廢混凝土制作球型路障試驗(yàn)研究

克旭，周鼎成，程海麗，柳迪，陸政才，李波，王志沖，王琪，李宗源

（北方工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，北京100144）

近年來，在一些城市道路的路口、廣場、居民小區(qū)等一些公共區(qū)域的入口等處，常設(shè)置一些路障球以禁止車輛隨意停泊或通行，其安裝方便，以一定秩序排列，還具有裝飾城市的景觀作用，如圖1所示。但其多為各種不同花色的天然石材，需要消耗大量不可再生的天然石材資源，且需要大塊體石材切割打磨，其加工和拋光成本較高。

圖1 石材球型路障

《〈中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法〉實(shí)施情況的報(bào)告》顯示，我國固體廢物產(chǎn)生量持續(xù)增長。中國建筑垃圾產(chǎn)業(yè)資源化戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的《中國建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2014年度）》表明：我國每年產(chǎn)生的建筑垃圾總量15.5～24億t，大多以填埋或堆放為主，資源化率不足5%,預(yù)計(jì)2020年左右，我國建筑垃圾產(chǎn)生量將達(dá)到峰值[1]。另一方面，我國大部分地區(qū)砂石供不應(yīng)求，甚至出現(xiàn)無貨可供的情況，砂石價(jià)格屢創(chuàng)新高，且持續(xù)暴漲。

鑒于此，在分析固體廢棄物制作交通路障可行性的基礎(chǔ)上[2]，將建筑垃圾中占比很高的廢棄混凝土破碎后作為骨料，制作再生骨料型球型路障，不但可節(jié)約天然石材資源，還可有效利用廢棄混凝土，減少其排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響，一舉多得。

1 原材料及其性能

水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度值見表1。廢混凝土及天然砂性能見表2，束狀短切耐堿玻璃纖維的長度12 mm，含水率小于0.1%，斷裂強(qiáng)度大于0.25 N/tex；采用聚羧酸系減水劑。

表1 水泥性能

表2 砂和廢混凝土性能

2 試驗(yàn)

2.1 廢混凝土球型路障配合比及其制作

將水泥、細(xì)骨料、玻璃纖維、水、減水劑按設(shè)定的比例稱量后，置于干燥容器中進(jìn)行攪拌，接著分批次放入砂漿攪拌機(jī)中攪拌，攪拌均勻后將料漿裝入模具中，用電動(dòng)振搗棒進(jìn)行振搗一定的時(shí)間后，置于溫度15～20℃、相對(duì)濕度60%～70%的養(yǎng)護(hù)間養(yǎng)護(hù)，24 h后拆模并置于養(yǎng)護(hù)間養(yǎng)護(hù)至28 d后，測其強(qiáng)度。

其中，纖維體積率為2%，水灰比為0.5，廢混凝土分別以不同取代率取代天然砂，測定其流動(dòng)性和強(qiáng)度值；摻入不同量減水劑，電動(dòng)振搗棒振搗一定時(shí)間，改善表面狀況。

配合比及其性能見表3。

表3 球型路障配合比及其性能

2.2 性能測定

抗壓、抗折強(qiáng)度試件采用40 mm×40 mm×160 mm的水泥膠砂試模制作，試件養(yǎng)護(hù)1 d后拆模，自然養(yǎng)護(hù)（溫度15～20℃，相對(duì)濕度60%～70%）至齡期28 d后按GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》進(jìn)行膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 廢混凝土取代率對(duì)球型路障性能影響

從表3可以看出，當(dāng)減水劑摻量不變，廢混凝土分別取代天然砂30%，50%，100%時(shí)，坍落度和抗壓強(qiáng)度均在取代率為50%時(shí)較大，但抗折強(qiáng)度3個(gè)取代率時(shí)相差不大，當(dāng)骨料全部采用廢混凝土?xí)r，其強(qiáng)度值均超過了表1中純水泥膠砂強(qiáng)度值，即，全部用廢混凝土取代天然砂后，從強(qiáng)度角度看，完全可以制作球型路障。

3.2 減水劑對(duì)球型路障性能影響

從表3可以看出，當(dāng)骨料全為廢混凝土，減水劑摻量提高時(shí)，球型路障流動(dòng)性逐漸增大，但強(qiáng)度在減水劑摻量為0.35%時(shí)最大，摻量為0.45%有所下降。但其隨著減水劑摻量的增加，振搗時(shí)間的延長，球型路障表面孔洞逐漸減少，即，適當(dāng)增加減水劑摻量和延長振搗時(shí)間有利于改善球型路障表面狀態(tài)，如圖2所示，從圖2a～c減水劑摻量和振搗時(shí)間逐漸增加，球型路障表面的孔洞數(shù)量逐漸減少，孔洞也越來越小。

圖2 廢混凝土球型路障

4 結(jié)論與后續(xù)工作

4.1 結(jié)論

（1）全部采用廢混凝土作為骨料，完全可配制再生骨料型球型路障，既可節(jié)約天然石材資源，也可節(jié)約天然骨料資源。

（2）通過調(diào)節(jié)減水劑摻量和振搗時(shí)間，可減少表面孔洞產(chǎn)生，改善球型路障的外觀質(zhì)量。

4.2 后續(xù)工作

（1）配合比數(shù)量有限，性能有一定的波動(dòng)，后續(xù)可通過進(jìn)一步調(diào)整配合比和增加配合比數(shù)量，將可制作出綜合性能更優(yōu)的再生骨料型球型路障。

（2）再生骨料型球型路障表面仍有少量孔洞，影響裝飾效果，后續(xù)可進(jìn)一步通過調(diào)整配合比和成型方式加以改善。

（3）尚缺乏抗凍性相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，后續(xù)將進(jìn)一步開展相關(guān)試驗(yàn)工作。

（4）目前制作的再生骨料型球型路障，尚不具備防撞擊等功能，后續(xù)將開展相關(guān)試驗(yàn)工作。