石灰穩定建筑垃圾土修筑基層的適用性研究

肖田， 張俊峰， 陳明， 李清華

（1.天津市政工程設計研究總院有限公司，天津 300392；2.中交一公局第六工程有限公司，天津 300451）

0 引言

建筑垃圾是城市建設與改造、房屋拆除、工程改擴建過程中產生的一種固體廢棄物，據統計，我國每年排放的建筑垃圾總量超過20億t［1］。對于如何處理和資源化利用這些建筑垃圾，廣大工程技術人員進行了大量的嘗試，取得了一些成果。概括而言，對于鋼筋混凝土結構、水泥混凝土路面等拆除產生的以廢棄混凝土為主的高品質建筑垃圾材料，多數用來生產再生集料，將再生集料與天然集料通過合理的配合比設計，可以生產再生混凝土［2-4］。也可以再生集料為原料，用于建設公路基層。而以農村老舊土房拆除產生的以渣土為主的拆房土，在經濟合理的條件下，以填筑路基或者基坑為主，或者直接廢棄［5］。但是，建筑垃圾的類型會受到原有建筑物性質的影響，建筑垃圾的成分通常是一種廢棄混凝土塊、拆房土等材料的混合料，為了確定這些廢舊粒料和土的混合料及其不同組成比例的工程技術特性，進而將其作為建筑材料用于公路底基層的建設，促進公路工程建設的節能減排。文中將以石灰為結合料，研究不同配合比情況下石灰穩定建筑垃圾土的抗壓強度、劈裂強度和水穩定性等，探討將其用于修筑公路底基層的技術性能及適用性。

1 原材料性質

1.1 石灰

石灰是河北淶源生產的Ⅱ級鈣質消石灰，有效氧化鈣和氧化鎂的含量合計62.7%。

1.2 建筑垃圾土

文中試驗用的建筑垃圾土來自天津市津南區的村莊拆遷，是由廢混凝土和土組成的混合料。通過篩分和處理，并試驗得出建筑垃圾再生集料的主要技術指標，如表1所示。土的液限為35.6%，塑限為23.2%。

表1 建筑垃圾再生集料的主要技術指標

從建筑垃圾的實驗結果可知，建筑垃圾再生集料的壓碎值大于26%，只能作為二級以下公路或各級公路的底基層材料使用［6］。

2 試驗方案

結合初步試驗得出的天津市建筑垃圾混合料中廢舊混凝土粒料和土的比例統計，以及石灰公路基層或底基層材料中常用的石灰摻量，擬定試驗方案如下：

（1） 為研究建筑垃圾土混合料中再生集料與土的比例對混合料性能的影響，將建筑垃圾土中再生集料的所占比例控制在20%、40%、60%和80%。

（2） 作為結合料的石灰摻量分別為8%、10%和12%（外摻法）。

（3） 已選定的建筑垃圾土混合料摻配比例，分別用不同的結合料進行穩定，并根據規范制作相應的標準尺寸試件［7］，分別測試石灰穩定建筑垃圾土的強度、水穩定性等各項技術性能，考察其作為公路路基建筑材料的適用性。

3 試驗結果與分析

3.1 混合料的最佳含水量和最大干密度

最大干密度時公路施工中控制壓實度的基礎數據，根據選定的試驗方案，進行標準擊實試驗［7］，測得不同情況下，石灰穩定建筑垃圾土混合料的最佳含水量和最大干密度，如表2所示。

表2 不同情況下石灰穩定建筑垃圾土的最佳水量和最大干密度

應用表2中的數據作出混合料最大干密度隨建筑垃圾再生集料試驗摻入量的變化曲線如圖1所示。

圖1 再生集料摻入量對混合料最大干密度的影響規律

從表2和圖1的實驗結果可知，石灰穩定建筑垃圾土混合料的最大干密度隨著再生集料摻入量的增加有一個明顯的先升后降的趨勢，當再生集料摻量為55%左右時，石灰穩定建筑垃圾土混合料的最大干密度最大。這主要是因為再生集料的的自身密度大于普通土，混合料的最大干密度首先隨著再生集料的摻入量而增大，但是當再生集料摻入量大于一定值（55%左右）時，因為再生集料形成一定的框架結構，在相同的擊實功條件下，混合料的總體密度反而無法達到最大密實狀態。

另外，最大干密度隨著石灰摻量的增大而降低，但是降低幅度很?。?%以內），最佳含水量隨著石灰摻量的增大而提高。

3.2 抗壓強度

以最佳含水量和最大干密度為基礎，測得不同情況下石灰穩定建筑垃圾土的7d齡期無側限抗壓強度，如表3所示。

表3 石灰穩定建筑垃圾土的抗壓強度

從表3的試驗結果可知，試驗范圍內所有配合比的石灰穩定建筑垃圾土的7d齡期無側限抗壓強度均大于0.7MPa，滿足現行規范［6］對二級以下公路底基層的材料強度要求，可以用作二級以下公路底基層的建筑材料。當石灰摻量為8%，且再生集料摻入量不小于60%時，或當石灰摻量為10%和12%，且再生集料摻入量不小于40%時，石灰穩定建筑垃圾土的7d齡期無側限抗壓強度均大于0.8MPa，滿足現行規范對二級以下公路基層和高速公路、一級公路底基層的材料強度要求，可以用作二級以下公路基層和高速公路、一級公路底基層的建筑材料。

另外，如圖2所示，與最大干密度的規律相似，石灰穩定建筑垃圾土混合料的7d齡期抗壓強度隨著再生集料摻入量的增加有一個明顯的先升后降的趨勢，當再生集料摻量為55%左右時，石灰穩定建筑垃圾土混合料的抗壓強度值最大。這是因為再生集料摻入量為55%左右時，混合料最為密實，單位體積內的結合料與集料的數量最大，其粘聚力和摩擦力也會最大，表現為抗壓強度值最大。

圖2 再生集料摻入量對石灰穩定建筑垃圾土抗壓強度影響

因而，當應用石灰穩定建筑垃圾土修筑公路基層時，宜將混合料中的塊狀材料（集料）控制在55%左右。

石灰是混合料的結合料，石灰摻量對于混合料的抗壓強度具有顯著的影響，如表3所示，石灰穩定建筑垃圾土的抗壓強度隨著石灰摻量的增大而提高。以再生集料摻入量為40%為例，與石灰摻量為8%時混合料的抗壓強度相比，當石灰摻量為10%和12%時，石灰穩定建筑垃圾土的7d齡期抗壓強度分別提高4.2%和7.3%。

3.3 劈裂強度

試驗測得不同情況下，180d齡期時石灰穩定建筑垃圾土的劈裂強度值，如圖3所示。

圖3 再生集料摻入量對石灰穩定建筑垃圾土劈裂強度影響

圖3的試驗結果表明，石灰穩定建筑垃圾土的劈裂強度較高，大于常用的石灰土和石灰粉煤灰土，石灰穩定建筑垃圾具有較好的抵抗拉應力的能力。同時，石灰穩定建筑垃圾土的劈裂強度隨著石灰摻量的增大而提高，以再生集料摻入量為40%為例，與石灰摻量為8%時混合料的劈裂強度相比，當石灰摻量為10%和12%時，石灰穩定建筑垃圾土的180d齡期劈裂強度分別提高了6.5%和12.7%。

3.4 水穩定性

根據相關試驗方法［8］，制作抗壓強度試件，標準養護12d，而后經過5次干濕循環（浸水24h+自然風干48h為1次干濕循環）測定其殘留的抗壓強度，并與標準養護28d的對比試件抗壓強度進行比較，以兩者的比值作為石灰穩定建筑垃圾土混合料的水穩定系數，表征石灰穩定建筑垃圾土混合料的水穩定性優劣。試驗結果見表4。

表4 石灰穩定建筑垃圾土的水穩定性

從表4的試驗結果可知，除了再生集料摻量為20%、石灰摻量為8%一組以外，試驗范圍內其它配合比的石灰穩定建筑垃圾土的水穩定系數均大于0.7，表明石灰穩定建筑垃圾土具有良好的水穩定性，是一種良好的公路基層或底基層建筑材料。

4 結語

（1） 石灰穩定建筑垃圾土混合料的最大干密度隨著再生集料摻入量的增加有一個明顯的先升后降的趨勢，最大干密度隨著石灰摻量的增大而降低，但是降低幅度很小（5%以內），最佳含水量隨著石灰摻量的增大而提高。

（2） 石灰穩定建筑垃圾土混合料的抗壓強度隨著隨著石灰摻量的增大而提高，隨著再生集料摻入量的增加有一個明顯的先升后降的趨勢，當再生集料摻量為55%左右時，石灰穩定建筑垃圾土混合料的抗壓強度值最大。

（3） 石灰穩定建筑垃圾土具有較高的抗壓強度、劈裂強度和良好的水穩定性，各種試驗配合比時的抗壓強度均超過0.7MPa、水穩定性系數超過0.68。滿足規范的相關要求，可以將石灰穩定建筑垃圾土作為公路基層或底基層建筑材料。