引言

随着城镇化进程的推进，生活垃圾也随之迅速增加。尾气控制技术发展后，垃圾焚烧被认为是当前处理生活垃圾的最佳途径。垃圾焚烧产生20%的固体焚烧产物———底灰和飞灰，其中底灰占80%(质量计)以上中国沥青网sinoasphalt.com。底灰由熔渣、黑色及有色金属、陶瓷碎片、玻璃和其他不可燃物质组成，其粒径分布从1~20mm。底灰的物化特性主要受硅和钙等几种主要成分质量分数的影响，属于多孔率、与天然砂石成分相似、吸水率较高的轻质材料，满足大多数工程建筑材料的特性要求。由于底灰有毒有害物质较少，常予以填埋处理，既占用了土地又易产生“二次污染”。另一方面，城镇建设和交通建设快速发展，需要大量的建筑材料。焚烧底灰目前主要用于水泥混凝土的替代骨料、堤坝填料及填坑料等，李新明，Valle－ZermeoRD等学者进行了应用于路面基层的研究，但主要是开展了应用于道路材料现状、途径和环境影响评估研究，未能开展工程实践应用研究。本课题采用地聚合物对底灰加以固化处治，形成新型基层材料，在杭州湾新区等多条道路基层施工中取得了成功。

技术原理

以焚烧底灰为主要原材料，建筑废弃物再生料补充缺失级配，橡胶颗粒填充空隙、柔韧化材料。地聚合物固化、封闭、包裹底灰，避免有毒物质溶出，再通过现场摊铺和碾压形成高强、致密、稳定、耐久和抗裂性好的固化基层。

地聚合物固化剂是一类无机高分子聚合物，多维孔状结构可有效封闭和固化重金属或其他有毒有害物质，从而防止基层中有害物质溶出而“二次污染”环境。可与集料(包括底灰、建筑废弃物和橡胶颗粒)相互扩散、吸附、粘结，形成致密的三维网状结构包裹集料。化学成分主要有SiO2、Al2O3、KOH和K2SiO3等。地聚合物固化剂技术性能指标应符合《固化类路面基层和底基层技术规程》(CJJ/T80－98)要求。

橡胶颗粒粒径约为70μm~1.7mm，橡胶颗粒富有弹性、韧性，理化性质稳定，掺入基层混合料中，可充填空隙、改善界面状况，使材料柔韧化，提高基层抗裂性。同时，橡胶颗粒改性固化基层还具有减振和降噪等优点，从而取得良好的物理改良效果。

施工工艺流程

操作要点

施工准备

基层施工前，应对下承层进行检查验收，确保其达到质量标准。在验收合格的下承层上进行中线、高程等测量放样工作。准备施工机械，并检查机械性能是否满足技术要求。

焚烧底灰处理

垃圾焚烧厂产生的底灰经过收集、运输和存放，到达施工场地废弃物专用处理作业区。利用磁选技术从炉渣中提取黑色金属，回收再利用。底灰使用前应经过堆放、熟化等预处理，使其自然稳定、膨胀，碳酸作用及氧化作用充分反应，得到结构耐久性及稳定性较好的底灰。

再生集料级配补充与改良

针对底灰粒径较小、粒径均匀、级配差的特点，采用补充建筑废弃物再生粗骨料的方式进行级配改良。

a.焚烧底灰组分构成。①颗粒组成:经过对垃圾焚烧厂焚烧底灰的采样分析表明，颗粒主要成分是砂石、陶瓷、玻璃及少量金属氧化物，粒径范围大致为0~19mm连续级配，其中4.75mm以下颗粒约占总量的72%，16mm以上颗粒含量占比约为4%，总体分布呈现“细集料重，粗集料轻”。

②矿物成分组成:以硅酸盐为主，同时含有少量氧化钙，碳酸钙和锰酸锌盐等，化学性质较为稳定。

b.利用废弃物再生集料改良级配。由于垃圾焚烧底灰粒径集中于0~4.75mm之间，无法满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20－2015)集料粒径要求，直接使用无法获得较高的CBＲ值、回弹模量和抗变形能力。而建筑废弃物再生骨料粒径主要分布在10~40mm，具有良好的力学性能，是形成嵌挤骨架密实结构的一种较为合适的材料。

因此，针对焚烧底灰的粒径特点，按照一定比例补充掺入建筑废弃物再生粗骨料，经过级配调整即可获得良好级配。

基层材料配合比设计

根据各交通量道路基层设计要求，以及无机结合料稳定材料强度标准，总结再生基层材料室内实验和试验段现场测试结果，确定垃圾焚烧底灰再生混合料配合比设计。

本研究选用由偏高岭土、水玻璃、氢氧化钠和水合成的地聚合物。地聚合物是碱激活材料的一种，它是利用粘土和含硅酸盐的工业废弃物在较低温度下生成的一类无机高分子聚合物，与普通硅酸盐水泥相比，地聚合物具有高强、早强、耐酸碱、低渗透、低收缩等物理特性，由偏高岭土、水玻璃、氢氧化钠和水合成的地聚合物主要用于固封有毒废弃物(重金属离子)。

设置4%、8%、12%三档不同地聚合物掺入量，对再生集料级配补充与改良后的垃圾焚烧底灰进行固化，通过地聚合材料的重金属溶出浓度试验，设置8%、10%、12%、16%四档不同橡胶颗粒掺入量，结合试件的7d和28d无侧限抗压强度，确定最佳地聚合物固化剂用量为8%，推荐橡胶颗粒所占百分比为12%，再生粗集料与细集料(底灰)的质量比例范围为4:6~6:4。

在满足基层混合料颗粒级配要求的前提下，尽可能降低地聚合物掺量和橡胶颗粒掺量，以期资源利用最大化。通过试验③、④的对比，易发现当橡胶颗粒超过一定比例时，无论是7d还是28d无侧限抗压强度都略有降低，其原因可能由于随着其掺量的增加，破坏了材料结构骨架，导致粒料间空隙增大，强度降低。

拌和

建议采用厂拌法，对混合料配合比、地聚合物剂量和废橡胶粉掺量以及搅拌时间进行严格控制，及时发现异常情况并立刻进行调整。每次加入的搅拌物不得超过规定数量，投料的顺序为:建筑废弃物再生粗骨料→焚烧底灰→废弃橡胶颗粒→地聚合物稀释固化剂，为使得混合料搅拌均匀，每挡料投入后搅拌20s，三档料全部投入后搅拌60s。

混合料拌和用水量应以最佳含水量(+1%~2%)控制，使碾压成型后表面保持湿润。夏季高温蒸发量大，早晚与中午的含水量要有区别，要根据温度变化及时调整，但加水量不得超过最佳含水量2%

摊铺

①根据所铺基层的厚度来确定是否需要分层摊铺、压实。

②在进行摊铺前应确定松铺系数，松铺系数需要通过试验段试验确定，一般为1.25~1.35。

③根据基层宽度来确定摊铺机台数，摊铺机最大摊铺宽度大于施工路段的实际宽度。所有摊铺机前后错开成梯队状同时工作，相邻摊铺机相距8~10m。

④当进行分层摊铺时，在第一层摊铺碾压结束后，立即进行压实度检验，合格后立刻开始第二层摊铺、碾压。

碾压

①摊铺好的混合料应在当天碾压成型，注意碾压宜在最佳含水量的±2%范围内进行。②压实原则为:先轻后重、先静后振、先慢后快、先低后高、轮迹重叠。压路机的最快时速不宜超过4km/h。③碾压应从基层边缘向中央进行，碾压不到的部位应采用小型夯机进行夯实，防止漏夯，要求夯击面积重叠1/4~1/3。④先静压2遍使表面平整，然后轻振1~2遍，再强振3~4遍，最后静压1~2遍收光。⑤碾压过程中注意表面保持潮湿，若水分蒸发过快应及时补充，以防开裂。

接缝处理

①在已完成碾压的混合料基层末端，沿混合料基层挖一条横贯铺筑层全宽约30cm的槽，直至下承层顶面。此槽垂直于道路中心线，靠混合料基层的一面应切成垂直面，将两根与压实厚度同厚、长为全宽1/2的方木紧贴该垂直面，用原挖出的混合料对槽内空隙部分进行回填。

②如果施工机械必须在已碾压完成的混合料基层上调头，应采取相应措施保护调头作业段。一般可在准备用于调头的混合料基层上，先覆盖一张厚塑料布或油毡纸，然后铺上约10cm厚的土、砂或砂砾。第二天摊铺前，除去方木和方木外侧混合料，用水泥净浆涂刷接缝立面。摊铺时，接缝处的混合料基层松铺应较已完成断面高出约5cm，以利形成一个平顺的接缝。

效益分析

本技术减少了天然砂石用量，节约道路建材成本约33%。对于一条1km长的公路，若基层宽13m，厚0.3m。方案一:铺筑5%水泥剂量的水泥稳定碎石，5%水泥稳定碎石基层约75元/m2，每公里造价为97.5万元;方案二:地聚合物固化生活垃圾焚烧底灰基层，以级配后焚烧底灰:地聚合物材料:废橡胶粉=80%:8%:12%计算，造价约50元/m2，每公里造价为65万元，较方案一节省造价32.5万元/km，节约造价约33%。

本技术大量利用生活垃圾焚烧底灰和建筑废弃物，减少了环境污染，节约了资源，社会效益更为突出。

结语

本技术适用于各级公路及城市道路基层或底基层施工，形成高强、致密、稳定、耐久和抗裂性好的固化基层。

①技术先进。地聚合物可紧密包裹、固化焚烧底灰等集料，形成高强、稳定和耐久的固化基层，橡胶颗粒可提高基层韧性以防开裂。②有利环保。有效避免焚烧底灰、建筑废弃物和废弃轮胎堆放等产生的环境污染问题。③废物利用。可大量处理垃圾焚烧后的产物(底灰)、建筑废弃物和废弃轮胎，实现废弃物再生利用，经济效益、社会效益显著。