基于道路工程的建筑廢棄物再生集料性能研究

程 馨，吳澤玉

(華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045)

0 前 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國城市化進(jìn)程的發(fā)展也越來越快。以河南省鄭州市為例，在過去的很多年中完成了市區(qū)內(nèi)百十余個(gè)城中村的拆遷改造，但也產(chǎn)生了許多建筑廢棄物。因此，對(duì)建筑廢棄物的回收逐漸開始受到人們的重視。盡管國內(nèi)外早已對(duì)回收建筑廢棄物有所研究，但隨著各國對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)意識(shí)不斷加強(qiáng)以及日益增加的建筑廢棄物，人們逐漸對(duì)其進(jìn)行再利用。此舉不僅能夠減少原有材料的使用，降低建筑成本，而且可以減少對(duì)環(huán)境的危害[1～2]。

目前，建筑廢棄物的再生集料在很多工程領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。道路工程相比于其他結(jié)構(gòu)工程來說，所要求的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)較低，所需材料的一些指標(biāo)要求也較為寬松。最重要的是，砂石等天然骨料在道路工程中的需求量較大，而利用建筑廢棄物再生料進(jìn)行替代既減少了對(duì)天然骨料的開采，保護(hù)了環(huán)境，又為解決建筑廢棄物資源再利用提供了一條可行之路[3]。

1 建筑廢棄物再生集料的物理力學(xué)性能試驗(yàn)

混凝土、磚塊和碎石等是建筑廢棄物的主要成分，其中對(duì)混凝土再生集料、磚渣再生集料以及兩者的混合再生料進(jìn)行性能試驗(yàn)研究。根據(jù)文獻(xiàn)[4]，首先要進(jìn)行二者本身的性能試驗(yàn)研究：針片狀含量、含水率、含泥量、壓碎值、表觀密度、堆積密度等。

1.1 再生集料的物理性能試驗(yàn)

1)針片狀顆粒含量試驗(yàn)。能夠確定集料中針片狀顆粒的含量，分析集料的外形及抗壓碎性，同時(shí)評(píng)估再生材料的生產(chǎn)水平和工程適用性。針片狀顆粒含量過多會(huì)影響混凝土的和易性，使混凝土的孔隙率變大，抗壓強(qiáng)度減小。

2)含水率試驗(yàn)。再生集料的含水率在規(guī)范中有著嚴(yán)格的規(guī)定。含水率過高不僅會(huì)影響道路再生集料的整體強(qiáng)度和耐久性，而且會(huì)影響道路路面的長期使用性能。

3)含泥量試驗(yàn)。主要測(cè)定碎石或礫石中小于0.075 mm的塵屑、淤泥和黏土的總含量以及4.75 mm以上泥塊顆粒的含量。該試驗(yàn)主要包括以下幾個(gè)步驟：烘干、冷卻、稱重、水洗、再烘干、冷卻、稱重、計(jì)算。

4)壓碎值試驗(yàn)。壓碎值是指集料抵抗壓碎的性能指標(biāo)，衡量其在不斷加壓的情況下能承受壓碎的能力，同時(shí)也是評(píng)價(jià)該集料骨架結(jié)構(gòu)性能的指標(biāo)。此外，還用于評(píng)定該集料在市政道路工程中的適用性。

1.2 再生混合集料的力學(xué)性能試驗(yàn)

試驗(yàn)中使用的建筑廢棄物混凝土再生料和磚渣再生料直接從料場(chǎng)取樣，取樣后將兩者按照不同配合比混合制成試驗(yàn)試件。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，成型1∶1的圓柱試件，每種級(jí)配制作9個(gè)試件，試件的直徑×高=100 mm×100 mm，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生方法進(jìn)行7d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是指試樣在無側(cè)向壓力的條件下，抵抗軸向壓力的極限強(qiáng)度，同時(shí)也是地基承載力估算的重要指標(biāo)。因此，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)評(píng)定再生料是否符合路用使用標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義[6]。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 物理性能試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過以上幾個(gè)試驗(yàn)，分別得出混凝土再生料和磚渣再生料的物理性能參數(shù)?；炷猎偕系脑囼?yàn)數(shù)據(jù)見表1、磚渣再生料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表1 混凝土再生料各性能試驗(yàn)結(jié)果

表2 磚渣再生料各性能試驗(yàn)結(jié)果

從表1～2對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者針片狀含量、表觀密度均符合規(guī)范要求，而磚渣再生料的壓碎值不滿足規(guī)范的要求值。此外，混凝土再生料的含水率和含泥量都低于磚渣再生料。其中針片狀含量接近是由于這兩種再生料來自同一加工廠且通過相同的破碎方式進(jìn)行破碎。磚渣再生料的表觀密度基本與規(guī)范要求值相等，這主要是因?yàn)槠湓偕系暮亢秃嗔柯愿?。根?jù)堆積密度和表觀密度的檢測(cè)結(jié)果可知，混凝土再生料的顆粒級(jí)配好于磚渣再生料。

從上述分析可知，混凝土再生料的各項(xiàng)基本性能指標(biāo)均優(yōu)于磚渣再生料，且混凝土再生料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也符合道路規(guī)范中的要求，故其可以運(yùn)用在道路工程的鋪設(shè)中。

2.2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)使用廢棄混凝土與廢棄磚渣的混合再生料，包括：40%磚渣和60%混凝土的混合再生料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、45%磚渣和55%混凝土的混合再生料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、50%磚渣和50%混凝土的混合再生料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。同時(shí)，這三種按不同比例混合的再生料分別制成低、中、高三種不同級(jí)配的試件來進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同比例混合再生料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值 單位：MPa

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析可以看出，隨著磚渣摻入量的逐漸增加，低、中、高這三種不同級(jí)配的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值都相應(yīng)降低；中級(jí)配的抗壓強(qiáng)度值相較于其他兩種級(jí)配來說更大。根據(jù)文獻(xiàn)[7]中對(duì)7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值的要求，發(fā)現(xiàn)即使當(dāng)磚渣摻入量為50%時(shí)的低級(jí)配強(qiáng)度也能基本滿足輕交通基層抗壓強(qiáng)度要求。

3 結(jié) 語

根據(jù)建筑廢棄物再生料的基本性能測(cè)試數(shù)據(jù)，可以看出道路工程基礎(chǔ)用料可以使用廢棄混凝土。而廢棄磚塊在各性能上的表現(xiàn)均不如廢棄混凝土，且其壓碎值不滿足規(guī)范要求，因此不宜單獨(dú)做道路基層的集料。

通過對(duì)建筑廢棄物再生集料配合比進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)磚渣與混凝土以不同比例混合所得到的再生料可以滿足道路工程中的要求。如表3中當(dāng)磚渣摻入量為40%時(shí)混合再生料的性能最強(qiáng)，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值達(dá)到4.5 MPa，符合對(duì)特重交通基層抗壓強(qiáng)度的要求。此外，其他幾種條件下的抗壓強(qiáng)度值也基本都滿足相關(guān)規(guī)范要求。基于此，對(duì)于分析研究建筑廢棄物再生集料的相關(guān)性能試驗(yàn)以及將其成功應(yīng)用到道路工程中，特別是真正大量投入工程應(yīng)用和實(shí)踐，還需進(jìn)一步深入系統(tǒng)研究。

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