再生骨料對(duì)水泥穩(wěn)定無(wú)機(jī)混合料的影響分析

汪雅珊

（浙江意誠(chéng)檢測(cè)有限公司，浙江 金華 321000）

0 引言

建筑固廢帶來(lái)一系列的資源和環(huán)境問(wèn)題，因此建筑固廢的資源化處理和綜合利用成為社會(huì)急需研究和解決的重要課題。筆者對(duì)再生粗、細(xì)骨料、水泥等原材料通過(guò)物理分析，組合成滿足顆粒組成要求的再生級(jí)配骨料，通過(guò)燜料、擊實(shí)試驗(yàn)，確定最大干密度和最佳含水率，根據(jù)壓實(shí)度要求成型標(biāo)準(zhǔn)試件，測(cè)定7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，并與采用天然骨料制作的水泥穩(wěn)定無(wú)機(jī)混合料性能進(jìn)行比較、分析?？偨Y(jié)再生骨料混合料擊實(shí)試驗(yàn)、7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度結(jié)果變化規(guī)律及其與普通天然骨料混合料的差異；并對(duì)影響擊實(shí)、強(qiáng)度的因素進(jìn)行研究。

1 篩選、確定原材料，對(duì)原材料進(jìn)行檢測(cè)分析

再生粗、細(xì)骨料選用建筑垃圾中的混凝土、石、砂漿、磚、瓦等材料經(jīng)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(yàn)表明再生骨料的含泥量、石粉含量、吸水率、壓碎指標(biāo)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(wú)機(jī)混合料配合比設(shè)計(jì)及性能測(cè)試、分析

（1）根據(jù)原材料的試驗(yàn)結(jié)果，按粗、細(xì)骨料0～5mm、5～10mm、10～31.5mm 三檔規(guī)格進(jìn)行摻配，確定滿足要求的混合料級(jí)配組成。

（2）每種類型選擇3%、4%、5%、6%、7%5 個(gè)水泥摻量，通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)方法，分別確定各水泥劑量條件下，天然、再生骨料無(wú)機(jī)混合料的最大干密度、最佳含水率。選取圖1 和圖2 試驗(yàn)結(jié)果為例。

圖1 水泥穩(wěn)定天然骨料擊實(shí)——含水量與干密度關(guān)系曲線

圖2 水泥穩(wěn)定再生骨料擊實(shí)——含水量與干密度關(guān)系曲線

通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，可以看出天然骨料與再生骨料水泥穩(wěn)定無(wú)機(jī)混合料最大干密度和最佳含水量相比：①按照無(wú)機(jī)結(jié)合料擊實(shí)試驗(yàn)得到的水泥穩(wěn)定天然骨料的擊實(shí)曲線，一般都是比較規(guī)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(diǎn)。而水泥穩(wěn)定再生骨料無(wú)機(jī)混合料的擊實(shí)曲線并不是規(guī)律的拋物線曲線，最大干密度的取值也不應(yīng)該選在曲線的最高點(diǎn)。從試驗(yàn)得出的擊實(shí)曲線圖可以發(fā)現(xiàn)，曲線的最高點(diǎn)一般都出現(xiàn)在混合料的5 個(gè)含水量中最大的含水量所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，而含水量較大的點(diǎn)在擊實(shí)過(guò)程中會(huì)有水擊出，會(huì)影響干密度和含水量的結(jié)果。因此建議，水泥穩(wěn)定再生骨料無(wú)機(jī)混合料最大干密度、最佳含水率取值在曲線最高點(diǎn)前的擊實(shí)曲線凸點(diǎn)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(yuǎn)大于天然骨料的吸水率，再生骨料混合料的吸水率也遠(yuǎn)大于天然骨料混合料，試驗(yàn)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(wěn)定天然骨料無(wú)機(jī)混合料擊實(shí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)加水量間隔一般控制在0.5%～1.0%，而再生骨料無(wú)機(jī)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(shí)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(wěn)定再生骨料無(wú)機(jī)混合料最大干密度均小于水泥穩(wěn)定天然骨料無(wú)機(jī)混合料的最大干密度。

（3）根據(jù)試驗(yàn)確定的最大干密度、最佳含水率及壓實(shí)度要求（按大于等于97%設(shè)計(jì)），進(jìn)行無(wú)機(jī)混合料配合比設(shè)計(jì)，成型標(biāo)準(zhǔn)試件，經(jīng)壓實(shí)和養(yǎng)生后，測(cè)定7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，驗(yàn)證不同水泥摻量條件下混合料的強(qiáng)度性能。

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，本次研究表明，影響7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響因素較多，骨料的種類、骨料本身的性質(zhì)、骨料的級(jí)配組成、水泥摻量、壓實(shí)的方法、壓實(shí)度水平、試件的尺寸、塑性指數(shù)等都會(huì)對(duì)7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的大小產(chǎn)生影響。

①骨料的種類和性質(zhì)：a.壓碎指標(biāo)值：建筑固廢再生骨料中除含有強(qiáng)度較高的混凝土、石外，還含有低密度、低強(qiáng)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(biāo)值遠(yuǎn)大于天然骨料，壓碎指標(biāo)值越大，混合料強(qiáng)度值越低；b.針片狀顆粒含量：而針片狀顆粒對(duì)粗骨料的堆積密度和空隙率有很大的影響，進(jìn)而對(duì)混合料的最大干密度和強(qiáng)度產(chǎn)生影響，針片狀顆粒含量越大，混合料越不密實(shí)，強(qiáng)度越低，本次試驗(yàn)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(duì)混合料強(qiáng)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(yùn)，粉碎過(guò)程中，會(huì)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?xí)谠偕橇系谋砻妫绊懰嗯c骨料的粘結(jié)，進(jìn)而降低混合料的強(qiáng)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(yuǎn)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(qiáng)度就會(huì)降低。

②水泥摻量：與天然骨料相比，再生骨料強(qiáng)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(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值比天然骨料的低，為達(dá)到強(qiáng)度的要求，需增加水泥的摻量，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值隨著水泥摻量的增加而增大；但水泥摻量過(guò)大，宜引起收縮開(kāi)裂，建議的水泥摻量為4%～7%。

③骨料的級(jí)配組成：相同的水泥品種和摻量的條件下，骨料的級(jí)配組成不同，混合料的強(qiáng)度值也會(huì)有差異。而建筑固廢再生骨料中除含有強(qiáng)度較高的混凝土、石外，還含有低密度、低強(qiáng)度、高吸水率的砂漿、磚、瓦等材料。在擊實(shí)過(guò)程中，低密度、低強(qiáng)度的砂漿、磚、瓦等材料容易被落錘擊碎，會(huì)因此改變?cè)偕橇系募?jí)配組成，所以，再生骨料中強(qiáng)度較高混凝土、石顆粒所占的比例大小，對(duì)混合料的力學(xué)性能和耐久性都會(huì)產(chǎn)生影響。

④壓實(shí)的方法：成型的方法有靜壓成型法、振動(dòng)壓實(shí)法、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法。成型的方法不同，材料的顆粒排列規(guī)律也會(huì)不同，對(duì)強(qiáng)度水平也會(huì)產(chǎn)生影響。

⑤壓實(shí)度水平：無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的混合料的質(zhì)量是根據(jù)試驗(yàn)確定的最大干密度、最佳含水率及壓實(shí)度要求，計(jì)算出不同水泥劑量試件的干密度，繼而計(jì)算出無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的混合料的質(zhì)量，并不是直接采用擊實(shí)試驗(yàn)確定的混合料最大干密度。壓實(shí)度要求取值不一樣，試件的干密度計(jì)算結(jié)果就不一樣，強(qiáng)度值也會(huì)有所不同。

⑥試件的尺寸：由于存在尺寸效應(yīng)，相同材料條件下，不同的試件尺寸，強(qiáng)度結(jié)果也會(huì)有所不同。選擇直徑為150mm，高徑比為1:1 的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試件，以減少尺寸引起的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值的變化。

⑦塑性指數(shù)：塑性指數(shù)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(shù)愈大，表明再生細(xì)骨料中土的顆粒愈細(xì)，粘性越大，會(huì)影響水泥與骨料的粘結(jié)，進(jìn)而降低混合料的強(qiáng)度。建筑固廢再生骨料在鏟運(yùn)，粉碎過(guò)程中，帶人大量的泥塊、灰土等材料，會(huì)增大塑性指數(shù)值，所以在應(yīng)用再生骨料配制水泥穩(wěn)定無(wú)機(jī)混合料時(shí)，控制塑性指數(shù)值顯得尤為重要。

3 結(jié)語(yǔ)

將建筑垃圾經(jīng)過(guò)再生處理后轉(zhuǎn)化成再生骨料用于替代天然骨料，并將其有效合理的應(yīng)用到建筑工程、道路施工之中，最大限度發(fā)揮固體廢棄物的價(jià)值，是解決建筑固廢圍城和資源再利用的最快速、最簡(jiǎn)易和最有效的途徑之一。本文結(jié)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(yīng)用，達(dá)到節(jié)省土地、改善環(huán)境、資源再生、循環(huán)發(fā)展的目的，具有積極意義。