再生材料在公路工程施工中的应用

陈曦 丁之杰

摘要：自然资源已经不能满足道路交通建设对材料资源的需求，研究和利用各种废料已势在必行，通过采用适当的施工技术，在道路工程中可以利用现有的许多固体工业废料，特别是在旧道路翻修改建工程中再生利用废旧路面材料不仅具有实际意义，而且在理论上合理，在实践上可行；在不同技术经济背景下，对各类不同道路材料可以采用不同的再生利用的技术和旧路面再生施工方式。

关键词：传统材料 再生路面材料；再利用；公路工程施工

Abstract: Natural resources cannot meet the needs of road traffic construction on material resources, study and use all kinds of waste has be imperative, through the use of appropriate construction technology in road engineering, can be used in many of the existing industrial solid waste, particularly in the old road overhaul project of recycling waste material not only has the actual significance, and in theory is reasonable, feasible in practice; in different economic background, different types of road materials can be used on different recycling technology and the old pavement recycling construction mode.

Key words: traditional materials recycled pavement material; reuse; construction of highway engineering

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：

一、工程材料在公路工程施工中的重要作用

工程材料是公路工程施工的重要组成部分，其应用会对工程建设产生多方面的影响。首先施工建材质量的优劣直接决定了建成后工程产品的质量，影响产品的运营效益；另外，材料价格的高低对工程造价的控制起到了关键性的作用，因此会影响公路工程的建成成本；还有一点是我们不能忽视的，施工材料的性能也是影响施工过程中和产品投入运行后安全效益的因素之一，很多危险事故的发生都与施工建材的性能有关。因此，确保国家公路基本建设工程的供应材料质量以及材料的选择，对促进项目投产的可观收益、价值体现具备重要导向作用。

二、公路工程施工中的传统材料与再生材料

（一）传统材料

1、砂石类公路工程材料 公路施工工程中石料和集料统称为砂石类材料，是公路工程和桥梁工程结构和工程附属物施工建设中最常见的一类材料。石类材料可以用于道路铺面或砌筑结构物，集料可以用于铺筑道路基面基层和面层使用。

砂石类材料的质量主要取决于成岩条件和造岩矿物，在公路工程施工中常用的岩石种类是花岗岩、石灰岩、绿岩以及玄武岩等。岩石具有抗压性、吸水性、含水性、抗压性等方面的特性。在季节性冰冻地区或周期性旱涝地区的公路工程施工应考虑合理利用岩石类材料这一特性。

2、天然砂砾土

相对于其他矿物施工材料，天然砂砾土的开采过程比较容易。天然砂砾土的主要构成成分为砾石、粘土以及天然砂土。

3、沥青类工程材料

沥青混合料按照拌和方式、铺筑温度的差异性能够划分为两种混合料，即热拌沥青混合集料与冷拌沥青混合集料两种方式。热拌沥青混合集料所具备的综合施工性能较强，但是同样对生态环境的污染程度也较高，同时能耗较大，易发生老化现象；冷拌沥青混合集料所具备的特性是环保节能、并且易和其他集料实现同步存储的特性，但是其在公路施工作业中的实用价值也相对较差，很难与沥青热拌混合集料相提并论。当然，温拌沥青混合集料的技术开发最早投入使用于欧洲等发达国家，在我国开始投入铺筑使用的时间是2000年，同时由于其所具备的综合环保、节能性能较为显著，所以在公路施工建设中广泛推广开来。总的来说，温拌沥青混合集料集中了热拌沥青集料与冷拌沥青集料的共同优势，即能增强整体质量成效的同时，还对环境的生态保护带来了一定有利影响。

（二）再生材料

再生材料定义为使用于公路工程中取代路堤填筑材料及路福开挖路段路基之再生材料，不得含有树根、残干、稻草、垃圾、淤泥及其他有机物或有害物质，并应符合本规范有关路基土石方用料之要求者，得作为路堤填筑之再生材料，惟再生材料之使用百分比于设计时订之。大致包括以下材料：

1、粉煤灰

粉煤灰的形成主要是通过燃煤烟道在燃烧燃料过程中收集而来的。组成其结构的主要成分有烟尘粉末、玻璃体及少量晶体物质、矿质等多种原料构成，是一种复合物材料。其中，玻璃体的基本构造单元所呈现出的是无序排列，构造稳定性较差，而表面能、内能能耗也较大，进而加剧了其构造的不稳定性。同时，作为其基本单元无序排列的无定形体的主要成分为al2o3、sio2 ，属于偏酸性氧化物，易与碱性环境生成化学反应过程。所以，其化学特性中所呈现的潜在活性较高。

由于其潜在活性特性突出，当激发条件稍一具备就会使其潜在活性的性能得以体现，生成化凝胶生成物，且强度提升。基于此种境况下，技术工艺相对简易、造价又较为低廉的石灰就成为了激发剂主要来源。由此，道路工程构造中往往会具备规模量较大的石灰粉稳定粒料结构层。此外，混凝土水化之后也会形成一种高度激发剂氢氧化钙，当然这种激发剂是相对于此时的粉煤灰而言，所以目前建筑市场中混凝土中往往会掺有粉煤灰作为混凝土集料。

2、建筑垃圾

三、再生材料应用于公路工程施工中的必要性

随着新建工程的不断扩大和破旧路面的翻修工程量不断增加，对建筑材料的需求也不断增加，采用传统的建筑材料和技术必然会需要消耗大量的自然资源，这将会对自然资源和环境造成不可弥补的损失，也使得工程造价越来越高。这种状况以引起工程界有识之士的重视，为此人们已经开始探讨如何在道路工程建设中利用再生技术和再生材料。

道路建设中主路材料对对自然资源和环境的危害主要表现在两个方面：一是新建道路需要大量的砂、石、土等原材料，它对自然资源的不断攫取，加剧了自然资源的枯竭。二是破旧道路翻新过程中产生了大量的路面废料（废沥青混合料、水泥混凝土等）需要剔除后异地处置，这将会造成对环境的污染。因此，在未来道路建设过程中不可避免地出现一些矛盾。一方面道路建设需要大量的筑路材料，另一方面，废旧路面材料需要处置。上述矛盾对城市道路建设十分突出，特别是矿产资源缺乏的沿海城市这种矛盾更为突出。解决上述矛盾的有效方法就是在道路修筑工程中大量采用再生技术和可再生资源，除此之外，难以寻求更好的发展出路。

四、道路工程中大量应用再生工业废料的可行性

经过十几年的研究和探索，人们已经知道很多可再生的工业废料可以用作筑路材料，如粉煤灰、炉渣、建筑废料、煤矸石、某些化工废料和建筑垃圾等已经取得了成功应用的经验。在实际工作中我们可以根据实际情况采用不同的再生材料。对于老工业城市说，通常积存了大量的工业废料，各种建筑垃圾也在不断增多，而且这些工业废料已成为危害城乡环境的一大污染源。为保护城乡环境，国家提倡消化和有效地处理这些工业废料。从这些大宗固体工业废料的主要化学成分来看，其中大部分适于作为筑路材料，例如粉煤灰、炉渣、碱渣及其他化工废渣，他们主要是钙、硅、铝铁的盐类，从化学性能方面具有可利用的成分，在理结构和状态方面也具有可利用的潜在功能。因此，利用这些工业废料筑路在理论上是可行的。近几年，京、津、冀、鲁等省市在利用这些固体工业废料修筑道路方面已取得成功并产生一定社会效益，结果表明利用工业废渣筑路在实践上也是可行的。

工业废料作为再生材料筑路具有独特地优点。虽然大部分固体工业废料的化学成分复杂，在其它方面难以利用或利用成本高，但是作为筑路材料主要是利用其物理学力学性能，对原材料的品位要求很低，只要其中的杂志不会对道路的使用性能构成危害掺加适当的结合料后大多数废料可以满足工程要求。

此外，随着我国城市建设的不断发展，拆除的旧建筑物也越来越多，利用传统的填埋处置方式，不仅需要占用大量的土地，而且可能造成二次污染，对环境造成各种危害。如果利用先进的再生技术，充分利用建筑垃圾的潜在功能，将其转化为筑路材料，不仅可以开辟一种新的良好的应用途径，也为未来的筑路材料开辟再生来源。

在筑路工程中利用废旧材料最为经济合理的方式就对旧路面进行再生利用。因此以往采用天然材料修筑道路时，只是利用其部分物理及化学性能，或者说只是利用这些材料的某些功能。从理论上来说，材料在道路工程中的效果就是这些功能所起的作用。鉴于以往筑路工艺、材料配比及固化原理等方面的缺陷，似的废旧道路垃圾的大部分功能未能得到发挥。因此这些废料仍然具有许多可以开发利用的潜在功能。

五、再生材料在我国公路工程中的应用前景与展望

我国逐步已成为已开发国家，并大力推动各项重大公共建设振兴经济的同时，亦应兼顾生态环境之维护，以落实“绿色矽岛”之既定政策，固公共工程之执行应考量建立资源再利用之相关机制，以作为国家永续发展之长远准备。目前我国资源缺乏，各种建筑垃圾又亟待处理，因此可再生资源的循环利用的发展前景广阔，相信在不就的将来可再生资源将在公路工程施工中得到更为广泛的应用。

参考文献

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[2] 朱义辉. 公路施工材料应用[j]. 中国城市经济, 2011,(08).

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