A. 廢棄水泥混凝土路面板在路面基層中的再生利用
以浙江省義烏市境內03省道水泥混
凝土路面改造工程為依託,進行廢棄路面水泥混凝土
在路面半剛性基層中的再生利用研究,以探討廢棄路
面水泥混凝土再生利用的可行性。
1 廢棄路面水泥混凝土再生集料的路用性能分析
為了了解廢棄路面水泥混凝土再生集料的路用性
能,在研究過程中與普通集料進行了比較,所用普通
集料的類型與廢棄路面水泥混凝土中所用普通集料的
類型完全相同。
1·1 廢棄水泥路面板再生集料的技術指標
根據公路工程集料試驗規程[6]和公路路面基層施
工技術規范[7]的技術要求,對廢棄路面水泥混凝土再
生集料進行技術指標檢測,檢測結果見表1和表2。
表1 再生碎石與普通碎石粗集料的主要技術指標
Tab·1 Main technical indexes of recycled coarse aggregate and
non-recycled coarse aggregate
測試指標
再生碎石(粒徑/mm)
19~37·5 4·75~19
普通碎石(粒徑/mm)
19~37·5 4·75~19
壓碎值/% 20·5/17·2/
針片狀顆粒含量/% 2·2 2·2 3·7 6·7
表觀密度/(kg·m-3) 2·598 2·600 2·649 2·645
吸水率/% 4·95 7·15 3·04 4·64
含泥量/% 4·2 5·6 0·8 2·8
洛杉磯磨耗損失/% 21/19·7/
表2 再生細集料與普通細集料的主要技術指標
Tab·2 Main technical indexes of recycled fine
aggregate and non-recycled fine aggregate
測試指標再生石屑普通石屑天然河砂
表觀密度/(g·cm-3) 2·596 2·620 2·656
細度模數3·12 3·64 2·53
含泥量/% 4·2 4·8 1·8
表1和表2的檢測結果表明:再生碎石的壓碎值
指標較大,但完全能夠滿足基層規范小於30%的要
求,再生集料的其他技術指標與普通集料幾乎相當。
盡管有些指標不完全針對基層材料的要求,但再生集
料卻能夠基本滿足,說明再生集料已具備了普通集料
的性狀和基本的路用性能,為其在道路工程中的再生
利用打下了良好的基礎。二者物理指標略有不同:一
方面,由於再生集料表面附著密度較小的舊混凝土砂
漿,從而導致再生集料的表觀密度要比普通集料的表
觀密度小;另一方面,由於再生集料表面粗糙、空隙
較多,再生集料的吸水率要明顯高於普通集料的吸水
率[8]。此外,再生集料的含泥量要比普通集料的含泥
量大,應當根據再生集料的不同用途,在必要時進行
沖洗。
1·2 廢棄水泥路面板再生集料的篩分析
表3為再生集料與普通集料的篩分結果。分析發
現:除個別粒徑稍微超限外,其餘粒徑與普通集料的
篩分結果相差不大,但是只要選擇合適的設備,並且
嚴格控制粒級,在軋制時並把超粒級的顆粒篩出並且
重新加以破碎,可以完全能夠生產出符合級配要求的
集料,從而為廢棄路面水泥混凝土的再生利用提供了
必要條件。
表3 再生集料與普通集料的篩分
Tab·3 Sieve of recycled aggregate and non-recycled aggregate
篩孔尺寸
/mm
再生集料篩分通過率/%
19~37·5 4·75~19再生石屑
普通集料篩分通過率/%
19~37·5 4·75~19普通石屑
37·5 99 100 100 100 100 100
31·5 92·7 100 100 100 100 100
26·5 77 100 100 89 100 100
19 38·5 100 100 32 100 100
9·5 1·2 59 100 1·8 79·4 99·8
4·75 0·4 1·2 89·2 0·9 1·1 95·8
2·36 0·4 0·1 61·2 0·8 0 55·6
0·6 0·2 0·1 26·4 0·6 0 22
0·075 0·2 0·1 3·6 0·1 0 4·6
2 廢棄路面水泥混凝土再生集料在半剛性基層混合
料中的應用
2·1 水泥穩定再生集料的組成設計
在組成設計中,採用的集料配合比為:再生大碎
石(19~37·5 mm)∶再生小碎石(4·75~19 mm)∶再
生石屑=25∶40∶35,分別進行擊實試驗和無側限抗壓
強度[9]測定,試驗結果見表4。
表4 水泥穩定再生集料的組成設計結果
Tab·4 Results of composition design of cement
stabilized recycled concrete aggregate
水泥劑
量/%
擊實試驗結果
最佳含
水量/%
最大幹
密度/
(g·cm-3)
7 d飽水無側限抗壓強度試驗結果
抗壓強度均
值R/MPa
偏差系數
Cv/%
標准差
S
Rd
1-ZaCv
4·0 8·10 1·99 2·59 3·9 0·10 3·21
4·5 8·25 1·95 2·92 4·9 0·14 3·26
5·0 8·40 2·00 3·49 4·7 0·16 3·25
5·5 7·85 2·01 3·74 3·9 0·14 3·21
6·0 7·30 2·01 4·05 8·6 0·35 3·49
21
B. 廢舊水泥塊粉碎後能摻飼料喂雞嗎
廢舊水泥塊粉碎過的用途有哪些？
一般粉碎過的水泥塊會區分為三種規格：10-20mm石子、5-10mm碎石、0-5mm粗砂，然後按照不同的規格可應用於不同領域。
10-20mm的石子：在公路、鐵路建設中鋪路、填軟地基；配置再生混凝土骨料，修建房地產；
5-10mm碎石：一般可用於公路路面基層，或與石子一樣，摻雜有渣土、混凝土的碎石配置為骨料；
0-5mm粗砂：添加環保固體類材料後，製作成空心磚、板磚、環保磚；也可作為混凝土摻合料使用。
沒有聽說過可以做雞飼料
C. 混凝土路面再生利用方案
截止2005年底，中國已建成公路總里程1．92×10^6km，水泥和瀝青2種高級路面逾4．50×10^5km，其中水泥混凝土路面超過2.40×10^5Km，約占總里程的53％，加上城市道路水泥混凝土路面9．00×10^4km，公路和城市水泥混凝土路面總里程約3．40×10^5km，且仍以每年約2．OO×10^4 km左右的速度增長。在已建成的4．10×10^4 km高速公路路面中，水泥混凝土路面約佔20％，超過8．00×10^3km。
水泥混凝土路面的破損維護問題一直是困擾中國公路界的難題，如何翻修已日益成為公路部門必須面對和必須解決的技術問題。研究水泥混凝土路面的重建和再生技術，使現有已損壞的水泥混凝土路面得到快速有效地改造和重新使用，解除困擾多年的舊水泥混凝土路面改造和維修難題，無疑將對公路界發展產生巨大的推動作用。
目前，破損水泥混凝土路面的處理方法有：
(1)按原結構進行整修，如斷板更換、壓漿處理、灌注聚脂膠類粘結劑等，該類方法普遍適用於斷板率較低、病害較輕的混凝土路面。
(2)以混凝土路面做基層，在其上加鋪其他結構層，該類方法適用於路面破損較嚴重的道路。
(3)將老路面混凝土板全部拆除掉，重新鋪築新的路面結構。
對舊水泥混凝土路面再利用主要有2大類：原地降級和移除粉碎。
破損的水泥混凝土路面(圖1)是人工放置的資源，即使移除也不應被簡單「掩埋」，為了物盡其用，從保護環境、節約資源的角度，提出水泥混凝土路面循環再生的概念，即重復利用路面材料，盡可能減少新集料的投入量。將毀損廢舊的水泥混凝土路面破碎為集料，重新配合，制備穩定材料或再生混凝土，合理用於新生路面相應的結構層，做到資源化再生，符合循環經濟模式。
破損的水泥路面圖
破損的水泥路面圖
破損的水泥路面圖
原地利用的主要方式有：壓漿穩固後作為中下基層，加鋪基層後再重新鋪築路面：壓漿穩固後作為基層，加鋪防止反射裂縫的土工材料後再重新鋪築路面：破碎後作為中下基層，加鋪基層後再重新鋪築路面；破碎後作為基層，直接加鋪路面。
通常，對於斷板率低於10％的水泥路面，採取打裂壓穩技術直接加鋪瀝青混凝土罩面：對於斷板率界於0％～15％的水泥路面，在打裂壓穩之後鋪設防反射裂縫材料後加鋪瀝青混凝土罩面層：而對於斷板率超過1 5％且有明顯結構性破壞或相鄰板的位移(沉降差)大於4 mm的水泥路面，宜採用碎石化技術。在對路基及基層有問題處進行局部處理後，將混凝土面板進行破碎壓實作為基層，保證新罩面結構有一均勻穩定的承重層，然後視交通需要和處理後舊水泥混凝土路面的狀況重建路面結構。
舊水泥混凝土路面原地利用的破碎處治技術主要包括原地打(斷)裂壓穩、破(打)碎壓穩(碎石化)。
1.1原地打（斷）裂壓穩
打(斷)裂壓穩是目前水泥混凝土路面重建中普遍採用的一種比較簡單的處理方式。打(斷)裂壓穩時，在舊水泥混凝土路面上施加高能量低頻沖擊外力，使舊水泥混凝土路面板開裂而喪失板體性後，再用壓實機械進行碾壓，從而形成穩定均勻的結構層。
目前，對水泥路面進行局部打裂壓穩的施工設備有各類夯錘、液壓鎬及路面多功能養護車，大規模打裂壓穩施工的代表性機械有門(鍘)刀式沖擊破碎機(圖2)和沖擊式壓路機2種。
門(鍘)刀式沖擊破碎機
1．1．1門(鍘)刀式沖擊破碎
20世紀80年代英國首先應用門(鍘)刀式沖擊破碎機對舊水泥路面板塊進行破碎之後，中國引進了該技術並將設備國產化。該設備利用重達5～7 t的鍘刀下落形成的線狀沖擊力沖切舊水泥混凝土路面板，從而使舊水泥混凝土路面出現斷裂。鍘刀寬2．0～2．5 m，刀頭厚4 mm左右，提升由液壓裝置控制，提升高度可調，以使路面板出現裂縫為宜，落距則根據對破裂塊的尺寸的要求而定，一般
為0．4～0．6m。
1．1．2多邊形滾輪沖擊破碎
沖擊壓路機(圖3)是通過三邊、四邊、五邊或六邊形壓實輪的滾動對舊水泥混凝土路面板形成間歇而周期性的沖擊作用，從而使其破裂。沖擊壓路機的工作頻率2 Hz左右，振幅0．10～0．22 m，最大沖擊力200 t以上(是靜壓力的10倍)，沖擊能量15～25 kJ，(其沖擊影Ⅱ向深度較靜壓大3～5倍，較振動壓路機大2～3倍)。因此，沖擊壓路機在打裂舊水泥混凝土路面時，能有效地消除舊水泥混凝土路面板的脫空，並起到加固地基的作用。據各地的使用經驗，在將舊水泥路面板分裂為0.60 m以下塊狀的要求下，沖擊遍數在20～25遍之間。沖擊壓路機的破碎率約為每台班2～3 km×車道數。
沖擊壓路機
打裂壓穩機械施工時，由於機械的沖擊質量可達到5 t，對地面的沖擊力很大，因而會影響沿線民房以及地下淺埋的管網等建築物。採用多邊形沖擊壓路機進行打裂壓穩施工時，壓路機要來回沖擊壓實很多次，持續時間較長，對沿線建築物有較大影響，故要求建築物距離道路15 m以上。另外，沖擊壓路機對淺埋涵洞、管線的破壞性限制了它在城市道路，以及水網地基低路堤道路中的應用。
1．2原地破(打)碎壓穩
破(打)碎壓穩是指採用低頻振動等方式使舊水泥混凝土路面碎裂，進而用專用壓實機械碾壓形成下粗上細的碎石結構層的一種處理方式，有時也被稱為路面碎石化。舊水泥混凝土路面碎石化技術在國外20世紀90年代早有應用，中國到2002年才從美國引進該項技術。
打碎壓穩技術對路面的破碎要求較高，設備受其限制相對較為嚴重，目適用的設備主要有多錘頭破碎機和共振破碎機2種。
1.2.1多錘頭破碎
多錘頭破碎機(圖4)的工作裝置由中間2排各3對錘頭，2側各1對翼錘構成，液壓缸的往復運動帶動各錘頭交替地錘擊水泥板塊並使其破碎。每對錘頭提升高度可獨立調節。液壓多錘頭破碎機的作業寬度可達4 m／次，工作速度可以達到62.5 m／h。
多錘頭破碎機
Z型壓路機
1.2.2共振拍擊破碎
20世紀末，美國RMI公司成功研製了共振式破碎機(圖5)，其工作原理是由凸輪旋轉產生的偏心力使振動梁帶動工作錘頭振動，頻率約44 Hz、振幅20mm。錘頭與水泥板接觸，振動能量大部分被水泥混凝土板吸收，通過調節錘頭的振動頻率使其與水泥板塊的固有頻率成整數倍時，激發其共振，水泥板塊因內部顆粒間的內摩擦阻力迅速減小而崩潰。共振式破碎機可控制水泥板塊的碎塊粒徑和破碎深度。
共振破碎機
該公司生產的PB4型共振式破碎機，其下方的懸掛長3．8 m、寬0．50～0．55 m、厚0．16 m的振動鋼梁，並與配有偏心塊的軸相連。PB4破碎水泥混凝土路面時隨著路面深度的增加，振動能量下降，路面的破碎程度呈上細下粗形態，水泥混凝土碎塊的最大粒徑可控制在200 mm。PB4的路面破碎效率也較高，每台班約為1．6 km×車道數。共振式破碎機工藝合理、能控制工作參數，具有如下特點。
(1)碎塊尺寸均勻。共振破碎力發生在整個水泥板塊厚度范圍內，能使工作錘頭下方的水泥板塊均勻破裂。通過微調振動頻率，可以使碎塊粒徑達到8～20 cm的理想尺寸。
(2)破碎深度可以控制，能夠保護路基結構及其內的管線設施完好無損。
(3)振動雜訊污染輕，施工適應范圍大。共振式破碎機所使用的高頻低幅振動波衰減速度快、傳遞范圍小(2～3m)，不影響道路下方及周圍的結構物和設施，可適用於水泥路面的公路、機場、港口、城市道路等修復工程。
(4)通過調節振動頻率和振幅，共振式破碎機作業深度可達66 cm、每天可完成2 000 m或近6 400 m2的破碎作業量，並且單車道作業，不中斷交通。共振式破碎機雖然沖擊能量傳播范圍較小，對附近構造物的影響小，但其破碎寬度也小，需往返多次，破碎後板塊要受到機械膠輪作用，產生不利影響。目前國內還沒有引進該設備。
1．3加鋪罩面層
打裂壓穩後加鋪層的路面結構組合可採取「白+黑」和「白+白」結構，即加鋪層可以為瀝青混凝土路面，也可以選擇水泥混凝土路面。近兩三年來，適合中國國情的一些水泥混凝土路面的「白改黑」改造工程在廣西、廣東、湖北、河南、重慶等地取得了良好的效果。
加鋪瀝青層時可將碎石化層作為基層和底基層，可能採用的加鋪方式有4種：直接加鋪上、中、下面層的密級配瀝青混凝土；加鋪瀝青穩定碎石基層(主要是開級配瀝青碎石基層)，然後採用2層面層的型式；加鋪抗疲勞層後，再加鋪瀝青面層；加鋪無機結合料穩定類基層，然後再加鋪瀝青面層。無論何種結構，與碎石化層相接的結構層底面的拉應力或拉應變都是關鍵的控制因素。
採用沖擊壓穩或打裂壓穩技術，高能量低頻沖擊外力的作用使舊水泥混凝土路面板裂縫不規則且較細微，使開裂的舊水泥混凝土路面層仍有較高的整體剛性，但均勻性稍差，如直接加鋪薄層瀝青混凝土，仍有出現反射裂縫的可能。一般還要先加鋪20～25 cm半剛性基層，再加上10～13 cm瀝青面層，故標高抬高達30～38 cm，影響原地面排水系統。
打碎壓穩施工形成的結構層均勻性優於打裂壓穩形成的結構層的均勻性，但整體剛度明顯低於後者。混凝土板塊經碎石化後，水泥面板的破碎程度比較徹底，水泥碎塊的最大粒徑在20～30 cm之間，經專用壓路機壓實穩固後混凝土面板表面碎塊最大尺寸范圍為5～10 cm，再經灑布乳化穩定，在結構上不再是剛性板塊，而成為類似瀝青穩定碎石的一種柔性基層。
水泥混凝土路面碎石化後，在鋪設瀝青面層之間，通常採用乳化瀝青灌入再生集料技術，以增強碎石化基層與面層的粘結，提高路面整體強度。可使用乳化瀝青灑布設備進行施工，適用於採用多錘頭破碎機等設備的碎石化破碎工藝，一般做法如下。
(1)舊路面破碎之前至少2周設置排水設施，然後實施破碎。
(2)切割移除暴露的加強鋼筋後，採用專用壓實機械，如Z型壓路機(20～25t)破碎後，路面振動壓實2～3遍。
(3)對破碎後的水泥混凝土路面進行檢驗性碾壓，對軟弱區域進行移除替換後再用膠輪壓路機振動壓實3遍。
(4)灑布、灌入改性乳化瀝青，其用量為2.5～3．5 kg／m2。
(5)灑布熱的乳化瀝青作防水粘接層，其用量為1．O kg／m2。
(6)撒布一層粒徑為3～5 mm的石屑，用16t鋼輪壓路機碾壓2遍。
(7)封閉交通8～12 h後，攤鋪熱拌瀝青混合料調平層和面層，或者鋪築水泥混凝土。
舊水泥混凝土路面碎石化後直接加鋪水泥混凝土路面相對來說是不利的，其抗水損害的能力相對較低，因此，當回彈模量小於1 50 MPa時，需要加鋪適當的無機結合料穩定基層；當回彈模量大於1 50 MPa時，需要加鋪瀝青防水封層。
水泥混凝土路面的加鋪厚度應不低於規范規定的最小厚度，碎石化防水封層應不小於1cm。
採用集料化、資源化循環再生對舊水泥混凝土路面重建，不僅可以大大減少廢料丟棄和廢料運輸，降低水泥路改造過程中對環境的污染，節約天然砂石集料，降低工程費用，縮短工期，為業主節約大量改造資金，產生的社會效益也很明顯。它依據循環經濟理論，將廢棄物再生利用，符合國家所倡導的走科學發展道路，建設節約型社會、環保型社會的方針。
中國對於再生集料的應用目前還處於探索階段，其中經濟性是影響和阻礙再生集料大規模應用的主要原因之一。由於再生集料(不論是來自建築垃圾還是水泥混凝土路面)的生產需要消耗額外的人力和物力，從而導致了再生混凝土的生產成本高於普通混凝土，但對再生混凝土的經濟分析應當從社會、環境等方面來綜合考慮。一方面，生產新的混凝土不但需要消耗大量的砂石等天然資源，而且會造成自然環境的惡化；另一方面，廢棄、填埋混凝土不僅佔用了大量的土地，增加了外運費用，而且導致了環境的污染。因此，如果能將廢棄混凝土作為再生集料資源加以重新利用，不僅能夠解決天然混凝土集料資源緊缺的問題，而且有利於環境的保護，實現混凝土和建築業的可持續發展。
中國每年用於澆築混凝土的集料達1．1×10^8～1．4x10^8m3。蘊藏天然砂石的山體、河流是不可再生的資源，它們的消失對人類與環境是難以估計的損失。到目前為止，因過度開采，造成許多人為因素引起的自然災害(洪水、水土流失、土地荒漠化、環境污染、生態破壞等)，已經嚴重影響了中國的可持續發展戰略。
結語多錘頭破碎機不具有沖擊壓路機的碾壓功能，與之配套的壓實設備為Z型專用單鋼輪振動壓路機。該壓路機的鋼輪上增加了斜向Z字波紋凸出條，在碾壓粒徑不太均勻的水泥混凝土碎塊時，Z字波紋凸出條不僅可阻止水泥混凝土顆粒向外擠出，而且能夠補充破碎部分混凝土塊，從而保證碾壓效果和表面的平整。Z型振動壓路機的最小自重不低於9 t，主要用於多錘頭破碎機破碎混凝土後的補充破碎並壓實。
本工程為改造工程，破損路面需拆除，路面拆除外運均需大量人力物力、機械投入，且外運過程中會對市政大陸及大氣產生污染。我司響應國家相關法規、業主要求，從保護環境、節約資源的角度出發，提出水泥混凝土路面循環再生的概念，即重復利用路面材料，盡可能減少新集料的投入量。
破損的水泥混凝土路面是人工放置的資源，即使移除也不應被簡單「掩埋」，為了物盡其用，將毀損廢舊的水泥混凝土路面破碎為集料，重新配合，制備穩定材料或再生混凝土，合理用於新生路面相應的結構層，做到資源化再生，符合循環經濟模式。
原地利用的主要方式有：壓漿穩固後作為中下基層，加鋪基層後再重新鋪築路面：壓漿穩固後作為基層，加鋪防止反射裂縫的土工材料後再重新鋪築路面：破碎後作為中下基層，加鋪基層後再重新鋪築路面；破碎後作為基層，直接加鋪路面。