高世强 王欢

中交路桥华南工程有限公司 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室

摘 要：集料再生是一种彻底的路面重建手段。它将拆除的旧水泥混凝土路面与拆除圬工经破碎形成再生集料(RCA)，筛分级配后，加入结合料(二灰、水泥等)拌和成为稳定土、贫混凝土及再生混凝土，根据性能再重新用于修筑基层、底基层甚至面层。柳南高速改扩建工程既有沥青路面，又有水泥路面，经历了数次小修和大中修，已经产生了大量破碎的旧水泥混凝土碎块集中堆积在沿线的弃土场，加之项目的改扩建，也会产生大量的旧水泥混凝土碎块。这些旧水泥混凝土碎块的堆积，占用大量的场地，严重影响复耕和绿化。对废弃及旧水泥混凝土加以合理再利用，则可减少开山采石，节约资源，降低能源消耗，具有良好的节能减排效果。近年来的研究与实践证明，来自废旧路面的再生集料及混凝土用于道路结构层有效而可行。

关键词：集料再生;高速改扩建;节能减排;

中国每年的高速公路改扩建施工中会产生大量的圬工废旧材料，如:拆除的圬工、废粉、废弃物、固体废旧材料等，若这些材料被乱倒、乱弃，这些废弃材料不仅占用土地，更会对环境造成长期污染。这些废旧材料中，很大一部分经加工处理后可用于道路的建设和维修养护，如何循环再利用是社会关注的焦点问题之一。将这些圬工等废弃物进行合理的再利用时，需考虑材料本身的性质以及可用工程范围。为此，在本项目改扩建过程中，开展就地利用原有旧水泥混凝土路面，圬工废弃物等，必须采取集料化再生技术处理，对大量的旧混凝土集料化，再生半刚性基层或再生混凝土，圬工工程等重新加以利用，避免重新开山采石和减少运输及场地堆放。

1 工程简介

本项目为广西柳州至南宁高速公路改扩建No.14标段，主线主要采用两侧整体式加宽扩建方案，扩建后老路的防护、排水及构造物等圬工设施均不能保留直接利用，需在扩建施工前拆除。柳南高速已经通车使用已经超过16年，经历了数次小修和大中修，已经产生了大量破碎的旧水泥混凝土碎块集中堆积在沿线的弃土场，加之即将开展的本次改扩建工程，也必然会产生大量的旧水泥混凝土碎块。这些旧水泥混凝土碎块的堆积，占用大量的场地，严重影响复耕和绿化;同时废弃的旧水泥混凝土碎块，如果加以合理再利用，又可变为宝贵的资源，减少开山采石，节约社会资源。

2 废旧混凝土及圬工在再生利用实施方案

2.1 技术研发路线

本项目可再利用旧水泥混凝土及拆除老路圬工总方量约为7.5万m3，拟用于以下施工工程:

图1 废旧砼及圬工在再生利用技术研发路线 下载原图

(1)用于软基处理、半刚性基层

本项目改扩建工程中拓宽路段需要大量的碎石、片石用以软基回填。按照弃土场的位置以及规模，选择规模较大的弃土场用于再生骨料回收利用，其余弃土场将现有的废弃水泥混凝土进行集中固定式破碎并用以软基处理工程中。

(2)用于边坡防护工程

本项目拆除产生的废弃混凝土具有较高的强度与体积稳定性，经过处理后可用于边坡防护工程中。如用在重力式挡土墙中、用在钢筋网喷浆加固工程中和截水沟、边沟等结构物中。

(3)路床填筑

添置固定式破碎筛选设备，将圬工进行粉碎、筛选归类，得到的碎石可用于水泥稳定碎石底基层、服务区停车场路面工程碎石化采用的机械设备组合，工艺流程，及破碎料的主要技术指标控制。

2.2 主要工艺流程

(1)采用带破碎锤的挖掘机将大块的路面砼解小成40cm以下的尺寸→挖掘机上料→移动鄂式破碎机粗破→移动反击破式破碎机二次破碎→装载机将破碎的料进行集中堆放。

(2)项目实施前期，由一台鄂式破碎机生产的再生集料，也是连续级配，但最大粒径达到15cm，不能满足施工要求。同时由于设备简单，无超粒径回拢装置，超粒径偏多，无法当作未筛分碎石直接用于现场施工。且破碎时设备刀头易损坏。

(3)经过科研小组现场研究探讨后对机械组合进行的大的调整，在原来单机的形式下，另外增加了一台反击式破碎机，这样前一台进行粗破，第二台进行细破，并略带整形效果，出来的混合料级配稳定，并设置38mm超粒径筛网，滤掉个别超粒径碎石。为圬工再生混合料的生产打下良好的基础。其成品料最大粒径可小于5.0cm，同时对移动破碎机的配件损伤较小，基本上每生产约3000方需更换一次刀头。破碎出集料符合最大粒级要求，主要使用的机械设备见表1。

2.3 再生集料的主要技术指标控制及结果

2016年6月刚开始生产的再生集料粒级不能满足连续级配要求，通过对喂料速度，筛网尺寸、斜度等的调整，生产的成品料经多次试验，其主要试验指标如下:

表1 主要使用机械设备汇总 下载原图

(1)压碎值为32.0左右(行业标准)，换算为国标压碎指标值为21.1%左右;最大干密度为1.88～2.05g/cm3，塑性指数为2～8之间，天然稠度为3左右，集料最大粒径小于5cm。成品料的级配为连续级配，但级配范围波动较大，其中31.5mm以上颗粒平均占10%左右，4.75mm筛网通过率约占38%～48%,0.075mm筛网通过率在5%以下。

(2)经破碎后集料颗粒级配范围有波动，但是能根据原材料性质，通过调整，保持在一定的范围内。课题组对所产集料各项指标进行多次检测，并联系总监办及中心试验室对试验结果进行复核确认，各项检测结果能符合路床用未筛分碎石要求。

表2 颗粒级配表 下载原图

(3)再生集料其它各项指标

表3 再生集料其它各项指标 下载原图

为了对圬工再生集料做全面的了解，科研小组想尽办法，对集做了进一步试验，检测表征集料强度的CBR指标，因再生集料分散破碎后小于0.075mm含量偏小，也就是说含泥量及石粉含量不高，成型CBR试件没有胶结料固结，有一定难度，我们通过改变传统试验操作方法，小心细致完成试验，对比了再生材料与级配碎石之间的区别。

通过科研小组不懈努力，最终生产出符合填筑要求的路床填筑材料，并得到监理和业主的审批。

表4 再生材料与级配碎石CBR承载比 下载原图

2.4 再生集料应用

(1)再生集料路床填筑前一天晚上对已加工的圬工再利用的未筛分碎石在后场进行拌料，然后进行后场焖料。

(2)采用网格施工法，根据每辆自卸车运输方量12m3，结合现场填筑宽度8m，设计松铺厚度23cm考虑，计算出网格的尺寸为4×13，采用白灰进行现场布置，安排专人指挥车辆。利用推土机进行初平，平地机进行精平，精平后采用全站仪测量实际松铺厚度，以控制填土高度并作为填土碾压后确定松铺系数的依据。同时，精平后测定填土的含水量，含水量控制在最佳含水量10.2±1%。

(3)精平并经含水量检测合格后，立即对路基进行静压压一遍。压实采用25T的压路机进行，碾压速度先慢后快，直线段由两边向中间，由静压到振动，由弱振到强振，纵向进退进行;碾压时，压路机的工作轮保证横向轮迹重叠1/3以上，以保证碾压完成后路基密实度的均匀性，25T压路机实际轮宽2.15m，横向接头重叠0.7～0.9m。

(4)静压1遍、振压3遍后每碾压一遍检测一次压实度，以确保合理的压实遍数。按每压实层检测2处的频率用灌砂法检测压实度。路基的边部检测按照每20m一个点检测压实度。与老路基结合部位，在碾压完成后，采用小型夯实机对边部进行补充振动夯实。

路床填筑完成后，对其外形进行整修，使之与设计图纸相符合，按设计图纸要求检查路基中心位置、宽度、纵坡、横坡及相应的标高等，各部尺寸误差满足规范要求。

3 结语

废弃水泥混凝土再生集料的回收利用是一种绿色施工技术，其实质贯彻了科学发展观思想，实现国家可持续发展，保护环境。该技术在工程中的应用考虑了国家和社会的整体利益，着眼于微观行业实施了控制。其经济效益主要包括以下几项:

(1)减少建筑垃圾的处置

与购买新料相比，废旧水泥混凝土再生项目可有效利用原有道路材料，无需消纳大量垃圾，从而减少了污染及土地占用，避免了对地下水的污染和废料堆积造成的扬尘，环保效益显著。间接减少了由于弃土场征地以及废料运输带来的费用。

(2)减少新材料购买量与开山取石

使用水泥混凝土再生料可减少了新材料的购入，同时节约大量石料资源，减少了开山取石、河道采砂等对自然环境造成的负面影响，保护了资源，社会效益显著。其次，减少了材料、废料的清运，节省费用，减轻清运过程的遗撒、噪声等环境污染。

(3)与国家发展绿色经济的目标相匹配

将再生集料用于路面结构并非仅仅是一项具体的施工技术，而是针对整个施工行业的一个革命性变革，其影响范围覆盖了我国公路改扩建整个施工过程的施工管理和技术内容。在实施效果上，会逐步显现环境污染减少、短缺资源得到有效保护和充分利用，进而为国家实现可持续高速发展和人类生存环境的有效改善做出应有贡献。

本项目利用此项研究课题，解决了项目的碎石材料紧缺问题题，并且施工建设过程中注重绿色低碳效果，将资源循环利用、节能减排、绿色环保、经济节约的理念落实于项目施工建设的各个环节。对再生集料使用部位及领域有了全新的认识，开始新的篇章。减少新石材的用量，节约自然资源，减少废料处理问题并降低相关费用，具有较高的经济性。可进一步推广到各高速公路改扩建施工项目中。

参考文献

[1] 广西柳州(鹿寨)至南宁高速公路改扩建工程设计图纸及变更文件．

[2] 广西柳州至南宁高速公路创建绿色公路实施方案(2015-2018年)．

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