高速公路改扩建废旧混凝土再生利用

王伟

摘要：随着我国经济社会的快速发展，越来越多早期建设的高速公路由于通行能力不足、服务水平低下、安全事故频发等原因，逐渐难以满足当下交通运输需求，急需进行切实可行的改造、扩容建设。不同于新建项目，改扩建工程具有自身的技术特点和要求。其中，如何妥善处理改扩建过程中拆除的大量废旧混凝土是面临的主要问题之一，也是目前在资源循环利用方面国内外关注的热点之一。

关键词：高速公路改扩建；废旧混凝土；再生利用；

废弃混凝土是垃圾，垃圾再生是资源，资源索取力求环保，环保力求生态平衡。为保护生态环境，对资源化再生利用的理念，进行了试验与案例剖析，验证了再生砼做为公路中的路基是一种可行的方法，并印证了资源再生利用和生态环境关系的实践依据，也为我国的生态文明建设奠定了坚实的理论基础。

一、研究现状

我国在该领域起步较晚，但伴随建筑废弃物再生骨料相关系列技术标准的出台，将切实有利于解决我国因建筑废弃物引发的一系列关系环境、资源与社会的矛盾难题。但由于建筑再生混凝土往往涉及结构强度和安全，致使主管部门和技术人员顾虑重重，因此即使在建筑工程领域再生集料以及再生集料混凝土的实际应用仍然处于初级阶段，成功应用案例仍然较少。规范对公路行业再生骨料的应用针对性不强，尤其是现行规范主要针对房建工程拆除的建筑垃圾，其主要对建筑垃圾加工生产再生集料进行了规范，但与公路行业产生的再生集料相比，建筑垃圾生产的再生集料杂质含量大，差异明显，所以现行规范对高速公路改扩建工程中产生的废旧混凝土再生利用适用性不够强。

二、高速公路改扩建废旧混凝土再生利用

1.混凝土路面破除方法。利用道路混凝土生产再生集料的第一步工作是破除旧水泥混凝土路面。破除旧水泥混凝土路面的方法有人工破除、人工配合机械破除几种：一是人工破除法。当旧水泥混凝土路面破坏严重、混凝土板中的众多裂缝将板分成众多的小混凝土块时，可以直接采用人工破除法将旧混凝土路面拆除。人工拆除旧混凝土路面板时，只需要铁锤、凿子、撬棍等简单的工具。用工具首先将旧混凝土块从原来的位置移开，然后将其搬运到路边，最后配合机械装车，运至料厂进行破碎。人工破除旧混凝土路面技术简单，噪声小。但当旧混凝土面板中裂缝较少、面板整体性强时，人工破除的功效较低。二是人工配合机械破除。人工配合机械拆除旧水泥混凝土路面的方法的常用机械有以下几种：当混凝土面板中裂缝较少、面板整体性强时。工程中常采用可移动式大型混凝土切割机，在混凝土板表面切出深度为5cm左右的缝、切出的缝将面板分成长宽约为50cm左右的小混凝土块。然后人工开始拆除。切割机在混凝土上切缝的方法噪声较大，对周围居民的生活影响大；另外由于混凝土的质地坚硬，在混凝土上切缝的效率往往不高。在局部、少量拆除混凝土面板时采用。将连续振动冲击的破碎锤安装到挖掘机上，并将其用于拆除旧混凝土路面时，破碎锤的能够使脆性的混凝土产生不规则的断裂，使混凝土板断裂成较小的块状，且冲击作用能够使混凝土从原位发生较大的移动。因此再用人工的方法拆除混凝土时有较高的效率。铣挖机是用铣挖头代替破碎锤。铣挖机靠铣挖头的旋转和冲击拆除旧混凝土路面。铣挖技术粉尘较大，对环境影响较大。

2.混凝土再生集料生产方法。在废弃混凝土回收以后，如何生产再生集料，使再生集料的物理力学性质处于最优的状态，是一个比较重要的问题。本节在讨论集料的生产方法基础上，得出了旧混凝土生产再生集料的方法。目前建筑粗集料一般均通过破碎岩石进行生产，采用不同的破碎机械，岩石破碎的具体方式不同。总的讲来，岩石的破碎过程中存在着以下几种具体破碎方式：压碎、劈碎、剪碎、击碎、磨碎、碾碎。在破碎作业中，常用普氏硬度系数来反映破碎作业的难易程度。普氏硬度系数与岩石的单轴抗压强度有密切的关系，因此，普氏硬度系数也称为坚固性系数。

3.再生集料的力学性质试验。由于沥青混凝土对集料的要求比水泥混

凝土更高，因此再生集料的压碎值试验应分为水泥混凝土用粗集料压碎值试验和沥青混凝土用粗集料的压碎值试验。再生集料的压碎性不仅与原废旧混凝土的强度有关，而且还与集料的级配有关。对于同一种集料，级配良好者其抗压碎的性能就好，级配差且针片状颗粒含量多的集料，其抵抗压碎的性能就差。对于配制标号为40~55之间的高强混凝土，粗集料的压碎值要求不大于12。对于沥青混凝土面层，在高速公路与一级公路中，集料的压碎值应不大于28；在一般公路中，集料的压碎值应不大于30。实验证明：道路旧水泥混凝土原始级配的再生集料压碎值一般都能满足水泥混凝土与沥青面层对粗集料压碎值的要求。如果两种再生集料经过组成设计后而达到良好级配，其压碎值可以进一步提高。高速公路与一级公路沥青面层用粗集料要求其洛杉机磨耗损失不大于30%，一般公路要求不大于40%。沥青混合料通常要求采用几种集料配合组成，对于不同规格的集料时应分别进行试验。一般来说，再生集料的耐磨性比天然集料要差，这是因为再生集料表面的砂浆在磨耗过程中容易剥落。根据混凝土集料标准，生产混凝土所用的集料其洛杉机磨耗损失应小于50%；根据沥青面层粗集料技术要求，用于路面混凝土的集料其洛杉机磨耗损失应低于40%；用于高速公路、一级公路和一般公路的沥青路面再生粗集料其洛杉机磨耗损失应分别不大于30%与40%。实验证明：道路旧水泥混凝土再生粗集料的洛杉机磨耗损失都在15％左右，完全可以满足路用要求。

4.混凝土再生料标准化应用技术。混凝土再生料的改性研究，主要是指通过物理、化学技术手段，提高再生料的品质，增加技术附加值。再生集料的主要改性目的，一是实现原生碎石与其表面裹附水泥砂浆的脱离，二是降低再生集料中水泥砂浆块的含量，从而提高再生集料的整体品质，改善应用模式，扩大应用范围，提高应用价值。再生粉料的主要目的在于提高粉料活性，用于混凝土矿物掺合料。目前，混凝土再生料的应用主要以再生集料，尤其是再生粗集料的应用为主，用途主要包括：房建工程保温砌块，道路工程基层、面层、铺道砖等，低等级再生混凝土等。混凝土再生料整体资源化利用率比较低，经济、环保效益不显著。因此，探索高速公路改扩建工程中废旧混凝土再生料的资源化利用技术和新应用模式有很重要的实际意义。结合前人试验研究和部分工程实例，在公路工程领域，混凝土再生料可以从主要水泥稳定碎石基层、高掺量再生集料水泥混凝土及再生粉料作为水泥混凝土矿物掺合料等几方面加大应用技术研究力度，并提出相应的标准化技术指南，实现废旧混凝土在公路工程领域的高值化利用。

废旧混凝土的再生利用是高速公路全寿命周期中的一个重要环节，是实现工程建设领域资源节约和节能减排的关键环节。若能将废弃的水泥混凝土再生利用于新建道路中，将会减少公路改扩建对环境带来的污染。不仅可以解决废旧混凝土的堆放问题，减少对土地资源的占用，不需大面积开山裂石，进而对植被进行保护，而且对废弃水泥混凝土中砂石的再利用也可以减少天然石料的浪费，从而使有限的资源得以再生利用。

参考文献：

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