建筑垃圾原材料的物理力學(xué)性質(zhì)研究★

文 華 鄒嬌麗

(西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽 621000)

建筑垃圾原材料的物理力學(xué)性質(zhì)研究★

文 華 鄒嬌麗

(西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽 621000)

闡述了建筑垃圾對生態(tài)環(huán)境的影響，通過對建筑垃圾(廢棄混凝土塊、磚塊)的抗壓強(qiáng)度及其自然堆積密度、含水率、吸水率、粗骨料磨耗值、壓碎值等方面的研究，為建筑垃圾在道路工程領(lǐng)域的再生利用提供了參考和依據(jù)。

道路工程，建筑垃圾，廢棄混凝土，廢磚，物理力學(xué)性質(zhì)

0 引言

近年來隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，建筑垃圾的產(chǎn)生量也在高速增長，我國建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%～40%[1]，給生態(tài)環(huán)境帶來的污染越來越嚴(yán)重。建筑垃圾是指在建筑物的建設(shè)、維修、拆除過程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物,包括廢混凝土塊、瀝青混凝土塊、施工過程中散落的砂漿和混凝土、碎磚渣、金屬、竹木材、裝飾裝修產(chǎn)生的廢料、各種包裝材料和其他廢棄物等[2]。

目前，建筑垃圾應(yīng)用方面為：其中的混凝土及磚石砌體殘骸碎片，經(jīng)過一系列的處理，作為循環(huán)再生骨料應(yīng)用在兩大領(lǐng)域：a.道路工程基礎(chǔ)下墊層、素混凝土墊層、道路面層等；b.用在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中[3]。我國政府越來越重視資源的回收利用問題，大力提倡和發(fā)展建筑廢棄物的再利用。然而我國的建筑垃圾再生利用的研究起步較晚，雖然一些高校和科研單位做了部分的研究和探索，但大都還處于試驗(yàn)、謹(jǐn)慎使用的初步階段，應(yīng)用基礎(chǔ)研究相對薄弱。

因此，對建筑垃圾原材料的物理力學(xué)性質(zhì)的掌握尤為重要，本文針對建筑垃圾(分別為廢棄混凝土塊、磚塊的抗壓強(qiáng)度及其自然堆積密度含水率、吸水率、粗骨料磨耗值、壓碎值等方面進(jìn)行研究，為建筑垃圾在道路工程領(lǐng)域的再生利用提供參考和依據(jù)。

1 建筑垃圾的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)

1.1 建筑垃圾的來源

此次試驗(yàn)所用的建筑垃圾原材料來自綿陽市的四處拆除工程，其中：工程A原為涪城區(qū)某4層框架結(jié)構(gòu)；工程B原為涪城區(qū)某3層磚混結(jié)構(gòu)；工程C原為游仙區(qū)某6層框架結(jié)構(gòu)；工程D原為游仙區(qū)某3層磚混結(jié)構(gòu)，每處建筑垃圾制備5個試樣。

1.2 建筑垃圾的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)

1)抗壓強(qiáng)度。

a.廢棄混凝土。取自然干燥狀態(tài)下的建筑垃圾混凝土塊，須選用上下表面平整，無蜂窩麻面的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)。按照J(rèn)GJ T23—2011 回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[4]，分別對6塊混凝土塊進(jìn)行試驗(yàn)，每塊混凝土塊取16處檢測點(diǎn)進(jìn)行檢測，并在有代表性的測區(qū)上測量碳化深度值，從而查表得出平均抗壓強(qiáng)度值。

b.廢磚。廢棄磚塊嚴(yán)格按照GB/T 2542—2003砌墻磚試驗(yàn)方法[5]規(guī)范要求在建筑垃圾中選取符合要求的標(biāo)準(zhǔn)磚，參照規(guī)范中普通燒結(jié)磚制樣并養(yǎng)護(hù)3 d。試驗(yàn)時，將試件平放在材料試壓機(jī)加壓板的中央，垂直于受壓面加荷，應(yīng)均勻平穩(wěn)，不得發(fā)生沖擊或振動，加荷速度為4 kN/s，直至試件破壞為止，記錄最大破壞荷載P。

2)磨耗值試驗(yàn)。

粗骨料的洛杉磯磨耗損失是骨料使用性能的重要指標(biāo)，尤其是瀝青混合料和基層骨料，它與瀝青路面的抗車轍能力、耐磨性、耐久性密切相關(guān)，一般磨耗損失小的骨料，骨料堅硬，耐磨，耐久性好。嚴(yán)格按照J(rèn)TG E42—2005，T0317—2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程操作，對廢棄混凝土和廢磚進(jìn)行試驗(yàn)。

3)壓碎值。

骨料壓碎值用于衡量石料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力，是衡量石料力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)，以評定其在公路工程中的適用性。壓碎值試驗(yàn)包括粗骨料壓碎值試驗(yàn)和細(xì)骨料壓碎值試驗(yàn)，分別嚴(yán)格按照J(rèn)TG E42—2005，T0316—2005和T0350—2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程對破碎后的建筑垃圾廢棄混凝土和廢磚進(jìn)行試驗(yàn)。將裝有試樣的試模放到壓力機(jī)上，開動壓力機(jī)，均勻地施加荷載，在10 min左右的時間內(nèi)達(dá)到總荷載400 kN，穩(wěn)壓5 s后卸載。

1.3 建筑垃圾的物理性質(zhì)試驗(yàn)

1)自然堆積密度。

自然堆積密度試驗(yàn)是測試骨料在自然狀態(tài)下的堆積密度及相應(yīng)的間隙率。試驗(yàn)嚴(yán)格按照J(rèn)TG E42—2005，T0309—2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程操作。

2)含水率試驗(yàn)。

含水率試驗(yàn)主要測試粗、細(xì)骨料的含水率。嚴(yán)格按照J(rèn)TG E42—2005，T0305—1994和T0332—2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程操作。

3)吸水率試驗(yàn)。

道路骨料的吸水率指標(biāo)是骨料技術(shù)指標(biāo)之一，且吸水率過大會嚴(yán)重影響道路骨料的整體強(qiáng)度和耐久性等。為此，嚴(yán)格按照J(rèn)TG E42—2005，T0304—2005，T0332—2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程操作試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過以上試驗(yàn)，得出建筑垃圾的物理參數(shù)及力學(xué)參數(shù)，分別見表1，表2，從試驗(yàn)結(jié)果分析得出：

1)建筑垃圾廢棄混凝土的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到C25的混凝土的要求，且?guī)缀趸窘咏冖箢悗r石中的4級，但比起級配碎石中要求的石料強(qiáng)度來說仍是低一些。

2)廢棄磚的抗壓強(qiáng)度僅為廢棄混凝土的1/5，不宜單獨(dú)作為道路骨料的原材料，對于等級較低或一些特殊道路結(jié)構(gòu)可適當(dāng)摻入廢磚，即使要摻入也得少量以免影響骨料整體的強(qiáng)度。

3)廢磚粗骨料的吸水率明顯大于廢棄混凝土粗骨料，且根據(jù)我國低等級道路中瀝青混合料用粗骨料質(zhì)量技術(shù)要求可知：粗骨料的吸水率不大于3%。顯然廢棄混凝土塊破碎后的粗骨料吸水率不滿足規(guī)范要求。

4)廢棄混凝土塊破碎后形成的骨料磨耗值大約20%，廢棄混凝土塊破碎后形成的骨料具有較高的耐磨耗性能，滿足我國低等級道路中對路面基層材料所用粗骨料的質(zhì)量技術(shù)要求(≤35%)，并且能滿足道路面層材料對這一技術(shù)指標(biāo)的要求。

表1 建筑垃圾物理參數(shù)

表2 建筑垃圾力學(xué)參數(shù)

5)廢棄混凝土的粗骨料壓碎值小于30，可達(dá)到粗骨料技術(shù)指標(biāo)的Ⅲ類。滿足我國低等級道路中對路面基層材料所用粗骨料的質(zhì)量技術(shù)要求(基層粗骨料的壓碎值不大于35%，底基層粗骨料的壓碎值不大于40%)，而廢棄混凝土的細(xì)骨料壓碎值不滿足細(xì)骨料技術(shù)指標(biāo)要求，廢磚的粗骨料壓碎值不滿足粗骨料技術(shù)指標(biāo)要求。

3 結(jié)語

1)廢棄混凝土塊和磚塊的抗壓強(qiáng)度相差很大，幾乎呈5倍多的關(guān)系。廢棄混凝土塊的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到C25的混凝土的要求，幾乎接近第Ⅲ類巖石中的4級，但仍比石料強(qiáng)度低一些，所以選用原材料時需選取強(qiáng)度較高的廢棄混凝土塊。

2)綜合廢棄混凝土和廢棄磚塊進(jìn)行的一系列物理力學(xué)指標(biāo)(壓碎值、磨耗值、含水率、吸水率、堆積密度)的測試，廢棄混凝土塊再生骨料可以作為公路骨料進(jìn)行應(yīng)用，而廢棄磚塊不宜單獨(dú)作為公路骨料。

3)廢棄混凝土已在鉆前公路中得到了一定的應(yīng)用，后期監(jiān)測結(jié)果表明滿足基本要求，值得推廣應(yīng)用。

[1] 周文娟,陳家瓏,路宏波.我國建筑垃圾資源化現(xiàn)狀及對策[J].建筑技術(shù),2009,40(8):741-744.

[2] 丁樹謙.建筑垃圾的循環(huán)利用[J].城市問題,2009(9):20-23.

[3] 李惠強(qiáng),杜 婷,吳賢國.建筑垃圾資源化循環(huán)再生骨料混凝土研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報,2001,29(6):83-84.

[4] JGJ T23—2011，回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[5] GB/T 2542—2003，砌墻磚試驗(yàn)方法[S].

[6] JTG E42—2005，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程[S].

Study on the physical and mechanical properties of construction waste materials★

Wen Hua Zou Jiaoli

(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621000,China)

The paper describes the impact of construction waste upon ecological environment, and studies construction waste (concrete waste, brick) compression strength and its natural stacking density, water content, water absorption, crude aggregate consumption value and crushing value and other aspects, which has provided some guidance for construction waste recycling in road engineering field.

road engineering, construction waste, concrete waste, crushed brick, physical-mechanical properties

2015-04-06★:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：51108393);四川省科技支撐計劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2013GZ0071)

文 華(1978- )，男，博士，副教授； 鄒嬌麗(1990- )，女，在讀碩士

1009-6825(2015)17-0185-03

X705

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