廢磚細骨料摻入對水泥固化土強度影響研究★

白俊龍 張軍菲

(1.武漢工程大學土木工程與建筑學院，湖北 武漢 430074； 2.中建三局集團有限公司工程總承包公司，湖北 武漢 430070)

1 概述

在工程上，軟土、高含水率黏土等不良土因難以直接利用而通常作廢棄物處理，造成了大量資源浪費和土地占用。在對淤泥的處理研究中，水泥固化方法以其施工效率高、處理后的土可以用作良質填土資源的特點，在填海工程上被大量使用[1,2]。但在水泥固化處理過程中，水泥的大量使用大幅提高了水泥固化處理高含水率黏土等不良土的成本，限制了固化方法的推廣與應用[3,4]。另一方面，我國每年因建筑拆除而產生的建筑垃圾在2億t以上，與發達國家相比，我國對建筑垃圾的資源再生利用起步較晚，對建筑垃圾的再生利用率很低，不足5%[5]。

基于以上兩點原因，本文在傳統水泥固化方法基礎上提出，摻入廢磚細骨料增強高含水率黏土強度，為經濟、有效地將廢棄高含水率黏土和廢磚細骨料轉化為良質土資源奠定一定基礎，同時為建筑垃圾的再利用和高含水率黏土的固化提供新的思路。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

1)建筑垃圾再生細骨料：主要為建筑黏土磚經破碎之后得到的骨料，通過一次預實驗確定本試驗所用細骨料的粒徑范圍。選取無側限抗壓強度最大的粒徑組合(即：2 mm～5 mm粒徑組)作為后續試驗所用的廢磚細骨料的粒徑，其性能指標見表1。

表1 再生細骨料主要性能指標結果

2)水泥：采用P.O42.5R水泥，檢驗結果見表2。

表2 水泥指標檢驗結果[6]

2.2 試驗方法

本試驗為研究廢磚細骨料摻量對高含水率黏土固化土強度的影響規律，分別考慮了7 d和28 d兩種養護齡期，廢磚細骨料摻量為0%,8%,10%,12%，水泥摻量為6%,8%,10%(廢磚細骨料摻量與水泥摻量均為黏土干質量的百分比)等多種情況，制作8組不同配合比試樣，如表3所示，每組配合比樣本制作3個壓縮試樣。試樣的制備步驟如下：

1)將高含水率黏土—水泥—廢磚細骨料按照規定配合比混合，并放入攪拌機攪拌均勻；

2)將攪拌均勻的混合料分層裝入內徑為3.91 cm、高8.00 cm的鋼模內制成無側限抗壓試樣，每層經振動排出氣泡后再裝入下一層。為方便后期脫模，裝樣前在模具內壁均勻涂上一層凡士林；

3)將試樣密封后置于充滿水的水箱中，并放置在標準養護室(20 ℃±3 ℃，濕度>95%)進行養護至設計齡期。

試樣脫模后立即進行無側限抗壓強度試驗(UCT)，操作過程參照《土工試驗方法標準》[7]進行。

表3 試驗配合比范圍

3 實驗結果分析

圖1為水泥含量固定為10%的前提下，廢磚細骨料摻量與無側限抗壓強度的關系曲線圖。當養護齡期為7 d時，廢磚細骨料含量從8%增加到10%其強度幾乎沒有改變，當其含量增加到12%時強度有了一定的提升；當養護齡期為28 d時，其強度隨著廢磚細骨料含量增加出現了先減小后增大的現象，且增長率比7 d的略小。圖2為在廢磚的摻量固定為10%的前提下，水泥摻量與無側限抗壓強度的關系圖，在兩種養護齡期下，均出現雙摻固化土比水泥固化土的增長速率大的現象，但齡期為28 d的雙摻固化土和齡期為7 d的水泥固化土，在水泥劑量大于8%時，其強度增長速率有了減小的趨勢。

綜上所述，廢磚細骨料含量的增加和齡期的增長都有利于固化土強度的提升。分析認為：1)再生廢磚骨料作為利用建筑垃圾制備的主要再生骨料之一，其所具有的孔隙率高、吸水性強等特征[8]，在早期能夠吸收土體中多余的一部分水分，廢磚細骨料含量越多吸水性越強，加快固化土強度的形成。2)隨著養護齡期的加長，廢磚細骨料中的水分可近似認為達到飽和，骨料的濕潤度與周圍水泥土濕潤度相當，由再生廢磚骨料的吸水返水特性可知，此時骨料的吸水能力較弱，返水能力較強[9]，故會出現齡期為28 d的水泥—廢磚細骨料雙摻固化土的強度增長速率較7 d變緩的現象。

4 結語

廢磚細骨料對高含水率黏土固化土的強度有提升效果，且早期強度增長速率比后期快。通過摻入廢磚細骨料增強高含水率黏土強度的方法，不僅可以減少水泥用量，而且可以提高固化土強度，同時也為建筑垃圾廢磚的處理提供了一條新出路。