建筑垃圾混合再生料道路基層應(yīng)用試驗(yàn)研究

劉 峰，劉海濤，封棟杰

(1.鄭州一建集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450004；2.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450004；3.河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，河南 鄭州 450044)

0 前 言

建筑垃圾的主要成分是混凝土、磚塊等材料，針對磚渣結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)等不同結(jié)構(gòu)形式建筑所拆除的建筑垃圾組成也有區(qū)別，河南省鄭州市不同結(jié)構(gòu)形式建筑垃圾中混凝土和磚石占比不少于75%[1]。建筑垃圾混合再生料是指混凝土和磚渣等材料破碎后按一定比例混合在一起的再生料。目前建筑垃圾再利用主要指建筑垃圾再生料的利用，建筑垃圾在國內(nèi)道路工程領(lǐng)域得到一定的研究和應(yīng)用[2-6]，但大多集中于再生混凝土的物理、力學(xué)性能等方面的研究。許多研究表明，建筑垃圾再生骨料本身存在較大比例的雜質(zhì)，導(dǎo)致建筑垃圾再生骨料的利用率偏低且范圍較窄[1,4-5]。一定比例的廢棄磚與廢棄混凝土混合再生料有相關(guān)的試驗(yàn)研究[7]，但在道路工程應(yīng)用研究還沒有發(fā)現(xiàn)。為提高建筑垃圾的整體利用率，合理利用城市建設(shè)過程中拆除的混凝土和磚塊，有必要擴(kuò)展建筑垃圾再生料在道路工程中的應(yīng)用研究。

1 路基混合料結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)?shù)缆坊鶎硬牧洗止橇蠅好芎蟮目障扼w積小于細(xì)骨料和結(jié)合料的壓密體積時(shí)，粗骨料分散或者懸浮在連續(xù)、壓密后的細(xì)骨料和結(jié)合料之中，形成懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)；當(dāng)基層材料粗骨料壓密后的空隙體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)骨料和結(jié)合料的壓密體積時(shí)，粗骨料骨架間的空隙部分不能完全被細(xì)骨料所填充，留有空隙，形成骨架空隙結(jié)構(gòu)；當(dāng)基層材料粗骨料壓密后的空隙體積等于細(xì)骨料和結(jié)合料的壓密體積時(shí)，形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。從物理概念上講，懸浮密實(shí)、骨架空隙、骨架密實(shí)三種結(jié)構(gòu)的形成取決于粗骨料的空隙體積與細(xì)骨料的壓密體積的相對關(guān)系。相比其他結(jié)構(gòu)形式，骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)道路基層混合料能夠充分發(fā)揮再生料的特性，減少水泥用量，可以提高抗裂性與抗沖刷性，同時(shí)還可以兼顧承載能力、剛度與抗疲勞要求。

2 混合再生料配比研究

建筑垃圾再生料來自于鄭州西郊某露天建筑再生料加工廠見(見圖1)。除了針片狀顆粒相對較多之外，骨架密實(shí)級(jí)配混凝土再生粗骨料能夠形成良好的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，抑制由于水分的減少引起的毛細(xì)管作用、吸附作用和分子間作用等的體積收縮，具有較好的強(qiáng)度和抗干縮性能。磚渣再生料的離散性較大、吸水率高、壓碎值大、本身強(qiáng)度有限，可以作為填充材料。

圖1 混凝土再生料和磚渣再生料

磚渣再生料的加入補(bǔ)充了混凝土再生粗骨料的密實(shí)性，不但可以合理利用磚渣材料，還能從一定程度上降低混合料的成本?；卩嵵菔薪ㄖ纳a(chǎn)狀況，將混凝土再生料與磚渣再生料混合進(jìn)行合理級(jí)配，可以達(dá)到合理利用建筑垃圾和滿足市政道路基層混合料強(qiáng)度的目的。

3 混合再生料強(qiáng)度試驗(yàn)

根據(jù)不同粒徑顆粒的嵌擠原則，實(shí)際工程級(jí)配設(shè)計(jì)可以把作為較細(xì)骨料的磚渣再生料含量控制在30%以內(nèi)進(jìn)行工程檢驗(yàn)?；炷梁痛u渣再生料重量配比按100∶0、90∶10、80∶20、70∶30分別進(jìn)行試驗(yàn)和檢測，選用P·O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，摻量5.5%。

為保證實(shí)驗(yàn)效果并與實(shí)際工程密切聯(lián)系，委托河南省建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心站有限公司進(jìn)行工程試驗(yàn)工作。具體的工程試驗(yàn)流程如下：①混凝土再生料原材檢驗(yàn)；②磚渣與混凝土混合再生料原材檢驗(yàn)；③磚渣與混凝土混合再生料強(qiáng)度檢驗(yàn)。

剔除粒徑大于40 mm的混凝土再生料后，再生料原材檢驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1中可以看出混凝土再生料中細(xì)骨料(粒徑不大于4.75 mm)含量偏低，加入磚渣再生料后有所改善。壓碎值都能夠滿足規(guī)范要求，但70%混凝土+30%磚渣混合再生料壓碎值出現(xiàn)異常。

表1 混合再生料基本參數(shù)

取80%混凝土+20%磚渣混合再生料按照文獻(xiàn)[8]規(guī)定利用靜壓法成型1∶1圓柱試件，試模標(biāo)準(zhǔn)尺寸：直徑×高=100 mm×100 mm，并按照規(guī)范養(yǎng)生方法使試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下濕養(yǎng)6天，水中養(yǎng)護(hù) 24 h后進(jìn)行試驗(yàn)。

表2顯示80%混凝土+20%磚渣混合再生料實(shí)驗(yàn)結(jié)果，七天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度2.23 MPa(變異系數(shù)6.09)，能夠滿足市政道路底基層強(qiáng)度要求。本次工程試驗(yàn)表明混合再生料可以作為道路底基層應(yīng)用到實(shí)際工程中去。

表2 混合料芯樣檢測結(jié)果

4 結(jié) 語

建筑垃圾再生料特別是磚渣再生料的強(qiáng)度不高導(dǎo)致其利用率偏低且應(yīng)用范圍較窄。以道路基層材料骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過合理調(diào)整再生料粒徑，將混凝土再生料與磚渣再生料混合進(jìn)行合理級(jí)配組合，可以達(dá)到合理利用建筑垃圾和滿足市政道路基層混合料強(qiáng)度的目的。

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