废弃混凝土在公路建设中的应用

时间：2024-08-31

尹江华

（河北省高速公路青银管理处，河北石家庄 050031）

1 研究背景

随着城市公共与民用建筑及市政设施的更新、改造和建设，在建设过程中，大量旧建筑物被拆除，从而产生大量的建筑垃圾。根据有关资料，经过对砖混结构、全现浇结构和框架结构等建筑的施工材料损耗的粗略估计，每万平方米建筑的施工过程中，仅建筑废渣就会产生500～600t，若据此测算，我国每年仅施工建设所产生和排出的建筑废渣就有4000万t。显然，废弃混凝土的排放量随着经济水平的提高在稳步增长，我国的状况也是如此。

以河南省郑州市为例，近几年的统计数据表明，市区年拆迁面积在100万m2左右。随着城市化进程的加快，废弃混凝土的产量也会逐年增加，同时商品混凝土的需求也会进一步加大。目前该市C10、C15混凝土年需求量为3～4万m3，C20、C25混凝土年需求量为7～9万m3，C30、C35混凝土年需求量为70万m3左右。因此，根据上述再生混凝土的良好性能，如果用再生混凝土取代C35以下的商品混凝土，将会取得较好的经济和社会效益。

因此，在建筑废弃物回收再利用当中，解决占绝大多数的废弃混凝土至关重要。现在处理废弃混凝土的办法：一是运往郊外掩埋，占用和侵吞大量农业耕地；二是运往河道倾倒，影响汛期行洪，这些都带来了一定的不利影响。另外，清运废弃混凝土还要支付一定的运输费用，占用耕地也要支付垃圾处理费用。如果能将这些废旧混凝土冲洗破碎，加工成废旧混凝土骨料（Waste Concrete Aggregate），简称WCA，用它代替砂石料拌制混凝土，作为建筑建材业的原料用到新的建筑工程上，或者用于墙体材料和预制构件，进行资源再利用，就能从根本上解决废旧混凝土的处理问题。

2 废弃混凝土的开发利用

废弃混凝土的开发利用既应满足相关规范的技术要求，又要体现实用、有效、简便的原则。废弃混凝土在道路建设中再利用的途径见图1。

图1 废弃混凝土的利用

如果研究的结果能够满足相关技术要求，那么当旧混凝土仅部分替代普通的路用材料时，则完全有可能达到更好的应用效果。概括起来，无论以什么方式利用旧混凝土，最终都要尽可能做到技术有保证、质量满足规范要求、施工简单易行的目的，从而能够使这项研究成果具有实用性，为今后的实际应用奠定良好的基础。

要提高再生混凝土强度，就要从原材料配合比上考虑，一是采用高效减水剂，降低水灰比；二是采用高标号水泥，并适当增大水泥用量，提高水泥浆的胶结作用；三是掺用高活性超细矿物质掺合料，缩小水泥浆中空隙，改善混凝土的工作性和耐久性；四是利用塑化剂来提高再生骨料混凝土的强度。

再生混凝土的抗压强度，完全可以满足工程建设要求，目前广泛应用于道路建设中的路基、路面、路面砖和马牙砖等工程；在建筑工程中主要用于基础垫层、底板、台子、填充墙和非结构构件等抗压度要求不是很高的部位。由于对再生混凝土的耐久性还没有作深入的研究，因此，再生骨料混凝土还没有用于房屋结构中柱、梁、板等重要部位或构件。若采用加热、摩擦技术生产的再生混凝土骨料，其质量与天骨料具有同样功能，以此骨料所形成的再生混凝土完全可以用于建筑工程中梁、板、柱等重要受力构件。

再生混凝土在国外已成功应用于实际公路工程中。在德国的下萨克森州有一条双层混凝土的公路工程中采用了再生骨料混凝土，该混凝土路面总厚度260mm，底层190mm厚混凝土采用再生混凝土；面层70mm厚混凝土采用天然集料配制的混凝土。底层再生集料的组成粒径如下：0～2mm占30%，10～20mm占30%，20～36mm占6%，水泥用量350kg/m3，混凝土容重2 310kg/m3，抗压强度48.9～63.9MPa。此后又应用于一单层混凝土公路路面，其再生集料组成粒径如下：0～2mm占27%，2～8mm占10%，8～16mm占28%，16～22mm占35%，水泥用量350kg/m3,混凝土容重2 373kg/m3，抗压强度50.5～54.9MPa。

在国内河南开封地区开兰路改建工程和国道310线过境改线工程中，分别铺筑一段无机结合料稳定再生集料基层和再生水泥混凝土路面试验路段。其中开兰路试验路是在不同路段采用6cm沥青混凝土下15cm水泥稳定再生集料和15cm二灰稳定再生集料基层两种形式。310线采用在15cm二灰碎石基层上加铺24cm再生混凝土，路面施工时全部按照普通道路施工操作方法，而无需采用特殊手段，经过数年的通车使用，目前使用状况正常，与相邻其他路段对比，没有什么区别。

弯沉检测结果表明：试验路段与普通生产路段没有本质上的差别，均满足设计弯沉的要求。并且随着通车使用还有所降低，符合半刚性基层的一般通性。对于再生水泥混凝土无论是抗压强度还是抗折强度也都满足研究过程中所提的设计要求。可见，废弃混凝土在道路改建过程中的再利用具有良好的可操作性。