建筑垃圾再生材料性能分析

毛薛東 郝軍莉

(中交第三公路工程局有限公司，北京 100124)

建筑垃圾再生材料性能分析

毛薛東 郝軍莉

(中交第三公路工程局有限公司，北京 100124)

從材料組成、密度、吸水率、壓碎值等方面，分析了建筑垃圾再生材料的性能，并探討了再生材料的技術(shù)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)，指出建筑垃圾再生材料主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)以表觀密度和吸水率為主；混凝土石類和砂漿類是建筑垃圾再生骨料的主要組成成分。

建筑垃圾，再生材料，吸水率，壓碎值

1 建筑垃圾再生材料性能分析

1.1 組成分析

與常規(guī)集料相比，建筑垃圾再生材料的特殊之處在于其組成成分的復(fù)雜性(見(jiàn)圖1～圖4)。

1)磚瓦類。建筑垃圾再生材料中磚瓦類材料含量較大，形狀不規(guī)則，棱角較多，針片狀含量較高，表面多孔，比重較小，屬于質(zhì)輕多孔結(jié)構(gòu)，再加上建筑垃圾在加工破碎過(guò)程當(dāng)中由于損傷積累使得再生骨料內(nèi)部可能存在大量微裂紋，因此在振動(dòng)壓路機(jī)碾壓過(guò)程中容易發(fā)生進(jìn)一步的破碎。

2)砂漿類。從圖2中可以看出，建筑垃圾再生材料中砂漿類材料形狀也不規(guī)則，棱角少較圓潤(rùn)，結(jié)構(gòu)不致密，屬于質(zhì)輕多孔結(jié)構(gòu)，表面疏松多孔，砂漿的孔體積含量很高，較磚塊多，比重較小。與磚瓦類材料類似，在振動(dòng)壓路機(jī)碾壓過(guò)程中也容易發(fā)生進(jìn)一步的破碎。

3)混凝土石類。從圖3中可以看出，建筑垃圾再生材料中混凝土石類材料多為加工破碎后的石頭和舊混凝土塊中剝離出的卵石類，在混合料中總體含量較少，結(jié)構(gòu)致密，比重較大。

4)雜物類。由于建筑垃圾混有一定的生活垃圾，加工過(guò)程中雖經(jīng)過(guò)人工挑揀和分選處理，建筑垃圾再生材料中仍不可避免地含有少量的雜物。因此，建筑垃圾再生材料中除了磚瓦類、砂漿類、混凝土石類以外，還包含雜物類。

雜物是指建筑垃圾再生材料中除混凝土、砂漿、磚瓦、石和土之外的其他物質(zhì)，包括塑料袋、塑料片、鋼筋、木材、泡沫輕物質(zhì)等，如圖4所示。鑒于玻璃和陶瓷類物質(zhì)不會(huì)對(duì)道路基層的路用性能產(chǎn)生較大影響，本研究未將其列入雜物類別。

為了分析建筑垃圾再生材料中各組分成分的含量及比例，對(duì)10組建筑垃圾再生材料的不同成分進(jìn)行人工分揀并稱量各組分材料的質(zhì)量，計(jì)算各組分材料在建筑垃圾再生材料中所占的質(zhì)量百分比，各組成成分所占比例計(jì)算結(jié)果平均值如表1所示。

表1 建筑垃圾再生材料組成比例 %

通過(guò)對(duì)建筑垃圾再生材料進(jìn)行組成成分試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，再生材料中磚瓦類含量為14.5%，混凝土石類含量為52.4%；砂漿類含量為31.1%；雜物含量為0.1%；成分所占比重由大到小依次為混凝土石類>砂漿類>磚瓦類>陶瓷類。其中，混凝土石類和砂漿類所占比重最大，達(dá)到了80%左右，是建筑垃圾再生骨料的主要組成成分。雜質(zhì)的含量滿足GB/T 25177—2010混凝土用再生粗骨料中對(duì)雜物含量不超過(guò)1.0%的規(guī)定。

1.2 顆粒組成分析

建筑垃圾再生材料篩分結(jié)果平均值見(jiàn)表2。

表2 建筑垃圾再生料的顆粒組成

1.3 建筑垃圾再生材料的密度和吸水率

密度和吸水率結(jié)果如表3，表4所示。

表3 建筑垃圾再生集料的表觀密度、堆積密度和吸水率

表4 建筑垃圾再生集料各組分的堆積密度 kg/m3

建筑垃圾的粗顆粒主要由磚塊、砂漿塊、混凝土塊、石塊組成，通過(guò)測(cè)定磚塊吸水率達(dá)到21.6%，較大，砂漿塊吸水率為14.6%，混凝土塊吸水率為7.6%，石塊為1.9%。石塊的孔體積含量很低，一般低于3%，極少超過(guò)10%，常用的天然碎石的吸水率都很低，不超過(guò)2%。本次試驗(yàn)采用的建筑垃圾再生集料的吸水率為18.7%，數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了再生集料規(guī)范中對(duì)Ⅲ類建筑垃圾再生骨料小于8.0%的要求，同時(shí)也遠(yuǎn)大于天然石料的吸水率。主要是因?yàn)榻ㄖ偕牧现写u塊的質(zhì)量百分比不大，但是其比表面積較大，造成吸水率較大。

建筑垃圾再生材料根據(jù)建筑垃圾的來(lái)源，磚瓦類材料所占比例等，都會(huì)對(duì)再生集料的堆積密度有較大影響，所以這里分別列出再生集料中不同組分的堆積密度，并可按照實(shí)測(cè)建筑垃圾中材料含量計(jì)算其堆積密度。

目前試驗(yàn)中所測(cè)磚混類再生集料的堆積密度在900 kg/m3～1 200 kg/m3左右；混凝土類再生集料的堆積密度在1 200 kg/m3～1 350 kg/m3左右。

1.4 建筑垃圾再生材料的壓碎值

壓碎值結(jié)果如表5所示。

表5 建筑垃圾再生骨料壓碎值

另外，為進(jìn)一步了解不同材料組分對(duì)再生材料壓碎值的影響，通過(guò)人工分揀，將磚瓦類、砂漿類和混凝土類按照一定比例進(jìn)行混合后進(jìn)行壓碎值試驗(yàn)，測(cè)試不同組成比例下再生材料的壓碎值，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 不同組成建筑垃圾再生材料壓碎值試驗(yàn)結(jié)果 %

由表5，表6和圖5可以看出：

1)天然石料的壓碎值一般在20%左右，建筑垃圾再生材料的壓碎值為43.3%，再生集料的壓碎值相比較天然集料要大很多。

2)建筑垃圾再生材料的壓碎值隨著再生材料中混凝土塊含量的增加而減小，當(dāng)混凝土塊的含量大于30%時(shí)，建筑垃圾再生材料的壓碎值減小的速率迅速增大。說(shuō)明混凝土塊含量對(duì)建筑垃圾再生材料的強(qiáng)度具有明顯的貢獻(xiàn)。

2 建筑垃圾再生材料技術(shù)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)

建筑垃圾再生材料將作為水泥穩(wěn)定再生混合料的一部分，其中建筑垃圾再生材料的品質(zhì)將是決定水泥穩(wěn)定再生混合料路用性能的重要指標(biāo)。因此，建筑垃圾再生材料用于道路基層的原材料時(shí)，應(yīng)提出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，保證水泥穩(wěn)定再生混合料具有良好的路用性能。

結(jié)合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中水泥穩(wěn)定碎石混合料對(duì)碎石原材料的技術(shù)要求和建筑垃圾再生材料的特性，選擇顆粒組成、堆積密度、雜質(zhì)含量、混凝土塊含量、壓碎值和針片狀含量作為建筑垃圾再生材料技術(shù)指標(biāo)。

1)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中對(duì)基層的集料最大粒徑不應(yīng)超過(guò)31.5 mm，用于底基層的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)37.5 mm。所以，建筑垃圾再生料用于底基層的最大粒徑也不應(yīng)超過(guò)37.5 mm，建筑垃圾再生料用于基層的最大粒徑也不應(yīng)超過(guò)31.5 mm。根據(jù)建筑垃圾再生材料的篩分結(jié)果和水泥穩(wěn)定碎石混合料中集料的組成，對(duì)建筑垃圾再生材料的顆粒組成提出的技術(shù)要求見(jiàn)表7。

表7 建筑垃圾再生料的顆粒組成范圍

2)建筑垃圾再生料中的雜質(zhì)主要包括木片、塑料片、布片、紙屑、泡沫顆粒等。GB/T 25177—2010混凝土用再生粗骨料中對(duì)雜質(zhì)的要求為不大于0.1%。為此，建筑垃圾再生材料用于道路基層時(shí)，雜質(zhì)含量應(yīng)不大于0.1%。

3)現(xiàn)行基層技術(shù)規(guī)范中對(duì)水泥穩(wěn)定土中碎石壓碎值的要求對(duì)于天然碎石和砂礫而言均可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求。如建筑垃圾再生材料與天然集料混合后的混合料的壓碎值滿足要求即可應(yīng)用于道路的基層和底基層。結(jié)合建筑垃圾再生材料組成成分和壓碎值的研究，對(duì)于建筑垃圾再生材料的力學(xué)指標(biāo)控制主要通過(guò)混凝土塊含量和壓碎值控制。根據(jù)二者的試驗(yàn)結(jié)果，建筑垃圾再生材料中混凝土塊含量應(yīng)不小于40%，壓碎值不大于45%。

4)建筑垃圾再生粗料的質(zhì)量應(yīng)符合表8的規(guī)定。

表8 建筑垃圾再生粗料的技術(shù)要求

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文研究，得出以下結(jié)論：

1)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外再生骨料性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的調(diào)研，建筑垃圾再生材料主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)仍然為表觀密度和吸水率。

2)建筑垃圾再生材料中磚瓦類含量為14.5%，混凝土石類含量為52.4%,砂漿類含量為31.1%,雜物含量為0.1%，成分所占比重由大到小依次為混凝土石類>砂漿類>磚瓦類>陶瓷類。其中，混凝土石類和砂漿類所占比重最大，達(dá)到了80%左右，是建筑垃圾再生骨料的主要組成成分。

3)建筑垃圾再生集料的吸水率為18.7%，堆積密度在900 kg/m3～1 350 kg/m3左右。

4)建筑垃圾再生材料的壓碎值為43.3%，再生集料的壓碎值大于天然集料，建筑垃圾再生材料的壓碎值隨著再生材料中混凝土塊含量的增加而減小，當(dāng)混凝土塊的含量大于30%時(shí)，建筑垃圾再生材料的壓碎值減小的速率迅速增大。

5)提出了建筑垃圾再生材料用于道路基層和底基層的技術(shù)指標(biāo)和要求。

[1] 李 南,李湘洲.發(fā)達(dá)國(guó)家建筑垃圾再生利用經(jīng)驗(yàn)及借鑒[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2009(6)：89-90.

[2] 王 健,李 懿.建筑垃圾的處理及再生利用研究[J].環(huán)境工程,2003(6):49-50.

[3] 石建光,鄧華,林樹(shù)枝.汶川地震后建筑垃圾再利用途徑探討[J]．福建建筑,2008(11):27-29.

[4] 付亞偉,蔡良才.災(zāi)后廢舊水泥混凝土再生利用技術(shù)研究[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版),2007(18)：231-232.

[5] 付佳麗.廢舊水泥混凝土路面再生利用技術(shù)的試驗(yàn)研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué)，2007.

[6] 王莉莉.建筑廢料再生混凝土的試驗(yàn)研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2004.

[7] 劉婷婷.再生混凝土高性能化的試驗(yàn)研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2006.

[8] 肖開(kāi)濤.再生混凝土的性能及其改性研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2004.

[9] 邢振賢，周日農(nóng).再生混凝土性能研究與開(kāi)發(fā)思路[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，1998(25):28-31.

Analysis on construction waste recycled material performance

Mao Xuedong Hao Junli

(ChinaCommunication3rdHighwayEngineeringBureauCo.,Ltd,Beijing100124,China)

Starting from aspects of material composition, density, water-absorption rate and crushing value, the paper analyzes construction waste recycled material performance, explores technical indicators and criteria of recycled material, and finally points out that: the evaluation indicators of construction material recycled material is taken surface density and water absorption rate as the orientation; concrete stone and mortar are main components of construction waste recycled aggregate.

construction waste, recycled material, water-absorption rate, crushing value

1009-6825(2017)02-0119-03

2016-11-06

毛薛東(1970- )，男，工程師； 郝軍莉(1974- )，女，工程師

X799.1

A