一种由建筑垃圾细料生产的流动性回填材料及其施工方法

摘要

本发明涉及一种由建筑垃圾细料生产的流动性回填材料及其施工方法。所述流动性回填材料是由建筑垃圾再生细料、水泥、掺合料、水配制拌合而成的具有一定流动性的回填材料。其施工方法包括基坑清理、配制建筑垃圾流动性回填材料、浇筑及养护以及封层等步骤。本发明不单大大提高了建筑垃圾的再生利用率，而且很好的解决了工程建设中回填施工难的问题。该项发明可以使建筑垃圾再生利用率达到100%，且施工工艺简便易行，不需要专门的施工机械设备，工程造价较低，易于推广应用，而且避免了由于压实质量差造成的各种病害的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型土木工程材料，特别是一种由建筑垃圾细料生产的流动性回填材料及其施工方法，适用于桥涵台背回填，道路加宽路基回填，地下工程和管线工程回填及狭小建筑基坑回填。 

技术背景

目前，我国正处于高速大规模基本建设时期，现有建筑面积400亿m²，并以每年新增20亿m²的速度迅速发展，大规模的建设带来两方面的主要问题，一是天然资源的消耗量在逐年增加，另一方面是建筑垃圾的产生量也在不断增加。据统计，我国正以每年90亿吨的速度消耗砂石骨料，以每年14亿吨的速度消耗水泥，砂石料的过度开采，带来耕地植被的严重破坏，砂石料作为不可再生的天然资源，正面临日益枯竭的境地。产生的大量建筑垃圾未经处理露天堆放或采用填埋的方式进行处理，不仅占用土地，更因为私拉乱倒，造成垃圾围村、垃圾围城，由此带来的诸多危害是侵占土地，污染水体、大气和土壤，影响市容和环境卫生，遗留安全隐患等。对我国的经济建设带来严重影响。 

在对建筑垃圾的研究中，广泛使用的是质量较好建筑垃圾再生粗骨料，对于质量较差的再生细骨料却很少使用，建筑垃圾再生利用率低，造成二次污染和资源浪费。 

与此同时，在道路建设和维修养护中，有些部位回填土无法进行有效压实。如城市道路路基开槽进行管线埋设后的回填、检查井周边回填、掘路回填、挡土墙墙背及桥台台背填土等，由于受到管线等构筑物的限制，再加上回填空间狭小等因素的制约，无法使用大型机械进行碾压施工，导致压实度很难达到设计要求，从而造成回填变形、沉陷等病害，且病害发生后无法进行有效的修复。此外，当城市道路出现路面塌陷等险情时，传统的回填技术很难满足施工速度与施工质量的要求。 

发明内容

本发明针对上述状况，以建筑垃圾细料（特别是粒径小于5mm）为主要原材料，提出了一种可以达到自密实的新型水泥基流动化回填材料——由建筑垃圾细料生产的流动性回填材料及其施工方法。其目的在于：1.开发出一种新的建筑垃圾细料再生利用途径，解决建筑垃圾再生利用率低的问题；2.解决道路工程及土木工程中压实机械无法进入或回填材料不易被压实地段的回填施工问题。 

本发明的技术方案如下： 

一种由建筑垃圾细料生产的流动性回填材料，所述流动性回填材料是由建筑垃圾再生细料、水泥、掺合料、水配制拌合而成的具有一定流动性的回填材料；其中，所述建筑垃圾再生细料为在城市建设中新建工程或改建工程产生的建筑垃圾其中，所述掺合料为粉煤灰和硅灰；所述建筑垃圾再生细料为在城市建设中新建工程或改建工程产生的建筑垃圾、或者水泥混凝土路面改建或维修工程产生的建筑垃圾经分选、破碎和筛选后所得到的建筑垃圾细料，其中粒径小于4.75mm的颗粒质量百分比含量达到90%以上，根据建筑垃圾细料的级配指数，按表1所示分为Ⅰ、Ⅱ两种类型： 

表1建筑垃圾再生细料分级 

质量等级 Ⅰ Ⅱ 级配指数 ≥0.3 ＜0.3

或者再细分一些，可根据建筑垃圾细料的级配指数和再生胶砂需水量比（参见标准GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》具体定义：以1350g建筑垃圾再生细料、540g水泥和一定量的水制备的建筑垃圾流动性回填材料流动度达到130mm±5mm时所需水量与以1350g标准砂、540g水泥和一定量的水制备的流动性标准回填材料流动度达到130mm±5mm时所需水量的比值，无量纲；其中，再生胶砂为按照上述标准规定的方法，用再生细料、水泥和水制备的砂浆，基准胶砂为按照上述标准规定的方法，用标准砂、水泥和水制备的砂浆，再生胶砂需水量是流动度为130mm±5mm的再生胶砂用水量，基准胶砂需水量是流动度为130mm±5mm的基准胶砂用水量），按表1‘所示细分为Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1以及Ⅱ-2四种类型： 

表1‘建筑垃圾再生细料分级 

其中，级配指数是指0.075mm筛质量通过百分率与2.36mm筛累计筛余百分率之比，其计算方法如下： 

C=P_0.075/A_0.36

式中：C--级配指数， 

P_0.075--0.075mm筛质量通过百分率； 

A_2.36--2.36mm筛累计筛余百分率； 

再生胶砂需水量比计算方法如下：（具体参见标准GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》） 

β_W=W_R/W₀

式中：β_W--再生胶砂需水量比； 

W_R--再生胶砂需水量，（mL）； 

W₀--基准胶砂需水量，（mL）； 

所述的由建筑垃圾细料生产的流动性回填材料，即建筑垃圾流动性回填材料各组分及其质量配合比如表2所示。 

表2每立方米建筑垃圾流动性回填材料单个材料用量范围表 

其中，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，水泥的强度等级为32.5级。在生产快硬性的流动性回填材料时，所述水泥选用快硬水泥、早强水泥或在水泥中添加早强剂，此时，水泥的强度等级为42.5级。 

其中，所述的掺合料：粉煤灰和硅灰，其技术指标应符合《公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南》的要求。 

其中，所述的水为可饮用的自来水。 

本发明所使用材料均为干燥时质量，水泥与建筑垃圾再生细料的质量之比控制为0.05～0.18左右；再生细料等级为Ⅰ级时，粉煤灰的掺量按建筑垃圾再生细料的质量百分比外掺范围为10%～15%，硅灰的掺量按建筑垃圾再生细料的质量百分比外掺范围为1%～1.5%；再生细料等级为Ⅱ级时，粉煤灰的掺量按建筑垃圾再生细料的质量百分比外掺范围为15%～20%，硅灰的掺量按建筑垃圾再生细料的质量百分比外掺范围为1%～2%。将水泥、掺合料和建筑 垃圾再生细料统称为固体材料，水与固体材料之比控制为0.25～0.29。本发明所提供的流动度值为120-200mm。流动度的具体测量仪器设备和测量方法为： 

1.仪器设备 

（1）标准水泥胶砂搅拌机； 

（2）T0507—2005《水泥胶砂流动度测定方法》中的截锥圆模及模套； 

（3）50cm×50cm玻璃平板； 

（4）直尺； 

（5）其他仪器设备应符合GB/T2419的规定。 

2.测量步骤 

（1）使用水泥标准胶砂搅拌机拌和建筑垃圾流动性回填材料； 

（2）将拌和好的建筑垃圾流动性回填材料倒入T0507—2005《水泥胶砂流动度测定方法》中的截锥圆模中，无需振捣压实，刮平后将截锥圆模向上轻轻提起； 

（3）待建筑垃圾流动性回填材料扩展度稳定不变后测量建筑垃圾流动性回填材料最大坍落扩展直径及与其垂直的直径，并计算二者的平均值作为建筑垃圾流动性回填材料的流动度测试结果。 

本发明所提供的28天无侧限抗压强度值为1MPa～6.0MPa，所使用的试模尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试模。 

上述建筑垃圾流动性回填材料的具体施工方法如下： 

1）基坑清理：清除基坑中的浮土、垃圾，对于周边已经压实的路基，将其边缘部位切削整齐； 

2）配制建筑垃圾流动性回填材料：按施工配合比配制建筑垃圾流动性回填材料，配制应就近进行，从配制到施工完毕的时间控制在40min以内； 

3）浇筑及养护：将拌合好的建筑垃圾流动性回填材料用泵送或用导流槽灌入指定位置；浇筑完成后，加盖草毡养护24h以上，养护期间严禁车辆和行人通过，其中，单层施工厚度应小于1m，分层施工时，在底层施工12h后方可开始上层的施工； 

4）封层：在硬化后的建筑垃圾流动性回填材料上进行封层处理，封层结构包括8％的石灰土，压实标准符合原地基处理标准，封层施工完毕后应与原地面平齐。 

与现有回填材料相比较，本发明具有以下有益效果： 

1）经济环保：建筑垃圾细料本身为一种再生材料，含有部分红砖、再生砂浆、水泥石、微粉及有机杂质，很难被重新利用。而建筑垃圾流动性回填材料的主要原材料就是建筑垃圾 细料，为建筑垃圾的再生利用开辟了新的途径。经济又环保。 

2）强度的可调节性：不同品质的建筑垃圾再生细料、不同的配合比会有不同的强度，28d强度调节范围为1MPa～6.0MPa。 

3）良好的施工性：建筑垃圾流动性回填材料具有高流动性，浇筑时不需要振捣和碾压作业，可以实现自密实，达到较高的密实度，可进行远距离、窄小空间和其它不便于振动及压实操作的区域施工。 

4）使用范围广：由于使用材料简单，造价低廉，而且在造价低的水平下可以产生较高的早期强度，施工工艺简单，可以在各类土木工程中应用。 

以下结合具体实施方式对本发明进行进一步说明。 

具体实施方式

实施例1 

某高速公路路基施工，部分桥涵台背回填空间狭窄，压实机具无法进入，采用本发明的由建筑垃圾细料生产的流动性回填材料，具体实施方式如下。 

施工材料：所使用水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为32.5级； 

建筑垃圾细料为某一再生厂生产的技术等级为Ⅰ级，含水量约为3%；粉煤灰和硅灰符合国家技术标准；水为可饮用自来水。 

施工过程： 

1）清理基坑：清除基坑中的浮土、垃圾，对于周边已经压实的路基，将其边缘部位切削整齐； 

2）配制建筑垃圾流动性回填材料：选定配合比为：水泥120kg，粉煤灰120kg，硅灰12kg，建筑垃圾再生细料1200kg，水392kg；现场拌合，采用小型混凝土搅拌机拌合非压实回填土，小型混凝土搅拌机的每次搅拌量约为0.2m³，对应水泥24kg，粉煤灰24kg，硅灰2.4kg，建筑垃圾细料248kg，水71kg。 

3）浇筑及养护：将拌合好的建筑垃圾流动性回填材料倒入滑槽中，流入台背，每次从搅拌到浇筑完成均在30min内完成，全部浇筑完毕后，加盖草毡养护24h，养护期间严禁车辆和行人通过，其中，单层施工厚度应小于1m，分层施工时，在底层施工12h后方可开始上层的施工。 

4）封层：采用石灰土和灰土碎石在硬化后的建筑垃圾流动性回填材料上进行封层回填，其封层压实度不小于96％，封层厚度为40cm，封层结构包括8％的石灰土，压实标准符合原地基处理标准，封层施工完毕后应与原地面平齐。 

施工效果：施工一年后观察，施工处路面表面完好，未发生开裂和不均匀沉降等现象。 

实施例2 

建筑垃圾细料为某一再生厂生产的技术等级为Ⅱ级，选定配合比为：水泥65kg，粉煤灰110kg，硅灰11kg，建筑垃圾再生细料1100kg，水322kg，其它配置及施工方法同实施例1，此处不再详述。 

施工效果：施工一年后观察，施工处路面表面完好，未发生开裂和不均匀沉降等现象。 

以上是本发明的两个典型实验实施例，本发明的实施不限于此。