引言
隨著城鎮化進程的推進，生活垃圾也隨之迅速增加。尾氣控制技術發展後，垃圾焚燒被認為是當前處理生活垃圾的最佳途徑。垃圾焚燒產生20%的固體焚燒產物———底灰和飛灰，其中底灰佔80%(質量計)以上。底灰由熔渣、黑色及有色金屬、陶瓷碎片、玻璃和其他不可燃物質組成，其粒徑分佈從1~20mm。底灰的物化特性主要受硅和鈣等幾種主要成分質量分數的影響，屬於多孔率、與天然砂石成分相似、吸水率較高的輕質材料，滿足大多數工程建築材料的特性要求。由於底灰有毒有害物質較少，常予以填埋處理，既佔用了土地又易產生“二次汙染”。另一方面，城鎮建設和交通建設快速發展，需要大量的建築材料。焚燒底灰目前主要用於水泥混凝土的替代骨料、堤壩填料及填坑料等，李新明，Valle－ZermeoRD等學者進行了應用於路面基層的研究，但主要是開展了應用於道路材料現狀、途徑和環境影響評估研究，未能開展工程實踐應用研究。本課題採用地聚合物對底灰加以固化處治，形成新型基層材料，在杭州灣新區等多條道路基層施工中取得了成功。
技術原理
以焚燒底灰為主要原材料，建築廢棄物再生料補充缺失級配，橡膠顆粒填充空隙、柔韌化材料。地聚合物固化、封閉、包裹底灰，避免有毒物質溶出，再通過現場攤鋪和碾壓形成高強、緻密、穩定、耐久和抗裂性好的固化基層。
地聚合物固化劑是一類無機高分子聚合物，多維孔狀結構可有效封閉和固化重金屬或其他有毒有害物質，從而防止基層中有害物質溶出而“二次汙染”環境。可與集料(包括底灰、建築廢棄物和橡膠顆粒)相互擴散、吸附、粘結，形成緻密的三維網狀結構包裹集料。化學成分主要有SiO2、Al2O3、KOH和K2SiO3等。地聚合物固化劑技術性能指標應符合《固化類路面基層和底基層技術規程》(CJJ/T80－98)要求。
橡膠顆粒粒徑約為70μm~1.7mm，橡膠顆粒富有彈性、韌性，理化性質穩定，摻入基層混合料中，可充填空隙、改善界面狀況，使材料柔韌化，提高基層抗裂性。同時，橡膠顆粒改性固化基層還具有減振和降噪等優點，從而取得良好的物理改良效果。
施工工藝流程
操作要點
施工準備
基層施工前，應對下承層進行檢查驗收，確保其達到質量標準。在驗收合格的下承層上進行中線、高程等測量放樣工作。準備施工機械，並檢查機械性能是否滿足技術要求。
焚燒底灰處理
垃圾焚燒廠產生的底灰經過收集、運輸和存放，到達施工場地廢棄物專用處理作業區。利用磁選技術從爐渣中提取黑色金屬，回收再利用。底灰使用前應經過堆放、熟化等預處理，使其自然穩定、膨脹，碳酸作用及氧化作用充分反應，得到結構耐久性及穩定性較好的底灰。
再生集料級配補充與改良
針對底灰粒徑較小、粒徑均勻、級配差的特點，採用補充建築廢棄物再生粗骨料的方式進行級配改良。
a.焚燒底灰組分構成。①顆粒組成:經過對垃圾焚燒廠焚燒底灰的採樣分析表明，顆粒主要成分是砂石、陶瓷、玻璃及少量金屬氧化物，粒徑範圍大致為0~19mm連續級配，其中4.75mm以下顆粒約佔總量的72%，16mm以上顆粒含量佔比約為4%，總體分佈呈現“細集料重，粗集料輕”。
②礦物成分組成:以硅酸鹽為主，同時含有少量氧化鈣，碳酸鈣和錳酸鋅鹽等，化學性質較為穩定。
b.利用廢棄物再生集料改良級配。由於垃圾焚燒底灰粒徑集中於0~4.75mm之間，無法滿足《公路路面基層施工技術細則》(JTG/TF20－2015)集料粒徑要求，直接使用無法獲得較高的CBＲ值、回彈模量和抗變形能力。而建築廢棄物再生骨料粒徑主要分佈在10~40mm，具有良好的力學性能，是形成嵌擠骨架密實結構的一種較為合適的材料。
因此，針對焚燒底灰的粒徑特點，按照一定比例補充摻入建築廢棄物再生粗骨料，經過級配調整即可獲得良好級配。
基層材料配合比設計
根據各交通量道路基層設計要求，以及無機結合料穩定材料強度標準，總結再生基層材料室內實驗和試驗段現場測試結果，確定垃圾焚燒底灰再生混合料配合比設計。
本研究選用由偏高嶺土、水玻璃、氫氧化鈉和水合成的地聚合物。地聚合物是鹼激活材料的一種，它是利用粘土和含硅酸鹽的工業廢棄物在較低溫度下生成的一類無機高分子聚合物，與普通硅酸鹽水泥相比，地聚合物具有高強、早強、耐酸鹼、低滲透、低收縮等物理特性，由偏高嶺土、水玻璃、氫氧化鈉和水合成的地聚合物主要用於固封有毒廢棄物(重金屬離子)。
設置4%、8%、12%三檔不同地聚合物摻入量，對再生集料級配補充與改良後的垃圾焚燒底灰進行固化，通過地聚合材料的重金屬溶出濃度試驗，設置8%、10%、12%、16%四檔不同橡膠顆粒摻入量，結合試件的7d和28d無側限抗壓強度，確定最佳地聚合物固化劑用量為8%，推薦橡膠顆粒所佔百分比為12%，再生粗集料與細集料(底灰)的質量比例範圍為4:6~6:4。
在滿足基層混合料顆粒級配要求的前提下，儘可能降低地聚合物摻量和橡膠顆粒摻量，以期資源利用最大化。通過試驗③、④的對比，易發現當橡膠顆粒超過一定比例時，無論是7d還是28d無側限抗壓強度都略有降低，其原因可能由於隨著其摻量的增加，破壞了材料結構骨架，導致粒料間空隙增大，強度降低。
拌和
建議採用廠拌法，對混合料配合比、地聚合物劑量和廢橡膠粉摻量以及攪拌時間進行嚴格控制，及時發現異常情況並立刻進行調整。每次加入的攪拌物不得超過規定數量，投料的順序為:建築廢棄物再生粗骨料→焚燒底灰→廢棄橡膠顆粒→地聚合物稀釋固化劑，為使得混合料攪拌均勻，每擋料投入後攪拌20s，三檔料全部投入後攪拌60s。
混合料拌和用水量應以最佳含水量(+1%~2%)控制，使碾壓成型後表面保持溼潤。夏季高溫蒸發量大，早晚與中午的含水量要有區別，要根據溫度變化及時調整，但加水量不得超過最佳含水量2%
攤鋪
①根據所鋪基層的厚度來確定是否需要分層攤鋪、壓實。
②在進行攤鋪前應確定松鋪係數，松鋪係數需要通過試驗段試驗確定，一般為1.25~1.35。
③根據基層寬度來確定攤鋪機臺數，攤鋪機最大攤鋪寬度大於施工路段的實際寬度。所有攤鋪機前後錯開成梯隊狀同時工作，相鄰攤鋪機相距8~10m。
④當進行分層攤鋪時，在第一層攤鋪碾壓結束後，立即進行壓實度檢驗，合格後立刻開始第二層攤鋪、碾壓。
碾壓
①攤鋪好的混合料應在當天碾壓成型，注意碾壓宜在最佳含水量的±2%範圍內進行。②壓實原則為:先輕後重、先靜後振、先慢後快、先低後高、輪跡重疊。壓路機的最快時速不宜超過4km/h。③碾壓應從基層邊緣向中央進行，碾壓不到的部位應採用小型夯機進行夯實，防止漏夯，要求夯擊面積重疊1/4~1/3。④先靜壓2遍使表面平整，然後輕振1~2遍，再強振3~4遍，最後靜壓1~2遍收光。⑤碾壓過程中注意表面保持潮溼，若水分蒸發過快應及時補充，以防開裂。
接縫處理
①在已完成碾壓的混合料基層末端，沿混合料基層挖一條橫貫鋪築層全寬約30cm的槽，直至下承層頂面。此槽垂直於道路中心線，靠混合料基層的一面應切成垂直面，將兩根與壓實厚度同厚、長為全寬1/2的方木緊貼該垂直面，用原挖出的混合料對槽內空隙部分進行回填。
②如果施工機械必須在已碾壓完成的混合料基層上調頭，應採取相應措施保護調頭作業段。一般可在準備用於調頭的混合料基層上，先覆蓋一張厚塑料布或油氈紙，然後鋪上約10cm厚的土、砂或砂礫。第二天攤鋪前，除去方木和方木外側混合料，用水泥淨漿塗刷接縫立面。攤鋪時，接縫處的混合料基層松鋪應較已完成斷面高出約5cm，以利形成一個平順的接縫。
效益分析
本技術減少了天然砂石用量，節約道路建材成本約33%。對於一條1km長的公路，若基層寬13m，厚0.3m。方案一:鋪築5%水泥劑量的水泥穩定碎石，5%水泥穩定碎石基層約75元/m2，每公里造價為97.5萬元;方案二:地聚合物固化生活垃圾焚燒底灰基層，以級配後焚燒底灰:地聚合物材料:廢橡膠粉=80%:8%:12%計算，造價約50元/m2，每公里造價為65萬元，較方案一節省造價32.5萬元/km，節約造價約33%。
本技術大量利用生活垃圾焚燒底灰和建築廢棄物，減少了環境汙染，節約了資源，社會效益更為突出。
結語
本技術適用於各級公路及城市道路基層或底基層施工，形成高強、緻密、穩定、耐久和抗裂性好的固化基層。
①技術先進。地聚合物可緊密包裹、固化焚燒底灰等集料，形成高強、穩定和耐久的固化基層，橡膠顆粒可提高基層韌性以防開裂。②有利環保。有效避免焚燒底灰、建築廢棄物和廢棄輪胎堆放等產生的環境汙染問題。③廢物利用。可大量處理垃圾焚燒後的產物(底灰)、建築廢棄物和廢棄輪胎，實現廢棄物再生利用，經濟效益、社會效益顯著。
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