废弃混凝土在城市道路中的应用.pdf

第 4 2卷第 6 期 2 0 1 5 年 6月 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n i q u e De v e l o p me n t Vo1 ． 4 2． No． 6 J u n． 2 01 5 废弃混凝土在城市道路 中的应用 沈骏 ( 浦东新 区建设 工程安全质量监督站 ， 上海2 0 0 1 2 7 ) [ 摘 要 ]浦东金桥立交对拆除的混凝土就地利用， 通过对废弃混凝土收集 、 堆置、 筛除、 破碎 、 筛分， 制备混凝 土骨料， 将废弃混凝土 应用于城市道路， 在解决废弃混凝土处置的同时， 降低了成本 ， 减少了对环境 的污染， 取得了良好的效果， 对废弃混凝土的再生利用具有一定的借鉴作用。 [ 关键词 ] 废弃混凝土 ；骨料 ；级配 ；配合 比；混凝 土再生利用 [ 中图分类号] T u 5 2 8 [ 文献标志码 ]B [ 文章编 号] 1 0 0 1 — 5 2 3 X( 2 0 1 5 ) 0 6 - 0 0 4 3 — 0 3 AP P L I C AT I ON oF WA S T E C oN C R E T E I N U R B A N R oA D S h e n J un [ Ab s t r a c t ] T h e c o n c r e t e d i s ma n t l e d f r o m J i n q i a o Ov e r p a s s i n P u d o n g Di s t r i c t wa s r e c y c l e d a n d r e u t i l i z e d o n s i t e i n t h e c o n s t r u c t i o n o f u r b a n r o a d t h r o u g h v a r i o u s p r o c e s s e s ，s u c h a s c o nc r e t e c o l l e c t i o n ，p i l i n g u p， me s h i ng ， c r a s h i n g ， s c r e e n i n g， a n d p r e p a r a t i o n o f c o n c r e t e a g g r e g a t e ， e t c ． ， n o t o n l y s o l v i n g t h e p r o b l e m o f wa s t e c o n c r e t e ， b u t a l s o r e d u c i n g t h e c o n s t r u c t i o n c o s t a n d e n vi r o n me n t p o l l ut i o n ． F a v o r a b l e e f f e c t s a r e r e a l i z e d ， p r o vi d i n g c e r t a i n r e f e r e n c e s f o r r e u t i l i z a t i o n o f wa s t e c o n c r e t e ． [ Ke y wo r d s ]wa s t e c o n c r e t e ； a g g r e g a t e ； g r a d a t i o n ； mi x i n g p r o p o r t i o n ； c o n c r e t e r e u t i l i z a t i o n 金桥立交是浦东新区重要的立体交通通道 ， 现须对旧桥及路面进行拆除重建 ，产生大量废弃 混凝土 ，通过对废弃混凝土的收集 、分类 、加工 和处理 ，使其成为道路施工中的原材料 ，变废为 宝，解决了废弃混凝土处理的难题 ，同时降低工 程施工成本 ，提高经济效益。 1 废弃混凝土的加工 1 ． 1 加 工流 程 废弃混凝土的加工处理流程见图 1 。 1 ． 2 废弃混凝 土的拆 除、破碎 和 筛分 桥梁和路面拆除后的主要成份是钢筋和混 凝土 ，另外还有部分木碎料等，木碎料和钢筋对 骨料的破碎影响较大，因此在破碎和粉碎之前 ， 要去除混在废弃混凝土中的钢筋和木屑 ，先人工 收稿日期：2 0 1 5 - 0 5 — 1 2 基金项 目：上海市城乡建设和管理委员会资助项 目 ( 沪建建管 2 01 3 — 0Ol —D 0 6) 作者简介： 沈骏 ( 1 9 6 6 一 )，男，上海人 ，工程师 ，e — m a i l ： c h e n j i a 2 0 0 1 2 4 @1 6 3 ．a o m。 I 桥、 路面 I I 废弃 昆 凝 ． 1 废弃混 凝 l 钢 筋 等杂 物 l l — — — _ H l l 拆除 I‘ I土收集 } l土 堆置 I 【拣 、 筛 除 l 二 工 I< 5~15rran ) 反 H l 匝巫 I二 二 图 1 废弃混凝土加工处 理流程 筛拣，再用机械磁性吸盘予以清除。 1 ．2 ． 1 机械拆除施工 图 2为机械破碎施工工艺。拆除主要采用 挖掘机 ，将挖斗更换成镐头机。为减少机械切割 作业量 、 减轻吊机吊运重量， 加大纵向分段长度 ， 先将桥面沥青 、两侧防撞护栏 、悬臂板拆除。桥 面沥青采用小型镐头机配合装载机挖除，小型机 械直接在桥面施工 ；两侧防撞护栏、悬臂板采用 液压剪配合镐头机拆除，并且用氧气乙炔割除连 接面的钢筋。全联梁体两侧防撞护栏、悬臂板全 第 6 期 沈骏 ：废弃混凝土在城 市道路 中的应用 第 4 2 卷 部凿除完成后，两台镐头机分别安放在中跨 ( 一 联内 )梁体的跨中两侧 ，开始破碎跨中段梁体顶 板 ，然后对称慢慢破碎两侧上腹板部分 ( 压应力 最大区域 )，随着压应力区混凝土的破碎，梁体 有效截面高度降低 ，梁体抗弯刚度下降，下缘底 板裂缝增大 ，梁体慢慢弯曲，直至跨 中断裂。立 柱采用镐头机直接破碎拆除。 图 2 机械破碎施工工艺 1 ．2 ． 2 分类 拆除后的废弃混凝土除含有钢筋、混凝土、 木屑 、砖块等杂质外，还含有一定量的渣土，须 进行分类 ，首先在拆除阶段进行分类 ，然后对杂 物用人工进行分类和挑选 ，挑出设备不能分离的 杂物。然后按使用用途进行分类堆放。 1 ． 2 -3 破碎和筛分 分离后废弃物，因块体大小不一，要加工成 规 格一致 的骨料 ，破碎是 必须 的环节 。利用鄂式 破碎机的动鄂周期运动使物料压碎，运行 3 个周 期后，混凝土废料被破碎，然后从排料 口排出。 再用反击式破碎机 ，废料通过撞击破碎转子上的 板锤破碎 ，直到物料被破碎至所需粒径 ，由出料 口排出。鄂式破碎机破碎后的颗粒，针片状颗粒 含量较多，须进行二次破碎 ，二次破碎采用反击 式破碎机 ，生产出的骨料粒形较好。同时在每段 破碎过程 中，可通过闭路流程试过大粒径的物料 返回破碎机再次破碎。然后经过筛分生产出石屑 ( < 5 ram) 、 碎石( 5～l 5 m m) 、 碎石( 1 5～2 6 ．5 mm) ， 可满足 工程需要 。 1 ． 3 制备 l -3 ． 1 骨料的选择 骨 料 规 格 分 为 3 种 ：石 屑 (<5 m m)、 碎 石 ( 5～1 5 mm)、 碎 石 ( 1 5～2 6 ．5 mm)， 石 料 的最 大 粒 径 ≤ 2 6 ． 5 m m。压 碎 值 控 制 为 1 2 ％ ～ 1 8 ％ 。 1 ．3 ．2 配合比确定 设计强度，7 d 无侧限强度控制 3～3 ． 5 MP a ， 若超过 4 ．5 MP a 则为不合格。 2 施工工艺 2 ． 1 施工准备 水泥稳定碎石层的施工除按规范验收外， 还要注意其基层强度能否承受施工水泥稳定碎石 的车辆和机械设备。土路肩的作用主要是给水泥 稳定碎石一个侧限，以代替边模 ，从而保证路缘 处的标高 、压实度 ，并且节约材料，造价低廉。 土路肩的压实厚度与水泥稳定碎石的压实厚度相 同，宽 4 0 c m，土路肩施工与水泥稳定碎石一起 施工。为方便施工期 间排水，土路肩每隔 3 5 m 开挖泄水沟。施工放样要做到准确，标示清晰。 2 ． 2拌和 水泥稳定碎石采用中心站集 中拌和方式进 行混合料生产，采用双卧轴强制连续式稳定土拌 和设备，额定生产能力分别为 3 0 0 t ／ h ，完全可以 满足工程需要。 2 ． 3 摊 铺 水泥稳定碎石层连续摊铺 ，控制摊铺速度 在 0 ． 7 ～ 1 ． 2 m／ mi n左右 。 2 ． 4碾 压 通过碾压使骨料更加密实，形成更加稳定 的基层 。 2 ．4 ． 1 碾压工作段长度 水泥稳定碎石拌和之后，水分会蒸发，可 碾性会变得越来越差。因此需根据拌合物情况 、 运输距离 、作业水平和气候条件等 ，确定碾压长 度 ，碾压长度控制在 3 5 ～ 5 5 m问。 2 ． 4 ．2 碾压过程与控制 水泥稳定碎石基层压实可分为稳压 、振动 碾压、静碾和收光 4 个阶段。 ( 1 ) 稳压。稳压是压实的第一步，起到总 体平衡作用 ，稳压 ，采用的机械不宜过重 ，为此 选用 1 2 t 双钢轮压路机稳压 1 遍 ，为避免表面损 坏 ，摊铺后一般是先进行稳定碾压 ，碾压速度控 第 4 2卷 沈骏 ：废弃混凝土在城市道路 中的应用 第 6期 制在 1 ． 5～2 k m／ h之 间。 ( 2)振动碾压。振压是水泥稳定碎石层压 实的最主要工序 ，消耗的功率也最多，为保证振 压效果 ，需选择不同性能的压路机，综合考虑压 实效率和质量 ，选用 1 6 t 和 1 8 t 的振动压路机， 碾压速度控制为 2～3 k m／ h间。 ( 3 )静压。前一步的振动碾压采用强力振 动的方式 ，其作用深度大，但往往表面密实度不 足 ，需要用静压的方式 ，本项 目采用 3 Y1 8 ／ 2 1 t ( 配重至 2 1 t )三轮压路机碾压 2 ～3 遍。静压宜 采用低频 、 高幅振压， 可大大提高基层的 “ 深层” 密实度，而表面 5 ～l O c m范围内密实度不高。 静碾的作用就是使路面基层的表层也获得高密实 度 ， 确定振压表面产生不 良影响。 静压采用低频、 高幅振压后， 可以大大提高基层的“ 深层” 密实度， 而表面 5 ～1 0 c m范围内密实度不高。静碾 的作 用就是使路面基层的表层也获得高的密实度和振 压表面产生不 良影响。静碾最好采用 1 2 ～1 8 t 的 单钢轮压路机。本项 目采用了 3 Y1 8 ／ 2 1 t ( 配重至 2 1 t ) 三轮压路机碾压 2 ～ 3 遍。 ( 4) 收光。 采用 1 6 t 胶轮压路机碾压 1 ～ 2 遍 ， 碾压速度控制为 4～6 k m／ h 。 2 ． 5 养护 水泥稳定碎石层在每一段碾压完成后 ，应 马上开始养护 ，因为用的是废弃骨料 ，其吸水率 较大 ， 综合性能比普通骨料变异大， 应加强养护 ， 养护控制在 l O d 左右。 ( 1 ) 养护开始即对水泥稳定碎石层进行覆盖。 ( 2 ) 第 2 ～ 8 d ， 用 自制洒水车进行精心养护 ， 确定使水泥稳定碎石层始终保持湿润。为给养 护创造 良好 的条件 ，在养护期 间对养护区域实 行封 闭。 ( 3 )为避免基层的干缩和开裂 ，养护第 9 d 即组织验收，验收完成后 ，喷洒沥青粘层 ，利用 沥青乳液继续养护。养护期间为减小基层受力， 禁止车辆通行。 3 技术和效益分析 废弃混凝土利用，因杂质较多且不同部位 杂质不同，须分类处理。如本项 目原工程部分模 板由于难拆而未拆 ，留在结构上 ，导致拆除后木 屑等杂质较多，对此须进行拆除和分类处理 ，提 高利用质量。 3 ． 1 技 术上和工 艺上均可行 废弃混凝土再加工的骨料完全可用于道路 基层中。其性能与普通骨料性能基本相同，完全 可满足工程要求 ，施工与普通混凝土施工基本相 同。稳定性稍差 ，需在生产和施工时注意。 3 ． 2项 目社 会 效 益 和 示 范效 果 明 显 金桥立交通过对废弃混凝土的综合处理和 加工 ，就地取材 ，使其成为道路水泥稳定碎石基 层石料的替代品，并且成功应用于道路基层施工 中，为废弃混凝土综合处理的新兴课题和研究提 供了一个极具价值的应用实例。 3 - 3 经济效益 明显 水泥稳定碎石原料综合成本 比直接购买便 宜约 2 O ％。拆除部分的混凝土，因模板未拆 ， 木屑 、木料等杂质较多，后经处理使用，其经济 价值为 1 0 元 ／ t ， 但若废弃处理 ， 将产生环保问题 ， 经处理后使用。综合各方面的因素比直接购买节 约成本 1 O ％。 4 结束语 该项 目为上海市重点建设项 目，拆除任务 量大 ，社会 高度关 注，项 目部通过合理规划， 使废弃混凝土变废为宝 ，积 累经验 ，为同类施 工提供了借鉴的样本 ， 起到了良好的示范作用。 随着全社会环保意识 的增强 以及废弃混凝土 的 综合处理技术将 日臻成熟 ，废弃混凝土综合利 用率将会大大提高 ，并将取得 良好的经济效益 及社会效果 。 参考文献 【 1 ]陈 道 普 ． 废 弃 混 凝 土 的回 收 利 用一 再 生 混 凝 土 [ J 】 ．河 南 建 材 ， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 2 0—2 2 ． 【 2 ] 杜婷， 李惠强， 吴贤国． 再生混凝土的研究现状和存在的问题 [ J ] ． 建筑技术 ， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 1 3 3—1 3 5 ． 【 3 ]徐惠忠 ． 固体废弃物资 资源化技 术 【 M] ． 北京 ： 化学工业出版社 ， 2 0 0 4． 【4 ]邓寿昌 ， 张学兵 ， 罗迎社 ． 废弃混 凝土再 生利用 现状分析与研 究 展望 【 J ] ． 混凝 土 ， 2 o o 6 ( 1 1 ) ： 2 o一2 4 ． [ 5 ] 崔卫清． 水稳石在公路基层施工中的应用 【 J 1 ． 中国新技术新产 品 ． 2 0 1 1 ( 2 0 ) ： 7 7—7 8 ． 【 6 J 张建华 ； 朱秀娟 ． 水泥稳定碎石施工工艺在市政道路施工中的 应用 黑龙江交通科 技 ， 2 0 0 9 ( 9 ) ： 2 6—2 7 ． 4 5