再生骨料對水泥穩定無機混合料的影響分析

汪雅珊

（浙江意誠檢測有限公司，浙江 金華 321000）

0 引言

建筑固廢帶來一系列的資源和環境問題，因此建筑固廢的資源化處理和綜合利用成為社會急需研究和解決的重要課題。筆者對再生粗、細骨料、水泥等原材料通過物理分析，組合成滿足顆粒組成要求的再生級配骨料，通過燜料、擊實試驗，確定最大干密度和最佳含水率，根據壓實度要求成型標準試件，測定7d無側限抗壓強度，并與采用天然骨料制作的水泥穩定無機混合料性能進行比較、分析。總結再生骨料混合料擊實試驗、7d 無側限抗壓強度結果變化規律及其與普通天然骨料混合料的差異；并對影響擊實、強度的因素進行研究。

1 篩選、確定原材料，對原材料進行檢測分析

再生粗、細骨料選用建筑垃圾中的混凝土、石、砂漿、磚、瓦等材料經破碎混合加工而成的粒料；天然骨料選用人工砂和碎石；水泥材料選用P.O 42.5。

試驗表明再生骨料的含泥量、石粉含量、吸水率、壓碎指標值都高于普通天然骨料，表觀密度和堆積密度都低于普通天然骨料。

2 無機混合料配合比設計及性能測試、分析

（1）根據原材料的試驗結果，按粗、細骨料0～5mm、5～10mm、10～31.5mm 三檔規格進行摻配，確定滿足要求的混合料級配組成。

（2）每種類型選擇3%、4%、5%、6%、7%5 個水泥摻量，通過擊實試驗方法，分別確定各水泥劑量條件下，天然、再生骨料無機混合料的最大干密度、最佳含水率。選取圖1 和圖2 試驗結果為例。

圖1 水泥穩定天然骨料擊實——含水量與干密度關系曲線

圖2 水泥穩定再生骨料擊實——含水量與干密度關系曲線

通過擊實試驗，經過對比分析，可以看出天然骨料與再生骨料水泥穩定無機混合料最大干密度和最佳含水量相比：①按照無機結合料擊實試驗得到的水泥穩定天然骨料的擊實曲線，一般都是比較規律的拋物線曲線，最大干密度的取值在拋物線曲線的最高點。而水泥穩定再生骨料無機混合料的擊實曲線并不是規律的拋物線曲線，最大干密度的取值也不應該選在曲線的最高點。從試驗得出的擊實曲線圖可以發現，曲線的最高點一般都出現在混合料的5 個含水量中最大的含水量所對應的點，而含水量較大的點在擊實過程中會有水擊出，會影響干密度和含水量的結果。因此建議，水泥穩定再生骨料無機混合料最大干密度、最佳含水率取值在曲線最高點前的擊實曲線凸點位置；②骨料的吸水率越大，混合料的最佳含水率也越大。再生骨料的吸水率遠大于天然骨料的吸水率，再生骨料混合料的吸水率也遠大于天然骨料混合料，試驗表明，天然骨料混合料的最佳含水率一般在5%～6%之間，再生骨料混合料的最佳含水率一般在10%～13%之間；③水泥穩定天然骨料無機混合料擊實試驗設計加水量間隔一般控制在0.5%～1.0%，而再生骨料無機混合料的吸水率較大，如果加水量間隔小，大部分水分被骨料孔隙吸收，參與水泥水化的水量就少，也很難在擊實曲線中找到最佳含水率，所以必須加大含水量的間隔。再生骨料混合料的加水間隔一般控制在1.0%～1.5%，在最佳含水率附近加水間隔控制在1.0%，在兩端間隔控制1.5%；④再生骨料的堆積密度在1.2kg/m3左右，天然骨料的堆積密度在1.5kg/m3左右，因再生骨料的堆積密度低于天然骨料，所配制的水泥穩定再生骨料無機混合料最大干密度均小于水泥穩定天然骨料無機混合料的最大干密度。

（3）根據試驗確定的最大干密度、最佳含水率及壓實度要求（按大于等于97%設計），進行無機混合料配合比設計，成型標準試件，經壓實和養生后，測定7d 無側限抗壓強度，驗證不同水泥摻量條件下混合料的強度性能。

經過對比分析，本次研究表明，影響7d 無側限抗壓強度的影響因素較多，骨料的種類、骨料本身的性質、骨料的級配組成、水泥摻量、壓實的方法、壓實度水平、試件的尺寸、塑性指數等都會對7d 無側限抗壓強度的大小產生影響。

①骨料的種類和性質：a.壓碎指標值：建筑固廢再生骨料中除含有強度較高的混凝土、石外，還含有低密度、低強度的砂漿、磚等材料。與天然骨料相比，建筑固廢再生骨料的壓碎指標值遠大于天然骨料，壓碎指標值越大，混合料強度值越低；b.針片狀顆粒含量：而針片狀顆粒對粗骨料的堆積密度和空隙率有很大的影響，進而對混合料的最大干密度和強度產生影響，針片狀顆粒含量越大，混合料越不密實，強度越低，本次試驗表明，建筑固廢再生骨料與天然骨料的針片狀顆粒含量相近，差別不大，對混合料強度值影響不大；c.含泥量、泥塊含量：與天然骨料相比，建筑固廢再生骨料在鏟運，粉碎過程中，會帶人大量的泥塊、灰土等材料，因而再生骨料的含泥量、泥塊含量都高于天然骨料，而這些泥塊和灰土會包裹在再生骨料的表面，影響水泥與骨料的粘結，進而降低混合料的強度；d.吸水率：由于再生骨料中有低密度的磚瓦類材料，再生骨料的吸水率遠大于天然骨料，相同用水量的條件下，再生骨料孔隙吸收的水分大，參與水泥水化的水量就少，強度就會降低。

②水泥摻量：與天然骨料相比，再生骨料強度低、吸水率大，堆積密度低，在相同水泥摻量的條件下，再生骨料混合料的無側限抗壓強度值比天然骨料的低，為達到強度的要求，需增加水泥的摻量，無側限抗壓強度值隨著水泥摻量的增加而增大；但水泥摻量過大，宜引起收縮開裂，建議的水泥摻量為4%～7%。

③骨料的級配組成：相同的水泥品種和摻量的條件下，骨料的級配組成不同，混合料的強度值也會有差異。而建筑固廢再生骨料中除含有強度較高的混凝土、石外，還含有低密度、低強度、高吸水率的砂漿、磚、瓦等材料。在擊實過程中，低密度、低強度的砂漿、磚、瓦等材料容易被落錘擊碎，會因此改變再生骨料的級配組成，所以，再生骨料中強度較高混凝土、石顆粒所占的比例大小，對混合料的力學性能和耐久性都會產生影響。

④壓實的方法：成型的方法有靜壓成型法、振動壓實法、旋轉壓實法。成型的方法不同，材料的顆粒排列規律也會不同，對強度水平也會產生影響。

⑤壓實度水平：無側限抗壓強度試驗的混合料的質量是根據試驗確定的最大干密度、最佳含水率及壓實度要求，計算出不同水泥劑量試件的干密度，繼而計算出無側限抗壓強度試驗的混合料的質量，并不是直接采用擊實試驗確定的混合料最大干密度。壓實度要求取值不一樣，試件的干密度計算結果就不一樣，強度值也會有所不同。

⑥試件的尺寸：由于存在尺寸效應，相同材料條件下，不同的試件尺寸，強度結果也會有所不同。選擇直徑為150mm，高徑比為1:1 的無側限抗壓強度標準試件，以減少尺寸引起的無側限抗壓強度值的變化。

⑦塑性指數：塑性指數在一定程度上綜合反映影響粘性土特征的各種重要因素。塑性指數愈大，表明再生細骨料中土的顆粒愈細，粘性越大，會影響水泥與骨料的粘結，進而降低混合料的強度。建筑固廢再生骨料在鏟運，粉碎過程中，帶人大量的泥塊、灰土等材料，會增大塑性指數值，所以在應用再生骨料配制水泥穩定無機混合料時，控制塑性指數值顯得尤為重要。

3 結語

將建筑垃圾經過再生處理后轉化成再生骨料用于替代天然骨料，并將其有效合理的應用到建筑工程、道路施工之中，最大限度發揮固體廢棄物的價值，是解決建筑固廢圍城和資源再利用的最快速、最簡易和最有效的途徑之一。本文結合材料的特性，探究建筑固廢再生骨料道路路面基層的正確應用，達到節省土地、改善環境、資源再生、循環發展的目的，具有積極意義。