杨盼盼
（南京工业大学浦江学院，江苏 南京 211134）
随着我国城市化进程迅速发展，每年产生数亿吨的建筑垃圾。据统计“，十三五”末我国的建筑垃圾总量已经超过20亿吨，不仅造成资源浪费，而且污染环境，带来严重的安全隐患。相比发达国家，我国的建筑垃圾资源化率较低。近年来，我国在推动建筑垃圾的减量化、资源化和再利用方面作了很多的工作，随着政府鼓励资金的不断投入和建筑垃圾回收技术水平的提高，目前建筑垃圾的资源化已进入快速发展阶段，成为国家生态文明建设的一部分。
我国于2020年5月新颁布的《住房和城乡建设部关于推进建筑垃圾减量化的指导意见》中指出，各地区建筑垃圾减量化工作机制已初步建立，目标是2025年底实现新建建筑施工现场垃圾（不包括工程渣土、工程泥浆）排放量每万平方米不超过300t，装备式建筑施工现场垃圾排放量每万平方米不超过200t。政府通过多项规范性文件指导建筑垃圾的合理处理[1]。因此，如何快速、有效地处理建筑垃圾将会成为科学研究的一个重要领域。本文仅就建筑垃圾再生骨料用于道路建设的适用性和技术要求进行分析。
1.1 传统分类
《建筑垃圾处理技术标准》中将建筑垃圾定义为工程渣土、工程泥浆、工程垃圾、拆除垃圾和装修垃圾等的总称。包括新建、扩建、改建和拆除各类建筑物、构筑物、管网等以及居民装饰装修房屋过程中所产生的弃土、弃料及其他废弃物，不包括经检验、鉴定为危险废物的建筑垃圾。其中工程渣土、工程泥浆、工程垃圾和拆除垃圾优先就地利用。这个分类方式是基于建筑垃圾的产生来源。因不同建筑垃圾的物理化学及力学性能差异较大，若要提高建筑垃圾的资源化再用率，需要进一步精细化分类，才能做到各得其用，充分发挥出建筑垃圾的最大价值。
1.2 精细化分类
建筑垃圾中70%是拆除垃圾，拆除垃圾按来源不同，分为建筑拆除垃圾和道路拆除垃圾。建筑拆除垃圾的种类较多，根据其特点和资源化再利用的处理方式不同，先采用人工和机械进行初步分选，分拣出拆除建筑垃圾中的钢筋、木材、塑料、玻璃等不符合处置工艺要求的材料，进行回收改造、回炉生产等处理方式，剩余90%的是废砖、废混凝土、废石块等化学性质稳定的材料，可粉碎生产再生建筑材料，或作为部分骨料用于道路路基、基层结构的回填，实现资源化再用。
剩余的建筑垃圾主要是工程建设中产生的泥浆、渣土、弃土、弃料等，这部分垃圾仍然可以资源再用，工程泥浆和渣土可用于景观项目、垃圾处理场所等基础的回填，弃土弃料还用于道路路基的回填。建筑垃圾的精细化分类及处理见表1。
表1 建筑垃圾的精细化分类及处理
2.1 应用现状
我国对建筑垃圾的管理起步较晚，始于20世纪80年代末90年代初，但近些年来，我国已有企业和高校科研人员对建筑垃圾资源化再用开展了许多探索性的研究，并取得了较好的工程应用成果。例如颁布实施了相关的行业标准《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》（JC/T 2281-2014）、《建筑垃圾处理技术标准》（CJJ/T 2019）等。康美琪等人研究了混凝土再生骨料和天然骨料的性能试验对比，通过调整配合比将资源利用最大化，实现再生骨料应用于路基路面中的可行性[2]。皇朝广研究了以不同掺量的建筑废弃混凝土再生集料进行透水混凝土的组合设计，其路用性能优于天然集料[3]。我国具有较多的建筑垃圾再生骨料应用于道路路基和基层结构的工程应用案例，但大掺量地用于沥青面层还具有一定的局限性，目前还未得到有效推广应用。
2.2 适用性分析
建筑垃圾中90%以上的成分是废砖、废混凝土、废石块、泥土等无污染的材料，且这部分材料性能稳定，具有良好的强度、硬度、耐磨性、抗冻性和耐水性，其性能优于黏土、粉土等其他道路材料，因此，建筑垃圾在道路工程上的再生利用具有重要意义。因建筑垃圾在道路工程中应用化程度较高，通过建筑垃圾再生骨料技术指标的控制和优化可进一步扩大应用范围。经试验研究，在一定的掺量下可满足道路各结构层的技术指标要求，而且减少新料的使用，节约资源减少污染，降低工程造价。
（1）建筑垃圾再生骨料在道路路基、基层的应用分析。
建筑垃圾再生骨料与天然集料相比，具有压碎值大、孔隙率高、吸水性大的特点，这些特性会影响混合料的性质，因此，具体的掺量和所用结构部位需要根据试验结果分析。使用时要将废砖块和废混凝土块分为两部分，由于破碎后的废混凝土其强度满足各级道路基层材料要求，因此不考虑混凝土的掺量。当加入一定量的砖块后，因磨碎后产生粉料较多，骨料整体强度会有所下降，随着砖块添加量的不断增加，骨料整体强度也会不断降低，直至不能满足道路底基层回填材料的强度要求，因此在工程应用中需要根据试验确定废砖的掺加比例，这也是在建筑垃圾精细化分类中将其单独筛选的原因。
（2）建筑垃圾再生骨料在沥青路面面层中的应用分析。
在我国建筑垃圾分类技术中，经常将废砖和废混凝土块一起粉碎成再生骨料，其中废混凝土约占50%～70%，废砖约占10%～30%。由于废砖的表观密度和坚固性比废混凝土要小，且废砖的吸水性较强，粉料较多，生产沥青混凝土所用再生骨料时，会降低沥青与再生骨料的黏附性，因此导致再生沥青混合料的水稳定性较差，降低了建筑垃圾再生骨料在沥青面层的适用性。贾艳东[4]等人研究了再生砖骨料沥青混合料性能，其试验结果表明当沥青用量为5%时，再生砖骨料沥青混合料可用于承载能力不强的人行道、广场、农村道路等的沥青面层，但不能用于高等级道路的沥青面层。朱朴[5]研究了采用建筑垃圾中的混凝土和石灰砖混合作为沥青混合料中的粗骨料，通过马歇尔试验指标确定了40%的垃圾替代率具有较好的路用性能。
因此，如果将建筑垃圾中的废砖和废混凝土块进行分离，只采用废混凝土块生产再生骨料，通过再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等相关性能试验，可提高建筑垃圾再生骨料在沥青路面面层中的应用价值。
从材料设计和施工控制两个方面分别研究建筑垃圾再生骨料在道路路基、基层/底基层中的适用性，提出具体控制指标和要求，提高其在道路工程中应用价值的最大化。
3.1 材料设计指标
路基部分承受路面结构传递的车辆荷载，因此路基需要具备较强的稳定性和承载力要求，其应力应变特性对路面结构的稳定性具有重要影响。道路路基主要是土路基，而土在外力的作用下，易发生压缩变形和剪切变形，导致路基结构破坏。按照规范要求，材料设计方面，路基材料需满足路基强度和弹性模量的要求，其中路基强度是以CBR值评价路基土基材料承载能力的指标，路基材料的CBR强度值需满足设计要求。
选择合格的土和建筑垃圾再生骨料作为路基填料，按不同的比例制作试件测定其CBR值，并根据击实试验方法确定相应的最大干密度和最佳含水量，试验结果见表2。
表2 掺加建筑垃圾再生骨料的路基CBR试验结果
通过试验结果可知，掺入建筑垃圾再生骨料后，路基填料的CBR值明显提高，可以满足《公路路基设计规范》和《城市道路路基设计规范》中对路床填料最小强度的要求。且随着再生骨料掺量的提高，填料的最大干密度减小，最佳含水量增大，因为再生骨料的孔隙率较大，且在粉碎过程中有些许粉料，增加了其吸水率，从而影响路基的强度、渗水性、耐久性等性能。经过试验研究，再生骨料的吸水率是天然骨料的3～8倍[2]。因此，当采用建筑垃圾再生骨料作为路基填料时，建议增加吸水率这一指标，以保证路基的整体稳定性，防止填料吸水过多造成路基的不均匀沉降过大。
结合现行规范，掺加建筑垃圾再生骨料的路基填料技术指标要求见表3。
表3 掺加建筑垃圾再生骨料的路基填料技术要求
3.2 施工控制指标
路基工程施工质量检查与验收的主控项目是压实度和弯沉，建筑垃圾再生骨料是一种强度较高的路基填筑材料，施工控制的主要项目及技术要求依据现行施工规范确定。
建筑垃圾再生骨料在道路中应用最广泛的是用于基层或底基层的回填。结合现行规范《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000），本文对再生骨料技术指标提出以下要求：
（1）含水量。建筑垃圾骨料经筛分、破碎后，可经过烘干等去除里面的水分，保证其含水量满足底基层/基层原材料的技术指标要求。若建筑垃圾骨料采用废旧混凝土块，其含水量和天然集料相差不大。
（2）颗粒级配。再生骨料的颗粒级配对水泥稳定碎石的性能影响较大，按照《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中对基层碎石的级配要求，建议再生骨料采用以下级配，见表4。
表4 基层水泥稳定再生骨料级配范围
根据目标级配范围初步确定0～6mm、6～14mm及14～26mm三档骨料的通过率，以此确定施工级配范围，同时可确定是否需要额外添加细骨料以及添加的比例。
用于底基层的建筑垃圾再生骨料的级配范围相比更宽泛，根据《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》（JCT 2281-2014）中的规定，水泥稳定再生骨料级配见表5。
表5 底基层水泥稳定再生骨料的级配范围
（3）吸水率。相比天然集料，再生骨料由于破碎过程中的机械外力所致，导致其孔隙率较大，且再生骨料表面附着有废旧砂浆，造成其吸水率较高、表观密度较低。高吸水率会影响再生水泥稳定混合料的性能，所以要控制再生骨料的吸水率，一般再生粗骨料的吸水率控制在5%以内。
（4）压碎值。《公路路面基层施工技术规范》对水泥稳定土中的碎石压碎值具有严格的要求，因为原材料的压碎值直接影响混合料的无侧限抗压强度，特别是基层需具有较强的承载能力，首先保证再生骨料的压碎值满足要求。结合规范要求和再生骨料的压碎值结果，提出以下技术要求：对于高速公路和一级公路，底基层/基层所用再生骨料的压碎值不大于35%；
二级和二级以下公路，底基层/基层所用再生骨料的压碎值不大于40%[6]。
（5）混凝土块含量。若在建筑垃圾分选过程中将废弃砖块和废弃混凝土块进行了分析，再生混凝土可直接破碎不同粒径大小的骨料用于道路基层或底基层。当加入一定量的砖块后，骨料整体强度会有所下降，随着砖块添加量的不断增加，骨料整体强度也会不断降低，直至不能满足道路底基层回填材料的强度要求。根据工程经验和试验研究，当砖块含量占建筑垃圾总量比例不超过40%时，建筑垃圾均满足道路基层/底基层的材料性能要求[7]。混凝土块的含量越大，再生骨料的强度越高，具体还要结合实际工程的试验确定最佳的混凝土块含量。
根据以上分析，结合《公路路面基层施工技术规范》和建筑垃圾再生骨料的特性，提出含水量、颗粒级配、吸水率、压碎值、混凝土块含量作为建筑垃圾再生骨料的技术指标。
建筑垃圾再生骨料通过精细化分类，将废弃砖和废弃混凝土进行分离回收再用，可以提高建筑垃圾在道路工程中的应用范围和掺配比例。通过建筑垃圾再生骨料在道路路基和基层的技术指标分析，得到以下结论：当作为路基填料时，建筑垃圾再生骨料的最小承载比CBR值、最大粒径、压碎值和吸水率作为材料技术控制指标，可提高路基的整体稳定性；
用于沥青路面的基层和底基层时，提出含水量、颗粒级配、吸水率、压碎值、混凝土块含量作为建筑垃圾再生骨料的技术指标，再生骨料在沥青面层中的掺量比例还需进一步通过试验确定。总之，建筑垃圾再生骨料在道路工程中具有较强的适用性，不仅节约资源，而且保护环境，具有较好的经济效益和社会效益。