近最佳含水率。
2)針對再生水穩(wěn)混合料,攤鋪過程中,攤鋪機(jī)后面設(shè)專人消除粗、細(xì)集料離析現(xiàn)象,特別注意鏟除局部粗集料離析,并添加均勻的混合料拌勻填補(bǔ)。
3)機(jī)械攤鋪時(shí)控制好攤鋪速度,保證攤鋪勻速穩(wěn)定,無明顯離析;人工攤鋪時(shí)控制攤鋪時(shí)間,盡快攤鋪、碾壓完成。控制好養(yǎng)生過程,及時(shí)灑水、及時(shí)覆蓋養(yǎng)生。
4)壓路機(jī)嚴(yán)禁在完成的或正在碾壓的路段上掉頭或緊急制動(dòng),以保證結(jié)構(gòu)層不受破壞。
3.2.2 現(xiàn)場檢測
1)壓實(shí)度?,F(xiàn)場壓實(shí)度檢測選用灌沙法。
2)芯樣完整性。水泥穩(wěn)定碎石鉆芯法是反映水泥穩(wěn)定碎石類結(jié)構(gòu)層是否形成良好的板體性最直接的方法[10]。一般判定方法如下:芯樣完整,B≥80%;芯樣半完整,B<80%且B>60%;芯樣非完整,B≤60%。
芯樣的完整性和混合料級配中粗細(xì)集料的搭配有關(guān)系。粗集料的比率大可以在一定程度上提高無側(cè)限強(qiáng)度,但對芯樣的完整性有一定的影響;再生料生產(chǎn)要注意最大粒徑,最大粒徑控制在26.5 mm能提高芯樣完整性。
3)彎沉。彎沉是指道路路面或路基表面在局部荷載作用下的垂直變形,是反映道路整體抗壓強(qiáng)度的綜合指標(biāo)。
a.建筑廢棄物再生集料具有表面孔隙多、密度小、吸水率大、強(qiáng)度低、壓碎值稍大等特點(diǎn),使再生水穩(wěn)混合料最大干密度相對較低,最佳含水率高。
b.隨著水泥劑量的增大,再生水穩(wěn)混合料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大。這是由于水泥作為膠結(jié)材料,水化后形成強(qiáng)度。水泥含量越多,膠結(jié)能力越強(qiáng),且水泥砂漿還可以修復(fù)再生集料表面的微裂紋,增加集料本身的強(qiáng)度。
c.建筑廢棄物再生集料干縮性比天然集料稍大,在施工過程中采取保水養(yǎng)生措施可以有效控制收縮裂縫的產(chǎn)生。