废旧水泥混凝土路面在道路工程中的再生利用

于 政，谭友春

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010)

我国每年因规划新建道路、旧路升级改造、旧路破损重建及自然灾害等原因，有大量的废旧水泥混凝土路面被破除丢弃，一方面占用土地资源，另一方面造成严重的环境污染。

近几年，工程建设对砂石资源的开采造成的环境压力越来越大。砂石料供需不平衡问题也愈加突出，材料严重短缺，价格大幅上涨。资源枯竭、环境破坏与城市建设可持续发展矛盾明显。

废旧水泥混凝土路面具有一定的强度、硬度、耐磨、抗冲击、抗冻、耐水等特性，且稳定性好、易加工，具有很强的路用性能，是道路工程建设不可多得的再生资源。据有关研究，目前我国废旧水泥混凝土路面的再生利用率仅10%左右，深入研究废旧水泥混凝土路面在道路工程中的再生利用对建筑垃圾减量、环境保护、资源节约、实现循环经济发展具有重大意义。

1 废旧水泥混凝土路面在道路工程中再生利用概述

废旧水泥混凝土路面再生制品在道路工程中应用广泛，目前已有大量的工程实践。表1列举了废旧水泥混凝土路面在道路工程中主要再生利用形式和应用范围。

表1 废旧水泥混凝土路面在道路工程中的再生利用形式和应用范围

破碎成再生骨料是废旧水泥混凝土路面目前最广泛的再生利用方式。再生骨料和天然骨料性能特征具有差异性。由废旧水泥混凝土破碎、筛分制备的再生骨料颗粒棱角多、表面粗糙、组分中还含有硬化水泥砂浆，再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生骨料自身的孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、空隙率大、压碎指标高。

大量的试验研究表明，用再生骨料制备的再生混凝土用水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低，而且抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能均低于普通混凝土。可通过改善骨料粒形和除去再生骨料表面附着的硬化水泥石对再生骨料进行强化处理，强化后的再生骨料不仅性能显著提高，而且不同强度等级废旧水泥混凝土制备的再生骨料性能差异也较小，有利于再生骨料的质量控制。

再生骨料用途不同，其颗粒组成范围与性能要求也不一样。我国关于混凝土用再生粗细骨料、砂浆用再生粗细骨料、道路面层、基层用再生粗细骨料的主要性能要求已制定相关国家标准。

2 废旧水泥混凝土路面在网安基地市政道路工程中的再生利用

2.1 工程概况

国家网络安全人才与创新基地是经国家领导人批示，中央网信办支持，推进我国网络安全战略实施的重大项目。网安基地一期市政工程是网安基地市政配套子项，位于武汉市东西湖区径河街先锋村，项目共包含七条市政道路+两条地下综合管廊，建安投资约6亿元，由中南市政总院EPC总承包。

2.2 项目实施环境

新建道路范围内分布有多个鱼塘，鱼塘内淤泥层厚多为3 m左右。此外，三分之二路床顶面以下的地质情况是2～3 m厚的淤泥质粉土，地下水位浅，天然含水率高、孔隙比大、抗剪强度低、压实缩性高。2018年11～12月份，网安基地市政道路正值路基施工的攻坚阶段，恰逢武汉市连日阴雨天气，导致路床泡水软弹，需要对路床软土进行处理方能施工路面结构层。

交通方面，既有省道新径路东西向横穿新建七条道路中的内环路，施工期间既有省道交通不能中断，为确保省道新径路正常交通通行，需修建800 m长、12 m宽的水泥混凝土交通疏导便道，待本段新建道路施工完成，恢复交通后，交通疏导便道便破除。

此外，道路施工还涉及到一处包装厂水泥混凝土场地的破除、先锋村内既有水泥混凝土路面的破除、网安基地园区内同时在建的中金数谷、弘芯半导体等多家单位的临时停车场、施工进出场水泥混凝土便道的拆除、迁建再拆除。

调查统计，包括交通疏导便道在内，本项目整个现场需要破除共计约36 200 m2的废旧水泥混凝土路面，将产生约10 000 m3的废旧水泥混凝土路面破碎块；再者，基地内及周边有多个项目在建，也将会产生大量的废旧水泥混凝土路面破碎块，也同样面临外弃的问题。根据基地建设的总体规划和当地政府的规定，工程弃土弃渣需要外运到20 km外的弃土场，并缴纳销纳费。

2.3 工程应用及经济效益分析

(1)工程应用范围

EPC总承包在充分分析项目现场条件的基础上，结合本工程的特点，经技术经济环保及外在因素等综合比较，确定在现场临时建设一座小型废旧水泥混凝土再生加工厂的方案，将现场及周边所有废旧水泥混凝土路面资源化利用于本工程。

①在鱼塘淤泥层地段，用废旧水泥混凝土路面破碎块外加其再生骨料，采取抛块挤淤的方法处理鱼塘淤泥层。

②在软土路床地段，用废旧水泥混凝土路面破碎块外加其再生骨料，采取块料平铺嵌缝的方法处理软土路床，能有效形成软土硬壳层。

③将废旧水泥混凝土路面小破碎块加工成再生骨料，用于路基填料、人行道透水混凝土、路面垫层、箱涵、管廊、管道的混凝土垫层及基坑回填、机动车道水泥稳定碎石底基层、海绵城市系统透水层。

(2)施工工艺

①抛块挤淤处理淤泥层(厚度在5 m以内)施工工艺：施工准备→机械破碎→分拣装车→转运→分区分层抛投→挖机初步碾压→小块推平嵌缝→振动压路机碾压→压实度检测。

②块料平铺嵌缝处理软土路床施工工艺：施工准备→机械破碎→大块修理、小块破碎→运输至待处理路段→平铺块料→摊铺再生级配骨料找平层→碾压→标高复核→弯沉检测。

③再生骨料用于道路工程施工工艺：施工准备→机械破碎→装车运输至再生加工厂→破碎成再生骨料→制备透水混凝土、水泥稳定再生骨料等→现场摊铺→质量检测。

(3)施工质量控制措施

采用破碎机械将废旧水泥混凝土路面破碎成大块和小块，大块主要用于处理鱼塘淤泥层及软土路床，小块经锤式破碎机破碎成再生骨料。对再生骨料现场取样，按《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005中的试验方法，对其吸水率、压碎值、针片状颗粒含量等主要性能指标进行检测。检测结果表明，各项性能指标均满足使用要求。为确保施工质量，EPC要求施工单位在施工过程中应该采取以下质量控制措施。

①为保证处理效果，块料大小要适中。采用方格网法，利用旧路水泥混凝土板缝，方格网上各交点即为炮眼位置，利用液压破碎锤进行破碎。若用于抛块挤淤处理鱼塘淤泥层，则打出边长为40～50 cm的方格网，可得到大块(20 cm

②用于处理鱼塘淤泥层时，自卸汽车将破碎块运至抛投现场鱼塘边缘，应用挖掘机进行分选抛投，严禁向鱼塘中直接倾倒。为保证抛填挤淤效果，破碎块抛投方向需遵循以下原则：当路线从鱼塘的中间穿过时，从路堤中心呈等腰梯形向前和两侧抛填至路基宽度，使泥沼及软土向两侧挤出；当路线从鱼塘的边或角穿过时，则从塘埂向鱼塘中心抛投，并使泥沼及软土向鱼塘中心挤出。

③用于处理软土路床的块料，大块对其尖锐边角稍做修理，保证其有一大的平整面，小块利用破碎机再生成粗细骨料。大块料不宜过大也不易过小，太大容易悬空，板下宜掏空，容易失稳，造成路面结构破坏，太小处理效果不好，填缝工作量大，整体稳定性差。

本工程中块料平铺嵌缝处理软土路床结构示意图如图1所示。

图1 块料平铺嵌缝处理软土路床结构示意图

对于地下水位浅，天然含水率高、孔隙比大、抗剪强度低、压实缩性高的细粒土软土路床，铺设一层无法形成硬壳层的，可按此方法铺筑第二层；当路基范围内的地下水位较高，路基干湿状态不满足要求，且路基顶面标高受限时，可利用路基施工所用的临时降排水沟，埋设透水管或回填再生级配骨料，形成排水暗管或盲沟，作为路基永久排水体系，并将此排水系统与海绵城市系统连通一体。

④再生骨料用于路基、路面垫层、人行道透水混凝土等不同的结构部位时，对再生骨料的粒径大小有不同的要求，应根据需要及时调整破碎机筛孔孔径。若再生骨料被用于承重结构，还需要通过改善骨料粒形和除去再生骨料表面所附着的硬化水泥石，来提高骨料的性能。

经第三方检测机构跟踪检测，基坑回填压实度、路基压实度和弯沉值均满足设计及施工规范要求。机动车道水泥稳定再生骨料底基层摊铺完成，养护7 d，取芯检测无侧限抗压强度为2.7 MPa，满足设计要求。

(4)经济效益分析

利用废旧水泥混凝土路面破碎块外加其再生骨料处理受雨水浸泡的软土路床，既保证了工程质量，又避免了工期延误。最终，道路按节点目标顺利实现通车，为网安基地内展示中心更早投入运营提供了交通保障。从实施结果来看，按当时的天气条件，采用传统的翻晒和土质改良处理方法，工期将至少延误45 d。

采用废旧水泥混凝土路面破碎块处理鱼塘淤泥层；再生骨料用于路基填料、人行道透水混凝土、路面垫层等，代替原生骨料；再加之不发生的弃渣外运费用及销纳费、不需要外购填料等，工程造价有效降低。经测算，节约工程造价约429万元。

废旧水泥混凝土路面就地再生利用，不用长距离外运，减少二氧化碳排放，避免运输遗撒导致路面及环境扬尘污染。此外，利用废旧水泥混凝土路面破碎块及其再生骨料可有效减少新材料的开采使用，节约资源，降低能耗。

3 废旧水泥混凝土路面再生利用现状、 存在的问题及对策建议

本工程废旧水泥混凝土路面再生利用也面临一些障碍。EPC现场管理人员提出将现场废旧水泥混凝土路面用于道路工程时，EPC设计人员对施工质量控制表示担忧，监理单位认为利用再生骨料及再生制品，工程质量难以保证，并提出再生骨料的材料价格与天然骨料存在差异，结算时材料单价需要进行调整。结合本工程应用情况，分析我国目前废旧水泥混凝土路面再生利用现状及存在的问题。

(1)建筑垃圾回收再利用管理制度不完善，缺乏实操性的规章制度；

(2)废旧水泥混凝土路面分类收集的程度不高，绝大部分依然是混合收集，增大了废旧水泥混凝土路面资源化、无害化处理的难度；

(3)废旧水泥混凝土路面回收利用率低，专门的回收机构较少；

(4)我国废旧水泥混凝土路面处理及资源化利用的技术水平还有待提高，对新技术、新工艺及先进机械设备的研发投入还不够。

为提高废旧水泥混凝土路面在道路工程中的应用水平，提高利用率，加大应用范围，实现我国建筑垃圾减量化、资源化，提出如下对策建议。

(1)目前，大、中城市根据管理的实际需要，相继颁布了建筑垃圾或工程渣土管理规定。初步建立了建筑垃圾申报及审批制度，收运车辆也得以初步规范化，但无论从规模上还是力度上还不够，还需要建立健全相应的法规和管理体制，建立数字化运行监管信息系统，加强建筑垃圾治理联合执法；

(2)引入市场机制，制定优惠的产业扶持政策，对建筑垃圾处理厂实行减税或免税的优惠政策，努力引导再生资源产品形成规模化生产，降低再生资源产品的生产成本；

(3)大力推动建筑垃圾综合利用技术和相关机械设备制造技术研究，使工艺流程既简单合理又减少设备投入的成本；

(4)深入理论研究，加强建筑垃圾的科研工作，制定相应技术规范(规程)和技术指标，包括设计规范、应用规程、施工和验收标准等，保证再生混凝土等再生制品的工程质量。

4 结 语

结合网安基地市政道路项目的工程实践，对废旧水泥混凝土路面在道路工程中再生利用的施工工艺、施工质量控制措施进行了总结提炼，分析得出废旧水泥混凝土路面再生利用具有显著的经济效益。针对我国废旧水泥混凝土路面再生利用现状和存在的问题，提出了尽快完善建筑垃圾回收利用管理制度、推动废旧水泥混凝土路面综合利用技术研究、加强先进的施工机械设备研发以及制定配套的技术标准规范等一系列对策措施。希望能为我国废旧水泥混凝土路面资源化利用、相关政策的制定、行业发展研究方向提供建议和参考。