河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司/范齊

引言

建筑產(chǎn)業(yè)是支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，伴隨著近幾年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，城市基礎(chǔ)設(shè)施更新速度加快，建筑垃圾數(shù)量不斷增加。水泥混凝土施工是建筑工程施工中產(chǎn)檢的檢出材料，在建筑物與道路結(jié)構(gòu)不斷被破壞、翻新、重建過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生極大數(shù)量的廢棄混凝土，不僅會(huì)占用大量的土地資源，由于其堆放的隨意性也將會(huì)出現(xiàn)一定的安全隱患。與此同時(shí)每一年的道路重建與改造均會(huì)消耗大量的天然砂石以及碎石，在自然資源保護(hù)意識(shí)與日俱增的背景下，天然砂石的開(kāi)采數(shù)量已經(jīng)得到限制。道路工程項(xiàng)目相較于建筑工程項(xiàng)目性能要求而言相對(duì)寬松，將廢棄混凝土破碎后形成再生骨料可應(yīng)用至道路修復(fù)、重建環(huán)節(jié)之中，不僅能夠節(jié)省天然石材資源，降低道路工程項(xiàng)目施工成本，在緩解天然石材資源緊缺的前提下，也能減少城市的建筑垃圾排放數(shù)量，對(duì)于社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著現(xiàn)實(shí)意義。

一、廢舊水泥混凝土

廢舊水泥混凝土主要是指將使用期年滿(mǎn)的建筑物進(jìn)行拆除、市政道路進(jìn)行改造翻修以及新建工程項(xiàng)目的殘留廢料，數(shù)量龐大的廢舊水泥混凝土嚴(yán)重阻礙生態(tài)環(huán)境保護(hù)，為此需要基于回收利用經(jīng)濟(jì)要求對(duì)于傳統(tǒng)廢舊水泥混凝土進(jìn)行分類(lèi)回收。廢舊水泥混凝土分類(lèi)方法如下所示。

第一，民用源廢舊水泥混凝土。這一類(lèi)型的廢舊混凝土主要來(lái)源于老居民住宅拆遷，這些建筑的建成時(shí)代久遠(yuǎn)，使用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)于混凝土施工強(qiáng)度等級(jí)要求相對(duì)較低，骨料品質(zhì)也相對(duì)較差，民用源廢舊水泥混凝土的品質(zhì)斑駁，可回收利用的成分相對(duì)極少。

第二，公用院廢舊水泥混凝土。這一類(lèi)型的廢舊混凝土主要來(lái)源于公路改建、橋梁翻修以及大型市政工程拆后所剩下的廢舊水泥混凝土，其中多為參與鋼筋以及廢舊水泥混凝土塊等價(jià)值相對(duì)高的施工磁療，再生骨料的產(chǎn)出率相對(duì)較高。

第三，工業(yè)與實(shí)驗(yàn)類(lèi)廢舊水泥混凝土。這一類(lèi)型的廢舊混凝土主要來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室廢舊材料以及化工廠廢舊水泥混凝土等，廢棄混凝土的成分相對(duì)復(fù)雜，受到外部污染的可能性極強(qiáng)，該類(lèi)型的廢舊水泥混凝土生產(chǎn)再生骨料，其生產(chǎn)成本不僅相對(duì)較高，還極有可能產(chǎn)生二次污染，因此并不建議回收與利用工業(yè)與實(shí)驗(yàn)類(lèi)廢舊水泥混凝土。

二、廢舊混凝土再生骨料在道路工程中的應(yīng)用

（一）道路墊層中的應(yīng)用

通常情況下，將廢舊混凝土的再生骨料應(yīng)用至道路墊層之中，可有效改善道路工程項(xiàng)目的土基濕度與土基溫度。碎石墊層的級(jí)配是確保施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在。特殊情況下施工人員為了考慮工期，需要提高道路墊層的早期強(qiáng)度，需要將再生骨料與石灰、黏土進(jìn)行配比，最大程度增加道路墊層的增長(zhǎng)速度，但由于廢棄混凝土破碎成本相對(duì)較高，因此其應(yīng)用范圍并不廣泛。

（二）道路基層中的應(yīng)用

再生骨料與天然碎石相比較而言，存在吸水率高、壓碎值高以及施工密度相對(duì)較低的應(yīng)用缺點(diǎn)，雖然能夠滿(mǎn)足公路基層規(guī)范要求，但種種缺點(diǎn)因素的存在將會(huì)增加道路裂縫的發(fā)生機(jī)率。在水泥劑量不斷增加的前提下，同等級(jí)配再生骨料的力學(xué)性能將會(huì)跟隨水泥劑量的增加而增強(qiáng)，同時(shí)再生骨料混合料的強(qiáng)度將會(huì)跟隨其應(yīng)用齡期的增長(zhǎng)而增大，而水泥穩(wěn)定下再生骨料混合料的最佳含水量在11%左右，而普通集料的最佳含水量只能達(dá)到8%，針對(duì)這一問(wèn)題，施工人員常常應(yīng)用的解決方法為加入減水劑類(lèi)的外加劑，或者是減少再生骨料的應(yīng)用數(shù)量。

（三）道路面層中的應(yīng)用

再生骨料在水泥混凝土路面中的應(yīng)用，其最為重要的是對(duì)拌合水量的確定。再生骨料在破碎過(guò)程中時(shí)常會(huì)遺留下相對(duì)較多的微裂紋，骨料上也將會(huì)殘存大量的水泥漿，因此在拌合過(guò)程中其吸水現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在進(jìn)行再生混凝土制備過(guò)程中，施工人員需要先將再生骨料進(jìn)行浸泡，測(cè)量其吸水率，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行拌合前水總量的有效調(diào)整。再生骨料應(yīng)用至混凝土路面施工中有一定的施工優(yōu)勢(shì)，混凝土路面在同樣的荷載條件下，其產(chǎn)生的應(yīng)變力越小所產(chǎn)生的極限應(yīng)變值越高，繼而可以有效降低裂縫發(fā)生機(jī)率。粉煤灰與混凝土的拌合應(yīng)用，能夠提升再生骨料混凝土路面的抗裂能力，對(duì)于體積穩(wěn)定性的提升有著促進(jìn)作用。

三、廢舊混凝土路面再生骨料路用性能

（一）力學(xué)性能

混凝土的抗壓強(qiáng)度是衡量混凝土品質(zhì)的衡量指標(biāo)之一，抗壓強(qiáng)度也成為了研究水泥混凝土力學(xué)性能的重要方向?？箟簭?qiáng)度主要是指混凝土抵抗承受豎向荷載直至橫向拉伸破壞的能力，在混凝土土塊破裂前，一定單位時(shí)間內(nèi)混凝土所承受的豎向承載力越大，則代表混凝土的抗壓強(qiáng)度越高。相較于天然骨料而言，再生骨料本身的應(yīng)用性能并不強(qiáng)，極易對(duì)混凝土的力學(xué)性能帶來(lái)負(fù)面影響，尤其是再生骨料的取代率對(duì)于混凝土的力學(xué)性能有著極大的影響。

如5mm 至10mm 的再生粗骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度值將會(huì)伴隨著再生骨料取代率的增加逐步呈現(xiàn)先升后降的發(fā)展趨勢(shì)。在同等試驗(yàn)條件下，10mm 以上的天然骨料起到了應(yīng)用的骨架支撐作用，5mm 至10mm 的再生粗骨料也起到一定的支撐左右，在受到再生骨料表面粗糙程度相對(duì)較高的影響，骨料與骨料以及水泥石之間產(chǎn)生更為優(yōu)質(zhì)的嵌合力，繼而大大提升了再生粗骨料的水泥混凝土抗壓強(qiáng)度水平。其次，應(yīng)用5mm 至10mm 再生粗骨料的再生混凝土劈裂強(qiáng)度值總體上要低于普通混凝土，再生料取代率逐步增加的前提下，再生混凝土的劈裂強(qiáng)度值將會(huì)出現(xiàn)明顯性降低。40%的再生骨料取代率的再生混凝土劈裂強(qiáng)度均值要高于普通混凝土劈裂強(qiáng)度均值9%，這一因素出現(xiàn)的主要原因在于，再生粗骨料的應(yīng)用可增強(qiáng)再生混凝土的內(nèi)部摩擦力以及嵌合力，在起到再生混凝土內(nèi)部支撐作用的前提下，還能進(jìn)一步提升骨料與水泥石間的粘結(jié)強(qiáng)度，強(qiáng)化再生骨料混凝土的劈裂抗拉能力。最后，應(yīng)用5mm 至10mm 再生粗骨料的再生混凝土抗折強(qiáng)度，將會(huì)隨著再生骨料取代率的增加呈現(xiàn)出現(xiàn)先增加后降低的發(fā)展趨勢(shì)，40%再生骨料取代率的抗折強(qiáng)度要高于普通混凝土的抗折強(qiáng)度。

（二）耐久性能

水泥混凝土的應(yīng)用耐久性能與混凝土路面的使用壽命、應(yīng)用穩(wěn)定性以及后期維護(hù)費(fèi)用有著極大的關(guān)聯(lián)性，為此需要確保路用水泥混凝土的應(yīng)用耐久性。對(duì)于水泥混凝土耐久性的影響因素主要為兩方面，分別是水泥質(zhì)量因素和骨料因素，因此應(yīng)用骨料的種類(lèi)、性能乃至級(jí)配均會(huì)對(duì)水泥混凝土的耐久性能造成影響。再生骨料是再生混凝土的主要原材料之一，再生骨料本身具備的高吸水性、壓碎值以及微裂隙等情況，對(duì)于再生骨料混凝土的耐久性能均有著負(fù)面影響。

如5mm 至10mm 再生粗骨料混凝土的抗沖擊能量值要高于普通水泥混凝土，同時(shí)再生混凝土的抗擊沖擊性能與再生骨料的取代率并未有線(xiàn)性關(guān)聯(lián)系，無(wú)論是再生骨料混凝土以及普通混凝土在其摻入粉煤灰后，水泥混凝土的抗沖擊性能均要低于摻入粉煤灰的混凝土。其次，5mm 至10mm 再生粗骨料混凝土的再生骨料取代率與其耐磨性能并未有直接性聯(lián)系，再生骨料取代率提升時(shí)再生混凝土的磨耗值并不會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)摻入粉煤灰的再生粗骨料混凝土的磨耗值低于再生骨料磨耗值，因此可通過(guò)增加適當(dāng)比例的粉煤灰來(lái)提升再生骨料混凝土的耐磨性能。最后，5mm至10mm 再生粗骨料混凝土的抗?jié)B性能與再生骨料取代率有著極大的關(guān)聯(lián)性，當(dāng)再生骨料取代率達(dá)到40%時(shí)，再生粗骨料混凝土的抗?jié)B等級(jí)要比S12 混凝土的抗?jié)B等級(jí)高一級(jí)。

（三）變形性能

再生骨料混凝土的變形性能與普通混凝土的變形性能類(lèi)似，再生混凝土的徐變變形情況將會(huì)伴隨再生骨料取代率的增加而逐步增大，而應(yīng)力水平的增加同樣也會(huì)導(dǎo)致再生混凝土徐變量的增加。為了控制再生骨料混凝土的收縮變形程度，可通過(guò)增加礦物摻合料進(jìn)行控制。如在再生骨料混凝土中摻和不同比例的粉煤灰，將會(huì)對(duì)再生骨料混凝土的變形性能帶來(lái)影響，在粉煤灰摻量逐步增加的前提下，再生骨料混凝土的收縮應(yīng)變情況將會(huì)呈現(xiàn)出先減小后增大的發(fā)展情況，在粉煤灰摻量在30%時(shí)，再生骨料混凝土的收縮應(yīng)變值達(dá)到最小值。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，再生骨料主要來(lái)自于工程與生活當(dāng)中產(chǎn)生的廢棄混凝土，大大減少施工單位的天然砂石開(kāi)采費(fèi)用，對(duì)于施工單位而言有著良好的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)建筑垃圾的堆放處理將會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，大量天然骨料的開(kāi)挖也會(huì)對(duì)山體的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，再生骨料的應(yīng)用能夠有效解決施工資源，減少項(xiàng)目施工成本。為此道路施工過(guò)程中，施工人員需要充分發(fā)揮廢舊混凝土路面再生骨料路用性能，不斷研究最優(yōu)級(jí)配方案，推動(dòng)施工行業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。