建筑垃圾循环利用
1 前言
1.1 定义
建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物等进行建设、拆迁、修缮或装饰房屋过程中所产生的余泥、余渣、泥浆及其他废弃物。
1.2 来源
建筑垃圾来源广泛，主要产生于工程建设的新建施工阶段、装饰装修阶段、改造阶段、拆除阶段。其中，新建工程施工产生的垃圾量约占15%，工程拆除阶段的建筑垃圾量约占70%，装修阶段的建筑垃圾量约占10%。
1.3 构成
我国建筑垃圾构成中，主要是混凝土、砖石渣土、陶瓷、木材、玻璃等废弃混合物[1]见图 1。构成建筑垃圾最主要的组分是混凝土，占58.8%。这是由于现代建筑对结构稳定性要求非常高，致使大量钢筋混凝土结构替代了传统的砖混结构，混凝土的用量随之增加。此外，砖石、玻璃、金属、瓦片和沥青也是构成建筑垃圾的主要组分。
建筑垃圾的成分多、复杂，且随着我国建筑形式的多样化发展，建筑垃圾成分有进一步增加的趋势。同时，加之建筑垃圾理化特性的不确定性，使其处理和再生利用的难度加大，给建筑垃圾资源化利用开展增加了一定的困难。
1.4国内建筑垃圾排放情况
表1为2005年-2010年全图建筑垃圾产量统计情况。由表1可知，建筑垃圾产生量在我国逐年稳步增长，我国每年建筑垃圾产生量（含渣土）占垃圾总量的 30%-40%。图 2 为国内主要城市的年平均排放量，随着城市建设的不断扩大，城市建筑废弃物排放量呈现着迅猛增长趋势[1]。
随着城镇化建设和城市建设的快速发展，各类开发区的建设，数以万计的城郊村庄被夷为平地，宽敞整洁的道路纵横交错，清新亮丽的各类建筑拔地而起，于此产生了大量建筑垃圾。这些垃圾数量庞大，多数为简单填埋处理，有些干脆不进行任何处理，堆积如山。长期以来，我国在建筑垃圾的管理一直较为薄弱，建筑垃圾基本不经任何处理便被施工单位运往郊外或乡村，采用露天堆放的方式进行处置。成为城市环境新的杀手。
城镇化后拆除村庄的建筑垃圾得不到及时理，严重影响到土地的复垦，占用了宝贵的土地资源。居民装潢后的建筑垃圾因为没有合适的去处往往混迹于生活垃圾中，增加了生活垃圾处理的难度。违规倾倒、胡乱倾倒、部分路段建筑垃圾成灾，城乡接合部的道路两边、河边空地，常有夜间偷倒渣土、建筑垃圾的现象。
大量的建筑垃圾不仅占用大量土地，还会对环境造成很大的危害，表现在：（1）占用土地，破坏土壤；（2）污染水体；（3）污染空气；（4）影响市容，等等。
与此同时，经过这些年城市建设的高速发展，特别是房地产的大量开发，很多大宗建筑材料已经出现供不应求的状态，价格飞涨，有时出现排队等候供应的现象，有些因材料供应得不到保证而修改了设计或寻求替代品。建筑材料价格的大幅上升给建筑垃圾资源化利用带来了空间。
建筑垃圾的回收和循环再利用不仅能够保护环境，降低对环境的影响，采用科学管理和有效措施将其减量化和再利用，还可以节省大量的建设资金和资源。建筑垃圾中的许多废弃物经分拣、剔除或粉碎后，大多是可以作为再生资源重新利用的。如废钢筋、废铁丝、废电线和各种废钢配件等金属，经分拣、集中、重新回炉后，可以再加工制造成各种规格的钢材；砖、石、混凝土等废料经破碎后，可以替代砂，用于砌筑砂浆、抹灰砂浆、打混凝土垫层等，还可以用于制作砌块、铺道砖、花格砖等建材制品[2]。为了可持续发展的战略目标，迫切要求对建筑垃圾进行回收利用[3]。
国外在建筑垃圾的处理和利用方面早已成熟，美国、德国等国家凭借经济实力与科技优势，采用高新技术处理建筑垃圾，给我们提供了许多先进经验。
美国采用微波技术处理回收的沥青路面，利用率达100%，成本降低且质量相同，既节约了清运和处理费用，又大大地减轻了环境污染。美国政府制定的《超级基金法》规定：“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾卸”。在建筑垃圾形成之前，就通过科学管理和有效的控制措施将其减量化。美国住宅营造商协会正在推广一种“资源保护屋”，其墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建成的，屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的，所用的板材是锯末和碎木料加上20%的聚乙烯制成，屋面的主要原料是旧的报纸和纸板箱。这种住宅不仅积极利用了废弃的金属、木料、纸板，而且比较好的解决了住房紧张和环境保护之间的矛盾。
在德国，塑料很容易回收以重新利用或者作为发电站发电的燃料。玻璃、钢材、砖和结构性木材也常常通过地方议会制定的回收计划被收集。德国的干馏燃烧垃圾处理工艺，可以使垃圾中各种再生材料干净地分离出来，再回收利用，有效地解决了垃圾占用土地的问题[4]。
日本从20 世纪60 年代末就注意到建筑垃圾资源再利用的重要性，并将建筑垃圾视为“建筑副产品”日本还制定了一系列与建筑副产品相关的完整而又全面的措施、政策和法律，并规定所有的建筑垃圾都必须利用“再生资源化设备”进行相关处理，可见日本对建筑垃圾处理的重视程度。目前日本的建筑垃圾再利用率已经达到了100%。
法国通过设立评估系统对施工的整个过程进行监控，首先是对新的建筑产品进行评估，从源头上评估建筑垃圾的产量; 其次，在施工、改善及清拆工程中，对工地废物的生产及收集做出预测评估，以便及时确定出相关回收应用程序，为建筑垃圾的处理的可行性做出评定，并对产品的性能进行评估[5]。
建筑废弃物不是垃圾是有效资源。目前国内外对建筑废弃物的应用主要在以下几个方面: ①填埋对于产生的污泥大部分采取填埋的方式处理，也有一部分经过脱水处理后做回填或园艺用土等。②再生骨料一般用再生利用率较大的混凝土、砂浆、石、砖瓦等分级粉碎后加工而成。③再生混凝土一般的建筑垃圾就是指混凝土。④再生砌块用再生砌块制作再生路面砖。⑤再生路面旧混凝土的再生利用、沥青路面再生利用。
2 水泥混合材
水泥工业是自然资源和能源的消耗大户, 也是多种固体废弃物的消纳大户。为了提高建筑垃圾再生利用效率,进行了利用建筑垃圾作为水泥混合材的试验研究, 以期为其全成分资源化利用寻求新的途径[6]。
2.1原材料
建筑垃圾: 烟台市某旧建筑物的拆除物, 主要是粘有胶砂的废砖块、废混凝土和其他渣土。其化学组成如表1 所示。
水泥与水泥熟料: 烟台东源水泥有限公司生产的42.5R普通硅酸盐水泥性能见表2。该厂的42.5硅酸盐水泥熟料, 经5kg 试验球磨机粉磨45min, 细度为0.08mm 方孔筛筛余7.7% , 加入5% 二水石膏后的性能见表2。石膏: 工业用二水石膏, SO3 含量42.3% 。标准砂: 国产ISO水泥胶砂强度检验标准砂。
2.2 试验方法
试验按照水泥生产的方法进行, 将建筑垃圾作为水泥混合材与水泥熟料、二水石膏按照设计的配合比共同粉磨制成水泥, 然后测定该水泥的强度及其他性能指标。 水泥细度、凝结时间、安定性等指标分别按相应的国家标准进行检测。 考虑到废砖与废混凝土性质有差异, 所以试验将两者分开, 分别探讨对水泥性能的影响。细度控制在0.08mm 方孔筛筛余7.8%左右。
2.3 试验结果与分析
试样的设计配合比及强度试验结果见表3。
从表3的数据可见, 当建筑垃圾掺量在10%时, 试样强度与42.5R普通硅酸盐水泥强度基本相当, 掺量为15%时, 也能够达到42.5普通硅酸盐水泥的强度要求, 所以从胶砂强度指标来看, 建筑垃圾可以作为水泥混合材。 但随着建筑垃圾掺量的增大, 试样强度下降较大, 特别是抗压强度下降更为明显, 表明在大掺量使用建筑垃圾时, 应采取一定的措施, 如提高水泥细度、加入激发剂等, 否则当掺量为25%时, 只能生产32.5水泥。另外, 还可以看出掺废混凝土的试样各龄期强度普遍高于掺废砖的试样, 特别是早期强度差距更明显, 当掺量为15%时, A - 2试样仍能达到42.5R普通硅酸盐水泥的要求, 而B-2由于早强较低只能达到42.5普通硅酸盐水泥的要求。
利用建筑垃圾生产水泥, 除胶砂强度满足要求外, 还应进行凝结时间、安定性等性能检测, 结果见表5。
水泥凝结时间随着建筑垃圾掺量的增加而延长, 废砖试样凝结时间较废混凝土试样长, 加入激发剂后, 初凝时间明显缩短, 总之, 各试样的凝结时间、安定性均符合水泥的国家标准要求。
2.4 结论
建筑垃圾作为水泥混合材是可行的, 当掺量在15%以下时, 可生产42.5R或42.5普通硅酸盐水泥, 利用建筑垃圾生产水泥, 不改变水泥厂原来的生产工艺, 利用废物降低了生产成本, 技术上可行, 经济上合理, 在建设节约型社会、大力发展循环经济的今天有着广阔的应用前景。
3 建筑垃圾再生混合骨料配制透水性混凝土
透水性混凝土是指空隙率为15%-25% 的混凝土，也称作无砂混凝土，其由特定级配的骨料、胶凝材料( 水泥)、水( 可含外加剂和掺和料) 等按特定比例经特殊工艺制成的，内部含有大量贯通性孔隙的蜂窝状混凝土制品。透水性混凝土大致可看作由三部分组成: 粗骨料形成的骨架、胶凝材料形成的胶结层及它们之间的孔隙。为研究建筑垃圾再生混合骨料配制透水性混凝土的可行性，下面通过实验对不同配合比下配制的透水性混凝土的强度及透水性进行研究[7]。
3.1实验方案
基于对混凝土理论分析和大量实验数据处理的基础上，透水性混凝土配合比选定设计的主要参数及其范围分别为: 水灰比( 0.40，0.35，0.30) ，骨灰比( 4.5，4.0，3.5) ，砂率( 20%，15%，10%) ，以此三个因素为基础进行正交试验，测定不同配比下透水性混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度及透水系数。实验所采用的再生混合骨料由山东某建材公司提供，由回收的各种建筑垃圾直接通过机械破碎而来，其所含的成分为: 细骨料0mm-5mm、粗骨料5mm -10mm；试验所用的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥; 所用的添加剂为高效减水剂；拌合水为普通自来水。
3.2 试验方法
试验所用的混凝土拌和物均通过人工搅拌的方式制备，且按照GB/T50080- 2002 普通混凝土拌合物理性能试验方法标准操作。本试验所制备的试件均为100 mm 的立方体试件，成型方法采用“静压成型法”，制作完成24 h 后拆模，并在试件标准养护条件( 温度20 ℃ ± 2 ℃、相对湿度在95%以上) 下养护至28 d 期龄，然后再进行测试。抗压强度和劈裂抗拉强度测试按照GB/T50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准操作，所用压力机型号为XL.04-NYL-2000C，其最大试验力为2 000 kN。透水系数测定方法借鉴日本混凝土工学协会推荐的大孔混凝土透水性试验方法，试验采用定水头的方法，并根据达西定律测量透水性混凝土的透水系。
3.3 结果分析
每组试验均采用5个试件进行测试，取其均值作为最终结果。测得不同水灰比、不同骨灰比及不同砂率条件下，再生混合骨料透水性混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及透水系数见表2。由表2 可知，由此再生混合骨料制成的透水性混凝土的抗压强度比较低，远小于普通C30 混凝土的抗压强度，其最小抗压强度为11.2MPa，最大抗压强度20.6MPa，主要集中在10MPa-20MPa，而普通C30混凝土的抗压强度为30MPa 左右；再生混合骨料制成的透水性混凝土的劈裂抗拉强度与普通C30混凝土的劈裂抗拉强度相差不大，均在2 MPa左右；透水系数在1.50 cm/s 左右。
当配合比为水灰比0.4、骨灰比3.
5、砂率20% 的情况下，混凝土的抗压强度可达到20.6 MPa，基本可达到路面砖合格品对力学性能的要求，此时透水系数可达到1.45 cm/s，具有较好的透水性能，按此配合比制作的混凝土产品可取得较好的效益。
4 水泥孰料
4.1 原料成分 石灰石、高硅砂岩、低硅砂岩、铁尾矿粉和煤粉取自某水泥厂。建筑垃圾取自南京市鼓楼区国家电网拆除工地，是典型的砖混结构的建筑，以砖瓦、渣土和混凝土为主。建筑垃圾和其他原料的化学成分见表1。
由表1可以看出，建筑垃圾的主要成分是SiO
2、CaO，同时还含有少量的CaCO3和Ca(OH)2，这些成分除了是水泥引入外， 还有就是混凝土的集料，其可以作为煅烧水泥的原料[8]。
建筑垃圾中还含有少量的Cl-、R2O、SO3，其中Cl-的含量只有0.035%，试验中建筑垃圾的最高掺量20%，掺入的碱含量在0.442%，对烧成熟料的化学分析表明，其碱含量满足相关标准。
4.2 生料的制备
先用颚式破碎机将建筑垃圾破碎成0-20mm 的颗粒，用2.36mm 方孔筛筛除0-2.36mm 的细小颗粒，因为这一部分主要是河砂，SiO2含量较高，活性差，影 响生料的易烧性和易磨性。再将2.36-20mm 的颗粒球磨至80μm 方孔筛筛余≤10%。
将建筑垃圾按不同比例替代部分砂岩与石灰石进行配料， 并外掺3.95%的煤灰， 控制率值为KH=0.89±0.02，SM=2.5±0.2，IM=1.5±0.2，见表2。
KH：表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和碱性氧化物（如Al2O
3、Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
SM：是指硅酸盐水泥熟料中SiO2含量与Al2O3加Fe2O3含量的比值[SiO2/(Al2O3+Fe2O3)]。SM值过高时，熟料较难烧成，煅烧时液相量较少，不易挂窑皮；随SM值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利，但SM值过低，熟料强度低，窑内易结圈，结大块，操作困难。
IM：硅酸盐水泥熟料中三氧化二铝含量与三氧化二铁含量的比值(Al2O3/Fe2O3)。它反映水泥熟料中铝酸三钙(3CaO·Al2O3)与铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)的相对含量。铝氧率过高时，则铝酸三钙含量多，煅烧时液相黏度较大，不利于游离氧化钙的吸收。过低时，生料烧结范围变窄，看火操作比较困难，且对水泥凝结有不良影响。
将上述各生料混合均匀后与蒸馏水以100∶5 的比例混匀，在25MPa 的压力下制样，然后置于105℃的烘箱中烘1h。在高温炉中以10℃/min 的升温速率，在1 450℃的高温下保温30min，取出后置于空气中急冷。
4.3 熟料的性能分析
4.3.1熟料中fCaO 含量
熟料煅烧时分别在1 300℃、1 350℃、1 400℃和1 450℃下保温30min， 取出急冷后磨细， 并全部通过80μm 方孔筛，采用乙二醇-甘油法测定fCaO 含量，结果见图3。
fCaO是游离氧化钙(或称为活性的石灰质)在水泥水化、硬化的过程中，fCaO在水泥具有一定的强度后才开始水化，并伴随一定的体积膨胀，从而导致混凝土内部产生巨大的膨胀应力，致使混凝土的强度急剧下降。当膨胀应力超过混凝土的强度极限时，就会引起混凝土的开裂和损坏。
从图3 可以看出，随着煅烧温度升高和建筑垃圾掺加量的增多，fCaO 的含量逐渐减少，说明建筑垃圾对水泥熟料的烧成有促进作用，可以改善生料的易烧性。
4.3.2熟料的XRD 分析
熟料的XRD 图谱见图4。
图4 表明，在同样的率值和煅烧条件下，几种熟料的XRD 图谱基本一致， 掺建筑垃圾烧制的熟料主要矿物仍是C3S、C2S、C3A 和C4AF，这几种矿物的特征峰清晰可见，与不掺建筑垃圾的熟料无明显差异。 4.3.3水泥的强度试验
熟料粉磨后以95∶5 的比例和石膏混匀后制成水泥， 将水泥、标准砂和水按1∶3.0∶0.5 的比例， 制成4cm×4cm×16cm 的试块进行试验，在标准养护条件下分别养护3d 和28d，试验结果见图5。
由图5 可见，各试样的3d 抗压强度基本相当，而28d 抗压强度基本在50MPa 以上，所以用建筑垃圾替代部分生料可以制备出强度较高的熟料。
4.4 结论
建筑垃圾可以代替部分原料来煅烧熟料，熟料中fCaO 含量符合国家标准，矿物比例合理，水泥胶砂的3d 和28d 抗压强度较高，28d 抗压强度与不掺建筑垃圾的试样相差不大。
5 路基回填
5.1 性能要求
5.1.1建筑垃圾回填路基级配要求
路基填筑主要要求保证填料密实，对级配的要求不大。建筑垃圾一般是由各种粒径的颗粒组成，且级配差、大颗粒所占比例较大，故不宜直接用作路基填料，必须经过破碎处理并改良后才能使用。经破碎的建筑垃圾，根据大于4.75mm和0.075mm的颗粒含量，分为Ⅰ类和Ⅱ类，并应用于路基的不同部位，分类情况见表1。
要严格控制路基压实度，因为路基整体的强度、刚度以及平整度等都依托于路基结构层的充分压实，只有保证合格的压实度才能使路基、路面的使用寿命得到保障甚至延长。为保证路基的压实度，填料有如下要求：路床填料中粗料的比例为75%-85%，最大粒径应小于60mm；路堤填料中粗料的比例为15%-75%，最大粒径应小于200mm。
5.1.2建筑垃圾回填路基力学指标
可采用压碎值、塑性指数、单轴抗压强度、承载比（CBR）作为建筑垃圾力学指标。依据路基规范中对填石路基压碎值的要求，建筑垃圾作路床填料时压碎值不大于40%，作路堤填料时压碎值不大于50%；建筑垃圾作上路床填料时CBR≥8%，作下路床填料时CBR≥5%；建筑垃圾的塑性指数需不大于26%；石料单轴抗压强度不应小于15Mpa。
CBR(California bearing ratio)是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示CBR值。这种方法后来也用于评定土基的强度。
5.1.3建筑垃圾回填路基稳定性要求
为了保证路基填料的稳定性，参照《建筑垃圾填筑路基设计施工技术指南》中对于建筑垃圾填料的技术要求，采用建筑垃圾填料粒径小于4.75mm细料进行有机质含量和易溶盐含量试验。作为路基填料的建筑垃圾，腐殖质的含量应不大于5%，有机质含量不大于5%，易溶盐的含量不大于0.3%。建筑垃圾填料中除混凝土、砂浆、砖瓦、石和土之外的杂物含量不大于1%。
5.2建筑垃圾的处理
5.2.1建筑垃圾的预处理
（１）人工挑拣建筑垃圾里的有机垃圾。 （２）利用破碎锤对超大块材料进行预先破碎，人工剪除钢筋以避免大量钢筋缠绕。
（３）洒水除尘，湿法施工，避免生产时扬尘过大。 （４）预先通过筛孔为200mm的筛分设备，分离满足工程要求的建筑垃圾并单独存放。其余建筑垃圾需要进一步加工破碎。 5.2.2建筑垃圾的破碎
较大粒径的建筑垃圾，需进行破碎处理，根据具体工程及施工路段确定破碎程度。宜选用生产能力满足要求，可靠性高、易于运输、操作和维修简单、符合环保标准的破碎设备。目前，较为先进的破碎设备每小时可加工建筑垃圾200- 350t。其中有些设备配有磁性分离器，能有效分离建筑垃圾中的钢筋、铁屑；最后进行筛分，去处超大颗粒，或筛分成不同的粒径再按级配要求进行掺配，使材料的级配能够达到规范的要求。经破碎、筛分处理的建筑垃圾，可用于路基填筑。
5.3 回填
（１）基底处理。施工前，应按规定清除原地面表层植被，挖除树根及杂草，并将挖除的表层土集中堆放。原地面的低洼和坑洞，必须经仔细填补及压实，对于松散处应松土晾晒并重新碾压，达到平整密实。按照《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）的规定，高速公路、一级公路和二级公路路基 基底压实度不应小于90%。两侧坡脚各超宽50cm，确保碾压质量。
（２）摊铺、整平。在摊铺前，首先根据试验数据确定建筑垃圾在路基填筑时的松铺系数，以确定松铺厚度。根据运输车车载体积、松铺厚度，在填筑段用石灰画好方格网。采用后退式摊铺法铺筑建筑垃圾。布料后用推土机进行初平，为避免离析，用铲车进行二次翻拌。初平后再撒布1层5cm 厚的建筑垃圾细料，并采用光轮压路机稳压1-2遍，最后采用平地机进行精平。沿路线纵向方向，利用平地机整平，保持中间高两边低，整平后无明显的高差台阶。
（３）碾压。采用洒水车洒水，确保铺层材料的最佳含水量。要均匀洒水，避免出现水分分布不均现象
碾压组合方案：先使18t自行式羊角碾与18t光轮压路机的组合对建筑垃圾填料进行碾压，然后采用20t拖式振动羊角碾与18t光轮压路机的组合对填料进行最后的压实。碾压速度宜控制在3km·h-1，遵循先慢后快、先两边后中间的碾压原则。建筑垃圾的压实度随碾压遍数的增加而增加，达到一定程度后，再增加压实功率。建筑垃圾路基的碾压遍数应结合具体的工程性质和试验段施工情况确定，以沉降差2mm为标准确定碾压遍数。
5.4 质量检测
对于已完成的施工路基，应进行压实效果检测，主要方法如下。
（１）沉降量观测。在预先设置的沉降观测点上进行沉降量观测。具体方法为：将水准仪架在路基外，测量碾压前后各测点的读数差，即为各测点的沉降量。为防止压路机的振动对仪器高度产生影响，在远离路基处选一稳定点作为参照点，以检验仪器高度是否变化。经过稳压、强振碾压和静压三个阶段的观测，得出沉降量的变化趋势，若波动范围由逐渐大变小，且在接近压实状态下，沉降量小于2mm，则说明压实过程中填料的刚度和整体密实性逐渐加大，稳定性好。该观测方法简便易行。
（２）弯沉法检测。利用贝克曼梁或落锤式弯沉仪（FWD）测定路基的回弹弯沉来评价建筑垃圾回填路基的整体承载能力。按照相关规范对选定路段进行弯沉测试，通过计算得出该路段的代表弯沉值，然后与规范要求值进行对比，如果小于规范要求值，说明该路段的路基整体承载能力达到要求，反之，则说明路基整体承载能力较差，或说明路基压实质量未达到相应的要求。
（３）密度检测法（灌砂法）。建筑垃圾填筑路基的碾压过程是颗粒级配重新排列的过程，每隔一定距离在不同截面位置对碾压层进行压实度检测。路 基压实度不应小于96%。
5.5 结论
（1）通过对建筑垃圾回填路基施工的总结与研究，针对建筑垃圾粗、细集料比例不稳定，级配差等特点，建议先对其中超大粒径的颗粒进行预破、预筛分，分离出满足工程要求的建筑垃圾，再对其余建筑垃圾进行破碎、筛分。同时需在满足相应技术要求的前提下，进行地基处理、摊铺及碾压等施工工艺。
（2）通过对建筑垃圾回填路基施工工艺的分析研究与总结，提出了建筑垃圾回填路基施工质量控制关键技术。施工过程中，应对建筑垃圾的质量及均匀性进行严格控制，以保证其满足工程要求。同时为减少雨水对建筑垃圾回填路基的冲刷，建议对路床采用黏土封顶，在路基两侧加做包坡护肩土，包边宽度不小于1.0m，一般在1.0m-2.0m之间。综合考虑建筑垃圾回填路基的特点，建议采用沉降量观测法对路基压实度进行检测。
6 墙材
6.1 原材料
本次试验采用旧城改造砖混结构建筑垃圾。主要组成有85%左右的碎砖渣、10%左右的粉刷垃圾和5%左右的废土。建筑垃圾的掺用量为30%～50%；建筑垃圾的化学成分如表1[9]。
一般作为建筑垃圾烧结空心砖粘结剂的原材料比较多, 有黏土、页岩、膨润土、高塑性煤矸石等。从国家有关政策和经济性出发, 本试验采用山东临沂苍山页岩, 其化学成分和物理性能如表2。
页岩和建筑垃圾均采用试验厂的破碎工艺: 原料→铲车→胶带输送机→锤式破碎机→胶带输送机→滚筒筛。页岩和建筑垃圾分别破碎后, 按6∶4的比例混合, 由装载机送入下一道工序: 箱式给料机→胶带输送机→双轴搅拌机( 加水) →高速细碎对辊机→胶带输送机→高效搅拌挤出机( 补水) →双级真空挤出机。由于试验厂的条件限制, 混合料未进行陈化。原料处理后的混合料物理性能见表3。
6.2 成型干燥
混合料制备好后, 由胶带输送机直接输送到JZK50/45双级真空挤出机挤出成型, 通过自动切条机、自动切坯机后形成半成品砖坯。其成型参数为: 砖机最大成型挤出压力3.8MPa、真空度0.091%、成型水分16%、泥条速度9条/min。采用多孔砖( 240mm×115mm×90mm) 芯架, 成型过程顺利, 一次成型成功。砖坯质量表面光滑、外观整齐、尺寸准确。
干燥试验采用试验厂的逆流式隧道干燥室, 干燥热介质来自焙烧轮窑余热。由于本次试验生产的建筑垃圾烧结空心砖的批量不足以单独进行干燥, 所以将成型好的砖坯码在干燥车上, 每车码放6层, 共204块, 与试验厂的页岩烧结空心砖一同送入干燥室内进行干燥, 所以干燥制度和干燥过程与试验厂的页岩空心砖相同。由于建筑垃圾在砖坯中是很好的痩化剂, 具有抗收缩和抗开裂的作用, 干燥好的砖坯比较理想, 无干燥裂纹和缺陷。干燥过程的有关参数见表4。
6.3 焙烧
焙烧采用试验厂一座36门节能轮窑进行。轮窑断面3.8m, 半圆拱。考虑到节能轮窑工作断面温度的差异, 选择窑中部温差相对较小的断面进行建筑垃圾烧成,烧成温度约950℃～980℃范围内, 根据实验室的试验结果, 这个温度对建筑垃圾砖来说略显偏低。焙烧参数统计结果见表5。
6.4 性能测试
我们将中试产品按照《烧结多孔砖》(GB13544-2000) 国家标准, 由国家建材墙体屋面材料质检中心进行全项检验, 其结果见表6。
6.5 结论
试验证明, 建筑垃圾掺量达到40%时, 可以生产出质量合格的产品。将来的产业化过程中, 建筑垃圾的掺量与生产工艺、粘结剂的种类和塑性、建筑垃圾的破碎细度等关系很大, 可以在30%～50%范围内。一般的粘结剂可以采用黏土、纸浆废渣、高塑性煤矸石、页岩、陶土、膨润土等。建筑垃圾烧结砖的生产工艺, 要特别注意破碎细度、成型性能和焙烧三个方面。
建筑垃圾的破碎应采取二级破碎。首先由细碎颚式破碎机进行一级破碎, 然后用锤式破碎机进行二级破碎。对于建筑垃圾实心砖, 最大颗粒直径应小于2.0 mm，粒径0.5mm以下的颗粒应占50%以上；烧结多孔砖, 最大颗粒直径小于1.5mm，粒径0.5mm以下的颗粒应占60%以上。
成型采用硬塑或半硬塑挤出成型。建筑垃圾和黏土原料成型水分控制在16% -18%之间, 建筑垃圾和页岩原料成型水分控制在15%～16%之间。挤出工作压力应按产品不同有所区别, 建筑垃圾实心砖挤出工作压力应在2.0MPa左右, 建筑垃圾多孔砖挤出工作压力应在2.5MPa～3.0MPa。成型挤出时的真空度, 可以在0.085%以上。
干燥对于建筑垃圾砖来说比较容易, 因此重点是在焙烧方面。由于建筑垃圾烧结砖的烧成温度比页岩砖和黏土砖高, 一般为1000℃～1050℃, 如果温度掌握不当,会出现强度降低、吸水率增大、耐久性不好等缺陷。
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