基于道路工程的建筑廢棄物再生集料性能研究

程 馨，吳澤玉

(華北水利水電大學，河南 鄭州 450045)

0 前 言

隨著社會經濟的高速發展，我國城市化進程的發展也越來越快。以河南省鄭州市為例，在過去的很多年中完成了市區內百十余個城中村的拆遷改造，但也產生了許多建筑廢棄物。因此，對建筑廢棄物的回收逐漸開始受到人們的重視。盡管國內外早已對回收建筑廢棄物有所研究，但隨著各國對自然環境的保護意識不斷加強以及日益增加的建筑廢棄物，人們逐漸對其進行再利用。此舉不僅能夠減少原有材料的使用，降低建筑成本，而且可以減少對環境的危害[1～2]。

目前，建筑廢棄物的再生集料在很多工程領域中已經得到了廣泛的應用。道路工程相比于其他結構工程來說，所要求的規范標準較低，所需材料的一些指標要求也較為寬松。最重要的是，砂石等天然骨料在道路工程中的需求量較大，而利用建筑廢棄物再生料進行替代既減少了對天然骨料的開采，保護了環境，又為解決建筑廢棄物資源再利用提供了一條可行之路[3]。

1 建筑廢棄物再生集料的物理力學性能試驗

混凝土、磚塊和碎石等是建筑廢棄物的主要成分，其中對混凝土再生集料、磚渣再生集料以及兩者的混合再生料進行性能試驗研究。根據文獻[4]，首先要進行二者本身的性能試驗研究：針片狀含量、含水率、含泥量、壓碎值、表觀密度、堆積密度等。

1.1 再生集料的物理性能試驗

1)針片狀顆粒含量試驗。能夠確定集料中針片狀顆粒的含量，分析集料的外形及抗壓碎性，同時評估再生材料的生產水平和工程適用性。針片狀顆粒含量過多會影響混凝土的和易性，使混凝土的孔隙率變大，抗壓強度減小。

2)含水率試驗。再生集料的含水率在規范中有著嚴格的規定。含水率過高不僅會影響道路再生集料的整體強度和耐久性，而且會影響道路路面的長期使用性能。

3)含泥量試驗。主要測定碎石或礫石中小于0.075 mm的塵屑、淤泥和黏土的總含量以及4.75 mm以上泥塊顆粒的含量。該試驗主要包括以下幾個步驟：烘干、冷卻、稱重、水洗、再烘干、冷卻、稱重、計算。

4)壓碎值試驗。壓碎值是指集料抵抗壓碎的性能指標，衡量其在不斷加壓的情況下能承受壓碎的能力，同時也是評價該集料骨架結構性能的指標。此外，還用于評定該集料在市政道路工程中的適用性。

1.2 再生混合集料的力學性能試驗

試驗中使用的建筑廢棄物混凝土再生料和磚渣再生料直接從料場取樣，取樣后將兩者按照不同配合比混合制成試驗試件。根據文獻[5]，成型1∶1的圓柱試件，每種級配制作9個試件，試件的直徑×高=100 mm×100 mm，標準養生方法進行7d的標準養護。無側限抗壓強度是指試樣在無側向壓力的條件下，抵抗軸向壓力的極限強度，同時也是地基承載力估算的重要指標。因此，無側限抗壓強度試驗對評定再生料是否符合路用使用標準具有重要意義[6]。

2 試驗結果及分析

2.1 物理性能試驗結果及分析

通過以上幾個試驗，分別得出混凝土再生料和磚渣再生料的物理性能參數。混凝土再生料的試驗數據見表1、磚渣再生料的試驗數據見表2。

表1 混凝土再生料各性能試驗結果

表2 磚渣再生料各性能試驗結果

從表1～2對比發現，兩者針片狀含量、表觀密度均符合規范要求，而磚渣再生料的壓碎值不滿足規范的要求值。此外，混凝土再生料的含水率和含泥量都低于磚渣再生料。其中針片狀含量接近是由于這兩種再生料來自同一加工廠且通過相同的破碎方式進行破碎。磚渣再生料的表觀密度基本與規范要求值相等，這主要是因為其再生料的含水量和含泥量略高。根據堆積密度和表觀密度的檢測結果可知，混凝土再生料的顆粒級配好于磚渣再生料。

從上述分析可知，混凝土再生料的各項基本性能指標均優于磚渣再生料，且混凝土再生料的各項技術指標也符合道路規范中的要求，故其可以運用在道路工程的鋪設中。

2.2 無側限抗壓強度試驗結果及分析

試驗使用廢棄混凝土與廢棄磚渣的混合再生料，包括：40%磚渣和60%混凝土的混合再生料無側限抗壓強度試驗、45%磚渣和55%混凝土的混合再生料無側限抗壓強度試驗、50%磚渣和50%混凝土的混合再生料無側限抗壓強度試驗。同時，這三種按不同比例混合的再生料分別制成低、中、高三種不同級配的試件來進行無側限抗壓強度試驗。試驗結果見表3。

表3 不同比例混合再生料的無側限抗壓強度值 單位：MPa

根據試驗結果分析可以看出，隨著磚渣摻入量的逐漸增加，低、中、高這三種不同級配的無側限抗壓強度值都相應降低；中級配的抗壓強度值相較于其他兩種級配來說更大。根據文獻[7]中對7 d無側限抗壓強度值的要求，發現即使當磚渣摻入量為50%時的低級配強度也能基本滿足輕交通基層抗壓強度要求。

3 結 語

根據建筑廢棄物再生料的基本性能測試數據，可以看出道路工程基礎用料可以使用廢棄混凝土。而廢棄磚塊在各性能上的表現均不如廢棄混凝土，且其壓碎值不滿足規范要求，因此不宜單獨做道路基層的集料。

通過對建筑廢棄物再生集料配合比進行試驗研究，發現當磚渣與混凝土以不同比例混合所得到的再生料可以滿足道路工程中的要求。如表3中當磚渣摻入量為40%時混合再生料的性能最強，其無側限抗壓強度值達到4.5 MPa，符合對特重交通基層抗壓強度的要求。此外，其他幾種條件下的抗壓強度值也基本都滿足相關規范要求。基于此，對于分析研究建筑廢棄物再生集料的相關性能試驗以及將其成功應用到道路工程中，特別是真正大量投入工程應用和實踐，還需進一步深入系統研究。

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