趙琳娜

(西安公路研究院，陜西 西安 710065)

0 引 言

隨著城市建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)產(chǎn)生的建筑垃圾總量與日俱增。目前，建筑垃圾的數(shù)量達(dá)到了垃圾總量的30%～40%，預(yù)計(jì)到2025年，中國建筑垃圾新增數(shù)量將會超過60億t。陜西平均每年產(chǎn)生的建筑垃圾達(dá)6 000萬t，從西安市城市發(fā)展規(guī)劃、房地產(chǎn)投資、城中村改造計(jì)劃等方面分析，預(yù)計(jì)建筑垃圾的數(shù)量在未來3～5年還會呈現(xiàn)增長趨勢。數(shù)量如此龐大的建筑垃圾，已經(jīng)嚴(yán)重影響了人類的生活環(huán)境。在土地資源緊張和環(huán)境保護(hù)意識強(qiáng)化的今天，建筑垃圾的資源化和無害化處理，已成為中國亟需解決的重大問題。

公路施工過程中收集的表土資源有限，多數(shù)用于取、棄土場的復(fù)耕。綠化施工回填的種植土需要從其他地方獲取，這一方面破壞了取土點(diǎn)的生態(tài)環(huán)境，增加了土地負(fù)擔(dān)，另一方面若種植土不符合綠化土壤的標(biāo)準(zhǔn)要求，還需對土壤進(jìn)行有機(jī)改良及修復(fù)，無疑增加了綠化施工成本。前期研究表明，建筑垃圾再生骨料具有良好的換填基質(zhì)性能，能夠改善土壤板結(jié)，提高土壤的透氣性、蓄水性，同時(shí)節(jié)約大量的用土量。因此，綜合利用建筑垃圾是解決公路地材短缺的一種有效途徑，研究建筑垃圾在公路交通領(lǐng)域內(nèi)的綜合利用顯得尤為必要[1-2]。

1 建筑垃圾再生骨料的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 建筑垃圾危害

城市垃圾常規(guī)的處理方式主要為露天堆放或填埋。堆放建筑垃圾需要土地，填埋也需要，會造成資源的浪費(fèi)。

城市中垃圾消納場需要大量的土地資源，垃圾與人爭地的現(xiàn)象已到了相當(dāng)嚴(yán)重的地步。大多數(shù)城市已經(jīng)陷入垃圾的包圍之中，垃圾侵占的土地面積多達(dá)5億多平方米，形成城市文明與城外垃圾圍城的不和諧現(xiàn)狀，直接影響了城市景觀。然而，這些垃圾中含有大量可被再生利用的資源，可以將其應(yīng)用到新的工程建設(shè)中[3]。

1.2 再生骨料應(yīng)用現(xiàn)狀

建筑垃圾主要成分是混凝土塊、磚塊及渣土等，這些材料具有良好的強(qiáng)度、硬度、吸水性和保水性。

中國早期建筑垃圾的處理方式主要為：不經(jīng)任何處理直接送到填埋場，采用露天堆放或填埋的方式進(jìn)行處理。

美國、日本、韓國等國和歐洲地區(qū)發(fā)達(dá)國家對建筑垃圾再生骨料的利用處于成熟階段，而且對其利用的層次也相對較高。目前該領(lǐng)域的研究主要集中在對再生骨料和再生混凝土基本性能的研究，而直接作為路基填料應(yīng)用的研究相對較少[4]。

由于中國在建筑垃圾利用方面的研究開展較晚，且拆遷的建筑物大多為磚混結(jié)構(gòu)，建筑垃圾組成復(fù)雜，與國外的建筑垃圾相比有明顯的不同，造成建筑垃圾利用率到目前還不足5%。以往建筑垃圾大多應(yīng)用到道路地基處理、路基填筑、再生磚中，少量用于低標(biāo)號混凝土和路面基層中[5]。

建筑垃圾再生骨料在園林景觀上也得到了廣泛應(yīng)用。沈陽建筑大學(xué)杜杰港和郝燕等開展了建筑垃圾在園林景觀上的綜合利用，主要研究用于園林景觀建筑材料、建筑垃圾再生骨料假山造景等。河北工業(yè)大學(xué)梁靜開展了建筑垃圾在城市公園景觀設(shè)計(jì)中的再利用研究，研究了建筑垃圾再生骨料應(yīng)用中植物的選擇和搭配，研究成果在石家莊的公園建設(shè)中得到了應(yīng)用，取得了良好的效果[6-7]。

2 建筑垃圾再生骨料飽水特性研究

2.1 建筑垃圾吸水性能

本文通過研究建筑垃圾再生骨料(0～5 mm)和天然砂(粗砂)的吸水試驗(yàn)，分析建筑垃圾再生骨料的吸水性能。吸水率試驗(yàn)方法參照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 52—2006)。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同材料吸水率試驗(yàn)結(jié)果

吸水率試驗(yàn)結(jié)果表明。

(1)天然砂的1 h和24 h吸水率無變化，均為0.3%。

(2)再生骨料的1 h吸水率平均值為14.1%，24 h吸水率平均值為15.2%。

(3)再生骨料的吸水率約為天然砂的140～150倍，可見采用再生骨料代替天然砂，按照一定的比例與素土混合后，用于綠化種植土層之下將有利于為植物儲存一定的水分，保證植物在旱季或下次灌溉期間擁有足夠存活的水。

2.2 建筑垃圾蓄水性能

蓄水系數(shù)試驗(yàn)采用方形盛裝器具盒，底部鏤空，以便于水分下滲；噴水器具采用按壓式手持噴水器；另配秒表、電子秤、刻度尺等。

試驗(yàn)開始后，將篩取好的自然飽和面干骨料按試驗(yàn)高度要求裝入盛料箱中，稱量所裝取骨料的質(zhì)量，然后往箱中噴水，同時(shí)使用秒表計(jì)時(shí)。加水方式如下：1 min加水(采用按壓噴水，5 s·次-1，共計(jì)12次)，2 min靜置(以利于骨料充分蓄水)，依次循環(huán)，直至盛料箱底部出現(xiàn)第1滴滲水，試驗(yàn)結(jié)束。蓄水系數(shù)為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)所消耗的水與骨料的質(zhì)量比。

試驗(yàn)研究建筑垃圾再生骨料(0～5 mm)和天然砂(粗砂)的蓄水系數(shù)，結(jié)果見表2。

表2 不同材料蓄水系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

吸水率試驗(yàn)結(jié)果表明以下幾點(diǎn)。

(1)不同材料具有不同的蓄水系數(shù)。

(2)建筑垃圾再生骨料的蓄水系數(shù)是天然砂的2倍。這主要是由于，建筑垃圾再生骨料中包含了磚塊、混凝土塊和砂漿塊，這些材料表面粗糙，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，內(nèi)部空隙較大，為水分的儲存提供了空間。因此，再生骨料的蓄水系數(shù)優(yōu)于天然砂。

3 建筑垃圾再生骨料換填介質(zhì)的持水特性

對素土、土和天然砂體積比為1∶1、土和再生骨料體積比為1∶1的3種介質(zhì)進(jìn)行持水性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法參照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40—2007)。不同介質(zhì)最大持水量的試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同介質(zhì)最大持水量的試驗(yàn)結(jié)果

不同介質(zhì)持水性能試驗(yàn)結(jié)果表明以下幾點(diǎn)。

(1)不同材料具有不同的持水性能。

(2)通過對3種介質(zhì)持水性能的比較發(fā)現(xiàn)，土與再生骨料混合的介質(zhì)持水性能優(yōu)于土與天然砂的混合介質(zhì)和素土。因此，建筑垃圾再生骨料與素土混合后的介質(zhì)更加有利于水分的滲透和保持。

(3)植物生長介質(zhì)的飽和速率越大更說明其能在越短時(shí)間內(nèi)達(dá)到飽和，換填介質(zhì)頂面多余的水量能夠更快排走，避免綠植長時(shí)間被浸泡，有利于植物生長。

4 結(jié) 語

(1)表面粗糙、內(nèi)部較大的空隙為建筑垃圾再生骨料儲存水分提供了空間，建筑垃圾再生骨料的蓄水性能優(yōu)于天然砂。

(2)建筑垃圾再生骨料與素土混合后的介質(zhì)持水性能優(yōu)于素土及其與天然砂的混合介質(zhì)，可使植物生長介質(zhì)頂面多余的水很快排走，避免綠植被長時(shí)間浸泡，同時(shí)為植物生長提供水分，有利于植物生長。

(3)建筑垃圾再生材料應(yīng)用到道路立交區(qū)綠化土壤中，可以增加雨水在土壤中的入滲率和儲存時(shí)間，從而改善植物的生長環(huán)境，增加植物的存活率，為建設(shè)節(jié)能減排和節(jié)約型社會提供技術(shù)支撐。