来自建筑废弃物处理厂的再生骨料用于路堤建设的性能评估：组成和处理方法的影响

《Results in Engineering》：Performance assessment of recycled aggregates from C&DW plants for road embankments: Influence of composition and treatment methods.

再生骨料在道路填筑中的应用技术研究：基于意大利北部三家处理厂的物理力学性能与合规性评估。摘要：研究通过分析三家处理厂的再生骨料物理力学特性，发现颚式破碎与锤式破碎工艺及原料组成对再生骨料形状指数、破碎指数、洛杉矶磨耗系数等关键指标影响显著，其中锤式破碎工艺可减少扁平颗粒含量并提升力学性能。样本检测显示，再生骨料需通过UNI 11531-1和Circular 5205双重标准验证，原料中砖瓦占比超过25%时会导致洛杉矶磨耗系数超标。建议采用预分选技术去除高扁平颗粒材料（如砖块、沥青混合料），并建立基于性能的再生骨料分级标准。

　　在当今全球对可持续发展和资源循环利用日益重视的背景下，建筑与拆除废弃物（C&DW）作为传统建筑材料的替代品，正逐渐受到关注。特别是在道路建设领域，C&DW衍生的再生骨料（RAs）被视为一种有潜力的资源，能够减少对天然骨料的依赖，同时降低建筑行业对环境的影响。然而，再生骨料的实际应用仍然面临诸多挑战，主要集中在材料质量、技术标准以及市场接受度等方面。本文通过分析意大利北部三个实际运营的C&DW处理工厂生产的再生骨料，探讨其在道路路基应用中的可行性，并为提升再生骨料的合规性和应用范围提供工程建议。

C&DW在欧洲的产生量一直居高不下，据欧盟统计局数据显示，2022年C&DW占所有废弃物的比例已超过38.2%。这一趋势在2012年后更加明显，当时该类废弃物占总废弃物的32.5%。由于C&DW种类繁多，包括土壤、轨道道砟、疏浚废料和沥青等，其总量在不同分类标准下存在显著差异。例如，当将这些材料纳入统计时，欧盟27国的C&DW年产量达到约8.478亿吨，而如果不包括这些材料，总量则下降至约2.764亿吨。这种差异说明了在废弃物分类和统计过程中，材料选择对结果的影响巨大，因此建立统一的分类标准对于准确评估C&DW的管理现状和再利用潜力至关重要。

尽管C&DW的回收率在近年来有所提升，但大多数回收材料仍用于低附加值的工程应用，如路基填充或回填作业，而非用于高要求的结构材料。这种现象的主要原因在于再生骨料的品质问题，其异质性和处理工艺的局限性导致了材料性能的不稳定。然而，一些研究已经证明，再生骨料在某些高要求的应用场景中是可行的，例如用于加固路基的土工格栅工程。因此，提高再生骨料的性能和合规性成为推动其在道路工程中广泛应用的关键。

本研究聚焦于意大利北部三个实际运行的C&DW处理工厂，通过对其生产的再生骨料进行详细的物理和机械性能分析，评估其是否符合意大利国家标准UNI 11531-1和第5205号行政命令的技术要求。研究共选取了10个具有代表性的再生骨料样本，涵盖了颗粒级配、形状、扁平度、塑性以及耐磨性等关键指标。分析结果表明，再生骨料的性能在很大程度上受到处理工艺和原始C&DW成分的影响，不同处理方式和原料来源导致了再生骨料在各项指标上的显著差异。

在实际生产过程中，C&DW的处理通常包括初步去除非结构材料（如木材、塑料、纸张等），随后进行破碎和筛分。不同的破碎设备（如颚式破碎机和锤式破碎机）会产生不同的颗粒形态。颚式破碎机由于其压碎机制，通常会产生更多的棱角分明颗粒，而锤式破碎机则倾向于产生更圆润的颗粒。这种差异对再生骨料的使用性能产生了重要影响，例如，在路基应用中，更规则的颗粒形状有助于提高材料的压实性和稳定性，而扁平或细长的颗粒可能影响材料的耐久性。

颗粒级配是再生骨料性能评估的重要指标之一。在本研究中，一些样本由于破碎和筛分过程的限制，无法获得完整的颗粒级配，尤其是缺乏小于30毫米的细颗粒。这种粒径分布的不均衡在一定程度上影响了再生骨料的适用性，但并非直接反映材料质量的优劣。通过将30至70毫米的再生骨料与更细的颗粒进行混合，可以实现更合理的粒径分布，从而满足路基工程的规范要求。

塑性特性是再生骨料在路基应用中的另一个重要方面。塑性指数（PI）和液限（LL）等参数可以用来评估再生骨料在施工过程中的工作性能和稳定性。研究发现，再生骨料中细颗粒的含量对这些塑性参数具有显著影响。例如，某些样本的细颗粒含量超过5%，这可能影响其在路基中的压实性能和长期稳定性。因此，控制细颗粒含量和优化处理工艺对于提高再生骨料的性能至关重要。

在实际应用中，再生骨料的耐久性是决定其是否适合用于结构工程的关键因素之一。通过洛杉矶磨耗试验，可以评估再生骨料在交通负载下的抗磨损能力。结果显示，某些再生骨料样本的磨耗指数较高，这可能与其较高的脆性成分（如砖块和瓷砖）有关。这些材料在破碎过程中容易产生更多的细碎颗粒，从而影响再生骨料的整体性能。相比之下，含有更多未结合骨料和天然岩石的再生骨料表现出更好的抗磨损能力，这表明材料来源和处理方法对再生骨料的性能具有直接关系。

本研究还发现，不同处理工厂的再生骨料在各项指标上的表现存在显著差异。这些差异不仅与处理设备有关，还与输入C&DW的成分密切相关。例如，处理厂A的再生骨料由于含有较多的混凝土和砖块，表现出较高的扁平度和较低的抗磨损能力，而处理厂C的再生骨料由于含有更多的未结合骨料和沥青材料，其抗磨损能力相对较好。这表明，优化输入材料的成分和改进处理工艺是提升再生骨料性能的关键措施。

为了提高再生骨料的合规性和应用范围，研究提出了几种工程建议。首先，建议采用更精确的筛选技术，以确保再生骨料的颗粒级配符合工程要求。其次，强调了选择性拆除和分选的重要性，通过在建筑拆除阶段就对材料进行分类，可以显著提高再生骨料的质量。此外，研究还指出，通过改进破碎设备和技术，可以减少再生骨料中的细颗粒含量，提高其机械性能。最后，建议加强再生骨料的认证和标准化，以提高市场对其的信任度和接受度。

本研究的结果不仅对意大利的再生骨料应用具有指导意义，也为其他国家和地区提供了可借鉴的方法。通过结合实际工业生产数据和实验室测试结果，研究构建了一个基于性能的评估框架，该框架可以适用于不同国家和地区的技术标准。这种评估方法为再生骨料在道路工程中的推广和应用提供了科学依据和技术支持。

从更广泛的视角来看，再生骨料的应用不仅有助于减少自然资源的消耗，还能降低建筑行业的环境影响。通过将再生骨料纳入到道路建设的全生命周期管理中，可以实现资源的高效利用和环境的可持续发展。此外，研究还指出，未来需要进一步探索再生骨料在不同气候条件下的长期性能，以及如何通过先进的处理技术提升其经济价值和应用范围。

综上所述，本研究揭示了再生骨料在道路建设中的技术潜力和应用挑战。通过优化处理工艺、加强材料分选和提高标准化水平，再生骨料有望成为传统天然骨料的有力替代品。未来的研究应进一步关注再生骨料的长期性能和环境影响，以及如何通过技术创新和政策支持推动其在更大范围内的应用。这些努力将有助于实现建筑行业的可持续发展目标，并促进循环经济的发展。