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建筑渣土在市政道路路基工程中的应用研究

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[摘要]我国城市中旧城区的改造整治产生大量建筑渣土,有资料表明,拆除1m2建筑物产生0.5-1m3建筑渣土,每1万m2建筑施工过程会产生500-600t建筑渣土,目前国内外主要利用建筑渣土作为再生建筑材料和地基处理材料。利用建筑渣土作为市政道路路基填筑材料,不但可减少建筑渣土排放污染且可降低造价,具有较好的社会经济效益。1建筑渣土作为路基填料性能1.1建筑渣土主要物理特性市政道路路基多为低填,根据建筑渣土筛分试验结果,绝大多数86.39%)成分能满足市政道路路基填料粒径要求,但也存在少量(13.61%)超标颗粒。建筑渣土细料(粒径<4.75mm)与粗料(粒径>4.75mm)干质量比为Kw=0.443。建筑渣土小粒径成分偏少,细料含量也偏少。建筑渣土粗料主要由混凝土块、碎石、砖块和灰浆块等组成,各成分所占比例分别为55.67%、25.92%、13.11%和5.30%。建筑渣土粗料表干密度ρs=1.964(g/cm3)、吸水率Wx=14.6%。细料液限WL=35.4%,塑限Wp=29.0%,塑性指数

我国城市中旧城区的改造整治产生大量建筑渣土,有资料表明,拆除1m2建筑物产生0.5-1m3建筑渣土,每1万m2建筑施工过程会产生500-600t建筑渣土,目前国内外主要利用建筑渣土作为再生建筑材料和地基处理材料。利用建筑渣土作为市政道路路基填筑材料,不但可减少建筑渣土排放污染且可降低造价,具有较好的社会经济效益。
1建筑渣土作为路基填料性能
1.1建筑渣土主要物理特性
市政道路路基多为低填,根据建筑渣土筛分试验结果,绝大多数86.39%)成分能满足市政道路路基填料粒径要求,但也存在少量(13.61%)超标颗粒。建筑渣土细料(粒径<4.75mm)与粗料(粒径>4.75mm)干质量比为Kw=0.443。建筑渣土小粒径成分偏少,细料含量也偏少。建筑渣土粗料主要由混凝土块、碎石、砖块和灰浆块等组成,各成分所占比例分别为55.67%、25.92%、13.11%和5.30%。
建筑渣土粗料表干密度ρs=1.964(g/cm3)、吸水率Wx=14.6%。细料液限WL=35.4%,塑限Wp=29.0%,塑性指数Ip=6.4,建筑渣土特征含水量满足路基工程的要求。Ip=6.4<10表明建筑渣土细料主要由砂粒和粉粒成分组成,粉粒含量很少,属于砂类土。
表1建筑渣土CBR试验结果/(%)


表1为建筑渣土CBR试验结果。建筑渣土吸水率较大,略大于路基常用填料粉土和粘土,但吸水膨胀率很小,表明建筑渣土水稳定性良好。从常温25℃到60℃测得建筑渣土含水试样温度伸缩率为-0.30%,建筑渣土温度伸缩率小,热稳定性良好。
1.2建筑渣土击实特性
1.2.1细料标准击实特性
图1为建筑渣土细料标准击实曲线,显然建筑渣土细料标准击实曲线与细粒土击实曲线相似。建筑渣土细料最佳含水量和最大干密度分别为Wo=16.4%、ρdmx=1.69g/cm3。


1.2.2混合料标准击实特性
图2是不同Kw条件下建筑渣土混合料标准击实曲线和理论干密度曲线,建筑渣土混合料理论最大干密度指混合料中粗料间空隙被细料充满。图2曲线表明,建筑渣土混合料的干密度随Kw变化而有规律地变化:当Kw=0.443时,混合料实际击实干密度为1.67g/cm3,小于细料最大干密度1.69g/cm3,是混合料理论最大干密度的90.4%。显然建筑渣土天然比例
粗料多,粗料相互嵌挤,粗料间充填的细料难以压实。建筑渣土混合料的干密度ρdms、随Kw增大而增大,当Kw=1.785时,ρdms达到最大,回归得到的方程为:

当1.785≤kw≤4.184,ρdms随Kw增大而减少,且与理论最大干密度曲线变化规律一致,回归得到方程为:

1.3强度特性
表1表明建筑渣土细料、混合料强度(CBR)完全可以满足规范要求,混合料强度(CBR)比粉土、粘土CBR值高5~8倍,接近掺加低剂量石灰改善土的强度(CBR)值。
1.4压碎特性
建筑渣土粗料压碎值较低,采用预定压实度压缩试验测定建筑渣土混合料在施工过程中的压碎特性,试验结果见表2。显然作为低填市政路基工程,建筑渣土在施工过程有超过8%的粗料被压碎成细料。
表2建筑渣土混合料(Kw=0.443)压碎试验结果/%

2建筑渣土作为市政路基填筑施工
建筑渣土经过适当技术处理可以作为优质市政路基填料,依据试验结果采取以下技术措施进行处理:
(1)进行拣除或破碎,消除超标颗粒;
(2)添加细粒成分,添加量控制在细料含量1倍左右,可以增大建筑渣土的干密度,提高建筑渣土性能;
(3)采用添加水泥或石灰加水泥进行改性,以提高建筑渣土的强度;
(4)多雨区和季冻区路面应设计防水和防冻层。
建筑渣土路基填筑可采用与碎石土路基填筑基本相同的工艺进行施工。即采用分层摊铺分层碾压方法填筑,摊铺过程中进行人工拣除或破碎超标颗粒,定量摊铺外加细粒成分,洒水翻拌,宜选用重型振动压路机进行碾压,压实厚度依据压路机的能力控制在20-40cm。大规模填筑前应进行试验段施工,以确定合理的施工组织形式、施工工艺参数和质量检测方法。由于碾压过程中部分粗料发生破碎变为细料,势必改变建筑渣土的细料与粗料质量比,因此施工最佳含水量应适当增加,施工含水量按下式计算确定:

式中:Ws为建筑渣土碾压施工最佳含水量(%);a为粗料碾压压碎率(%)。
3施工质量检测
建筑渣土填筑施工应严格按试验段确定的施工工艺参数组织施工,每一层碾压工序完成后要进行压实度检测,路基工程填筑完成后要按市政道路质量检验和评定标准进行全面检测和质量评定,检测的重点是压实度和弯沉。压实度检测宜采用灌砂法,即按规范要求挖试坑,量测试坑的体积vi,将每个试坑挖出的建筑渣土进行烘干,过4.75mm方孔筛进行筛分和称重,分别得到每个试坑细料质量mxi、粗料质量mci和总的质量mi以及细料与粗料质量比kwi,该试坑的最大干密度ρdmsi根据Kwi的大小按(1)式或(2)式计算,实测干密度ρdi=mi/vi,该试坑的压实度Ki为:

4主要结论与建议
(1)经分选破碎、适当填加细粒成分等简易技术处理后的建筑渣土是优质路基填料,具有强度高,水温稳定,易于碾压等特性,完全可以满足市政道路路基常用填料要求。
(2)建筑渣土路基填筑应采用与碎石土路基填筑相同的工艺施工,施工含水量应适当增加。
(3)建筑渣土压实度检测宜采用灌砂法,根据实际的细料和粗料质量比分别计算每个试坑的最大干密度、实测干密度和压实度。
(4)建议城市设置建筑渣土集中处理场,进行建筑渣土集中分选处理,集中外加改性成分和拌和,以确保建筑渣土作为市政路基填料的质量。
(5)制定建筑渣土作为市政路基填料的质量标准。



来源:环境科学
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