说出来你可能不信,中国这条高速公路是用“垃圾”造的

  出品 | 网易新闻

  作者 | 须臾千秋,清华大学土木工程博士

  在中国,有这样一条公路,它的整条线路是用垃圾建造的,它就是西咸北环线高速公路。

說出來你可能不信,中國這條高速公路是用“垃圾”造的

  它环绕西咸新区建设,串联起了西安北部的卫星城市和重要城镇,全长122.6公里,双向六车道,设计时速120公里,是“关中-天水经济区发展规划”和“西咸新区规划”确定的交通建设重点工程。在整条线路的建设中,共计使用建筑垃圾600万吨,恢复垃圾场占用土地3000亩,减少土地开挖面积1500亩,节省生石灰17万吨、燃煤3.2万吨,减少二氧化碳排放4000多万立方米。

  看到这里,你可能会问,用垃圾修公路,那质量能好吗?别说,把建筑垃圾用好了,质量还真能过硬。

  (一)在欧洲,曾经的“筒子楼”就是用建筑垃圾建造的

  建筑垃圾并不是那些散发着腐臭味的厨余垃圾,它是专指各类建筑物、构筑物、管网等建设或拆除过程中所产生的渣土和弃料,比如碎砖、碎混凝土块、沥青块等。

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  (建筑垃圾)

  建筑拆除后,里面原有的钢筋是比较宝贵的资源,通常会被直接拆出来,回炉重新变成崭新的钢铁,可是剩下的混凝土块和碎砖就没法回炉了,它们通常会被拉到建筑垃圾填埋场里越积越多,占用宝贵的耕地资源。

  事实上,由于龄期久、水化时间长,这些碎混凝土块和碎砖的强度很高,如果加以选择和处理,是可以用作很好的建筑材料的。

  率先将建筑垃圾大规模地应用于真实工程的是二战结束后的欧洲,当时,整个欧洲都被打成了一片废墟,百姓流离失所,可是惨遭破坏的工业一时根本生产不出足够多的建筑材料,工程师们没有办法,只能病急乱投医,拿了被炮弹炸碎的一地废砖瓦来当骨料,加上一点点水泥,将将巴巴地把这些碎块粘在一起,制成“再生骨料混凝土”,建造了许多五、六层的住宅给人们栖身,也就是所谓“筒子楼”。

  没想到,这种建筑虽然简陋,却也结实耐用。由于这些碎混凝土的粒径大小不一,形状也不规则,恰恰使得它们之间能够牢固地互相咬合,提高强度。

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  (二战结束时欧洲的街道)

  不过,建筑垃圾混凝土虽然红火了一阵,但它毕竟不能像普通混凝土那样,可以按照工程师们的需求轻松随意地调节强度、流动性等等性能参数,本质上还是原材料极度匮乏时的不得已之策。

  到了上世纪6、70年代,欧洲的工业实力已经得到了恢复,生产混凝土已经不在话下,这种再生混凝土建筑逐渐就被淘汰了。

  到了现代,出于节约工期和劳动力的考虑,建筑行业已经推广了泵送混凝土,这种混凝土有很大的流动性,对骨料的粒径、材质都有很高的要求,这样就更不会采用这些废混凝土块来做再生骨料了。

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  (如今的工程上经常采用的大流态混凝土)

  (二)在公路建设中,建筑垃圾重新找到“用武之地”

  既然再生骨料混凝土已经很少在如今的民用建筑中使用,那为什么还拿它来修高速公路呢?这与公路建设对材料的特殊需求有关。

  我们看到的公路,其实只是它最上面的那一层沥青,那只不过是它的冰山一角。

  由于土地本身的强度很差,道路必须要具有一定的刚度,才能避免让行驶在上面的大卡车将公路压断,因此,实际上公路是非常厚的,下面有很多层结构。

  在它的最下方,需要填充大量的土方将凹凸不平的地表填平,其上还要铺设一层厚厚的路基,形成道路的主体。

  再往上则是一层水稳底基层,以使得路基板结硬化,保持硬度。

  再往上,要铺设厚厚的一层级配碎石基层,这一层主要由碎石组成,其粒径大小级配合理,咬合紧密,它的主要作用是用碎石骨料来增大公路的刚度,便于车辆的压力均匀地传递到陆基上,而非将局部压断。

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  (水稳底基层施工)

  所有这些都铺完了,最上面才是沥青,它的作用是直接与车辆荷载接触,抵抗压力、摩擦力和风吹雨淋,为车辆提供弹性适宜、不易开裂的路面。

  在这当中,首先要用到大量建筑垃圾的就是填方层。这部分的意义就在于把凹凸不平的自然路面填平,对填充材料的强度、刚度要求不是特别高,但是用量极大。这时,一种建筑垃圾——渣土,就派上了用场。

  在建筑打地基的时候,一定会开挖基坑,这时就会产生大量的渣土,它们本质上只是土,但和地表那些肥沃的、充满养分的土壤不同,这些渣土上长不出庄稼来,它们的大量堆积只会占用耕地。用它们来进行填方,既可以消耗掉这些渣土,又免得从其它地方来开采渣土进行填方,可以说是最为简单直接的废物利用。

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  (堆积如山的渣土)

  除了渣土,那些碎砖、碎混凝土块也能派上用场,那就是用作路基。大大小小、形状不规则的碎块相互咬合,正好可以形成强度、刚度都能达标的路基,使得车辆通行时能够将压力均匀地传递给下方的土层,不会将道路压垮变形。

  这些建筑废渣透水性好,遇水不冻涨、不收缩,是公路工程难得的水稳定性好的建筑材料,加上其颗粒大,比表面积小,含薄膜水少,不具备塑性,在潮湿环境下,建筑废渣作基础垫层,强度变化不大,是理想的强度高、稳定性好的建路材料。

  道路用的混凝土对流动性没有什么要求,这种混凝土被称为干硬混凝土,浇筑在地上之后要用碾车一遍一遍地碾,根本不需要考虑自动流平的问题,这样,再生骨料的优势就体现了出来,而它的劣势——流动性不好把握的问题,在道路施工中则完全不是个问题。

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  (干硬混凝土)

  除了铺设道路外,这些再生骨料还被用在了小型预制构件和临建设施中,像路牙石、防撞墩这种构件里面,搞不好就是上古时期的碎砖。

  当然,这些建筑垃圾也并不是拿过来就能用,其中的不同成分需要分门别类地进行分拣,然后进行分别利用。

  废钢筋、废铁丝、废电线等金属,经分拣、集中、重新回炉后,可以再加工制造成各种规格的钢材;废竹木材则可以用于制造人造木材;砖、石、混凝土等废料经粉碎后,可以代砂,用于砌筑砂浆、抹灰砂浆等,还可以用于制作铺道砖、花格砖等建材制品。

  总而言之,建筑垃圾中几乎没有废物,所有的成分都可以利用。

  专门有一种建筑垃圾处理设备破碎站,专业针对建筑垃圾进行回收处理破碎。其将振动筛、给料机、皮带输送机以及一级、二级、三级破碎机整合在了一辆车上,可以在任何场地驻扎,这边放进去建筑垃圾,那边就直接出可以使用的骨料了。

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  (三)在公路建设中使用建筑垃圾到底有多重要?

  我们都知道,中国是一个“基建狂魔”,然而,任何建筑都有寿命,越多的建设必定意味着越多的建筑垃圾。

  目前,中国每年都要产生24亿吨的建筑垃圾,而它的再生利用效率却只有10%,这样估算,每年光是堆放建筑垃圾,就要占用相当于一座上海市的面积的土地。

  而经计算,平均每生产一吨水泥,就要排放0.85吨二氧化碳,同时还要消耗大量的水、电以及燃料,使用建筑垃圾来替代新生产的建筑材料,既能解决大量堆积的建筑垃圾,又能节约能源,减少碳排放。

  相比起中国,一些发达国家,如日本,其建筑垃圾的再资源化率超过了96%,绝大多数的建筑垃圾都能变废为宝,这是值得我们学习的。

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  在未来,循环可再生的建材将会在越来越多的公路、机场、铁路路基等基建工程中获得利用,把建筑行业变成一个更加绿色的行业。

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  编辑| 史文慧

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