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生活垃圾焚燒爐渣集料在道路基層中的長期應(yīng)用評價

文檔作者：孫文州文檔來源：上海市市政規(guī)劃設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月05日
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生活垃圾焚燒爐渣集料在道路基層中
的長期應(yīng)用評價
孫文州
(上海市市政規(guī)劃設(shè)計研究院，上海200031)
摘要： 通過路況調(diào)查及室內(nèi)試驗，對爐渣集料在市政道路基層中的長期應(yīng)用效果進行了研究，結(jié)果表明：試驗路長期承擔行車荷
載作用后，路面狀況評定等級為優(yōu)，路基完整性良好，路面結(jié)構(gòu)整體承載能力保持較高水平；基層強度與模量與一般半剛性基層相
比水平相當，且能長期保持存較高水平。因此，焚燒爐渣集料用于道路基層材料的部分替代骨料，用于道路工程建設(shè)是可行的，且
可以獲得良好的長期使用效果。
關(guān)鍵詞： 道路T程；應(yīng)用評價；焚燒爐渣；基層
0 引言
生活垃圾焚燒技術(shù)在國內(nèi)的城市生活垃圾處理
中，已得到廣泛應(yīng)用。生活垃圾焚燒爐渣隨著生活垃
圾焚燒技術(shù)的不斷發(fā)展與推廣，其產(chǎn)生量也將隨之快
速增長。若進行填埋處置，必將占用大量填埋場地，同
時焚燒爐渣與周圍環(huán)境的隔離設(shè)施等配套設(shè)施的建設(shè)
維護成本居高不下。將垃圾焚燒爐渣進行資源化利
用，不僅能夠節(jié)約被焚燒爐渣占據(jù)的土地資源，降低爐
渣的處理處置費用，而且可以充分利用能源資源，減少
天然骨料的使用，降低道路建設(shè)成本。鑒于此，我國的
很多研究者紛紛著眼于生活垃圾焚燒爐渣的資源化
利用 。
目前爐渣資源化利用的途徑主要有包括五個方
面：① 回收有價金屬【 J；② 用于水泥生產(chǎn)_3 ；③ 用作垃
圾填埋場覆蓋材料；④用于路基填筑或道渣l4 ；⑤作為
水泥混凝土、道路基層無機結(jié)合料穩(wěn)定材料和瀝青混
合料的部分替代骨料 ]。然而，上述研究多集中在爐
渣的預(yù)處理方法和原材料替代。爐渣的化學分析表
明，Si、Al、Ca、Na、Fe、C、K和Mg是其中主要組成元
素，爐渣的重金屬含量和浸出毒性遠低于標準限值，屬
于一般固體廢棄物，溶解鹽百分含量低于1％ ，其中硫
酸鹽含量約0．08 ～0．12 ，符合資源化利用要求，
在工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)在道路建設(shè)中
的應(yīng)用則較為廣泛。主要用途包括：作為路基填筑材
料以及替代路面基層和墊層部分集料。已有應(yīng)用實踐
表明，焚燒爐渣集料用于道路結(jié)構(gòu)可滿足現(xiàn)有工程建
收稿日期：20l5 0l 1 2
6上馮z娩N。．1 2015
設(shè)標準要求，但其長期應(yīng)用效果尚缺乏深入、系統(tǒng)的研
究和工程實例的驗證。
本文以上海浦東最早實施的苗圃路試驗段為
例，在室內(nèi)外試驗檢測的基礎(chǔ)上，對采用生活焚燒爐
渣集料基層道路的路面狀況、路表彎沉、基層強度和
模量進行觀測與評價，從而為生活垃圾焚燒爐渣的
工程應(yīng)用提供實例參考，推進生活垃圾爐渣資源化
利用的進程。
1 試驗路概況
苗圃路試驗段位于棲山路～ 浦東大道之間，為城
市支路，路幅寬度8 m，機動車道為雙向二車道。試驗
路段全長約400 rn，2005年6月底建成通車，交通組成
以小客車為主，交通量較大。
1．1 路面結(jié)構(gòu)
試驗路的路面結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，試驗路基層
均采用水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石與爐渣集料，底基層或墊
層則采用不同材料類型。
4 cm 普通瀝青AC一13
7 cm 普通瀝青ATB-25
30 cm 水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石與爐渣集料
1 5 cm礫石砂
土路基
圖1 路面結(jié)構(gòu)圖
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◎??G—s
道路縱向布設(shè)一組傳感器，傳感器總數(shù)為9個，分別布
置在0、300、600、900、1 200、1 500、1 800、2 100、
2 400 mm處。測點布置在行車道輪跡帶上，每隔20 In
布置一個測點。整個路段共布置了15個測點，檢測得
到動態(tài)代表彎沉值為14．1(0．01 mm)，說明試驗路鋪
筑以來的近8年時間里，路面整體承載能力良好。
研究成果表明：通過FWD檢測數(shù)據(jù)(D30和D60)
可以反算基層動回彈模量 ]，計算公式如式(1)、(2)，
式中a和b為系數(shù)， 值根據(jù)彎沉檢測數(shù)據(jù)D30和
D60進行估算。為了比較模量實測結(jié)果和反算結(jié)果的
關(guān)系，根據(jù)3個取樣點所在位置的FWD檢測數(shù)據(jù)反
算該點的基層模量，結(jié)果如表5。
E— a*n (1)
一(D3o—D60)／D3。 (2)
表5 動態(tài)模量反算結(jié)果
芯樣編號 Dn D3o D60 基層模量
1— 3 11．8 11．1 10．6 4 064
1— 4 6．8 6．0 5．7 3 166
1— 5 9．6 8．8 8．4 4 O18
3 基層模量與強度室內(nèi)試驗
3．1 模量試驗
使用MTS進行試樣靜態(tài)和動態(tài)抗壓回彈模量試
驗，傳感器量程選擇100 kN，試驗時采用的荷載水平根
據(jù)無側(cè)限抗壓回彈模量的試驗結(jié)果確定，在動態(tài)模量測
試過程中通過設(shè)定波形函數(shù)，輸入Haversine荷載波形，
頻率為10 Hz，無間歇時間，荷載級位設(shè)定為5級。
試驗路模量檢測結(jié)果均值如表6所示，從表中可
以看出，動態(tài)回彈模量的試驗室測量結(jié)果與FWD檢
測數(shù)據(jù)反算結(jié)果保持很好的相關(guān)性。采用FWD檢測
數(shù)據(jù)反算模量，可以較為準確地獲取道路基層的模量，
采用該方法可以實現(xiàn)道路基層模量的無損檢測。模量
換算結(jié)果和試驗室測試結(jié)果表明：試驗路基層模量水
平與一般半剛性基層模量水平相當，爐渣集料基層剛
度性能滿足設(shè)計要求，且能長期保持在較高水平。
表6 基層模量檢測結(jié)果
芯樣 試件 預(yù)加荷 靜回彈 動回彈模 FWD數(shù)據(jù)反
編號 高度／cm 載／kN 模量／MPa 量／MPa 算模量／MPa
1— 3 1 5．2 75 l 502 3 895 4 064
1— 4 15．1 75 1 327 3 51 7 3 166
l一5 l5．1 75 l 446 4 114 4 018
均值 1 425 3 842 3 749
8上馮么姥N。．1 2015
3．2 無側(cè)限抗壓強度試驗
2005年建設(shè)期間，苗圃路基層7 d無側(cè)限抗壓強
度測試結(jié)果為3．8 MPa，滿足7 d無側(cè)限抗壓強度不
小于3．0 MPa的要求，表明試驗路的爐渣集料基層無
側(cè)限抗壓強度滿足設(shè)計要求，并與一般半剛性基層強
度相當。本次將基層芯樣切割加工成15 cm高的試樣
(直徑為15 cm)，共獲得3組有效芯樣試件，試樣高度
測量結(jié)果顯示切割高度的偏差在2 mm 以內(nèi)。采用壓
力機進行無側(cè)限抗壓強度試驗，試驗過程中保持加載
速率為1 mm／min，試驗結(jié)果如表7所示。而且后期
增長幅度較大，在道路長期承受交通荷載作用下，爐渣
集料基層抗壓強度仍保持較高水平。
表7 無側(cè)限抗壓強度檢測結(jié)果
芯樣 試件高 試件直 最大壓 無側(cè)限抗
編號 度／cm 徑／cm 力／kN 壓強度／MPa
l一3 l5．2 15．0 16O 9．1
l 4 l5．1 15．0 125 7．1
l 5 15．1 15．0 135 7．6
平均 | 7．9
4 結(jié)語
(1)經(jīng)路面狀況現(xiàn)場調(diào)查及室內(nèi)試驗研究表明：焚
燒爐渣集料用于道路基層材料的部分替代骨料，用于
市政道路工程建設(shè)，經(jīng)多年使用，道路基層狀況良好，
路面長期使用性能穩(wěn)定。
(2)試驗路整體狀況的檢測結(jié)果表明：在長期承擔
行車荷載作用后，路面狀況評定等級為優(yōu)，路基完整性
良好，路面結(jié)構(gòu)整體承載能力保持較高水平。
(3)試驗路運營8年后的基層無側(cè)限抗壓強度檢
測結(jié)果為7．9 MPa，靜態(tài)模量檢測結(jié)果為1 425 MPa，
說明試驗路基層強度與模量同一般半剛性基層相比水
平相當，且能長期保持在較高水平。
(4)動態(tài)回彈模量的試驗室測量結(jié)果與FWD檢
測數(shù)據(jù)反算結(jié)果保持很好的相關(guān)性。采用無損檢測的
方式可以較為準確地評價道路基層的模量。
參考文獻：
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(上接第5頁)
(2)道路改建工程對大型車輛的交通量影響并不
顯著，改建工程前中后，在道路總交通量劇烈波動的情
形下，大型車輛交通量處于穩(wěn)定并稍稍下降的趨勢。
道路施工對交通量有一定抑制作用，路況改善、路面加
寬、路段免費等對交通量有很大吸引作用下，而這兩方
面的作用對象基本完全是小型車輛。
(3)城區(qū)道路平面交叉口密集，其交通量與交通組
成受交叉道路的影響很大。同一道路不同路段承擔軸
載次數(shù)也因此有極大差異。相較于傳統(tǒng)公路路面來
說，采用統(tǒng)一路面結(jié)構(gòu)的城市道路部分路段一定存在
設(shè)計不足或過度設(shè)計情況。
(4)提出了雙維度道路結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路，并確定了
道路荷載等級分級的方法和指標，提出表征道路混合
軸載中重軸比例的荷載特征參數(shù)z，其數(shù)學表達為“道
路斷面通過的換算標準軸次與實際車輛的交通量的比
值”。將城區(qū)道路荷載等級劃分為：交通型道路、混合
型道路、荷載型道路以及重載型道路。各等級根據(jù)斷
面通過標準軸次與交通量的比值分別以7．8 ，
13．3％ 和22 為界劃分。
參考文獻：
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