建筑垃圾原材料的物理力學性質研究★

文 華 鄒嬌麗

(西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621000)

建筑垃圾原材料的物理力學性質研究★

文 華 鄒嬌麗

(西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621000)

闡述了建筑垃圾對生態環境的影響，通過對建筑垃圾(廢棄混凝土塊、磚塊)的抗壓強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域的再生利用提供了參考和依據。

道路工程，建筑垃圾，廢棄混凝土，廢磚，物理力學性質

0 引言

近年來隨著我國社會、經濟的不斷快速發展，建筑垃圾的產生量也在高速增長，我國建筑垃圾的數量已占到城市垃圾總量的30%～40%[1]，給生態環境帶來的污染越來越嚴重。建筑垃圾是指在建筑物的建設、維修、拆除過程中產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，建筑垃圾應用方面為：其中的混凝土及磚石砌體殘骸碎片，經過一系列的處理，作為循環再生骨料應用在兩大領域：a.道路工程基礎下墊層、素混凝土墊層、道路面層等；b.用在鋼筋混凝土結構工程中[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、謹慎使用的初步階段，應用基礎研究相對薄弱。

因此，對建筑垃圾原材料的物理力學性質的掌握尤為重要，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、壓碎值等方面進行研究，為建筑垃圾在道路工程領域的再生利用提供參考和依據。

1 建筑垃圾的物理力學性質試驗

1.1 建筑垃圾的來源

此次試驗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原為涪城區某4層框架結構；工程B原為涪城區某3層磚混結構；工程C原為游仙區某6層框架結構；工程D原為游仙區某3層磚混結構，每處建筑垃圾制備5個試樣。

1.2 建筑垃圾的力學性質試驗

1)抗壓強度。

a.廢棄混凝土。取自然干燥狀態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行試驗。按照JGJ T23—2011 回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[4]，分別對6塊混凝土塊進行試驗，每塊混凝土塊取16處檢測點進行檢測，并在有代表性的測區上測量碳化深度值，從而查表得出平均抗壓強度值。

b.廢磚。廢棄磚塊嚴格按照GB/T 2542—2003砌墻磚試驗方法[5]規范要求在建筑垃圾中選取符合要求的標準磚，參照規范中普通燒結磚制樣并養護3 d。試驗時，將試件平放在材料試壓機加壓板的中央，垂直于受壓面加荷，應均勻平穩，不得發生沖擊或振動，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。

粗骨料的洛杉磯磨耗損失是骨料使用性能的重要指標，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，一般磨耗損失小的骨料，骨料堅硬，耐磨，耐久性好。嚴格按照JTG E42—2005，T0317—2005公路工程集料試驗規程操作，對廢棄混凝土和廢磚進行試驗。

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，是衡量石料力學性質的指標，以評定其在公路工程中的適用性。壓碎值試驗包括粗骨料壓碎值試驗和細骨料壓碎值試驗，分別嚴格按照JTG E42—2005，T0316—2005和T0350—2005公路工程集料試驗規程對破碎后的建筑垃圾廢棄混凝土和廢磚進行試驗。將裝有試樣的試模放到壓力機上，開動壓力機，均勻地施加荷載，在10 min左右的時間內達到總荷載400 kN，穩壓5 s后卸載。

1.3 建筑垃圾的物理性質試驗

1)自然堆積密度。

自然堆積密度試驗是測試骨料在自然狀態下的堆積密度及相應的間隙率。試驗嚴格按照JTG E42—2005，T0309—2005公路工程集料試驗規程操作。

2)含水率試驗。

含水率試驗主要測試粗、細骨料的含水率。嚴格按照JTG E42—2005，T0305—1994和T0332—2005公路工程集料試驗規程操作。

3)吸水率試驗。

道路骨料的吸水率指標是骨料技術指標之一，且吸水率過大會嚴重影響道路骨料的整體強度和耐久性等。為此，嚴格按照JTG E42—2005，T0304—2005，T0332—2005公路工程集料試驗規程操作試驗。

2 試驗結果分析

通過以上試驗，得出建筑垃圾的物理參數及力學參數，分別見表1，表2，從試驗結果分析得出：

1)建筑垃圾廢棄混凝土的抗壓強度可以達到C25的混凝土的要求，且幾乎基本接近第Ⅲ類巖石中的4級，但比起級配碎石中要求的石料強度來說仍是低一些。

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

3)廢磚粗骨料的吸水率明顯大于廢棄混凝土粗骨料，且根據我國低等級道路中瀝青混合料用粗骨料質量技術要求可知：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量技術要求(≤35%)，并且能滿足道路面層材料對這一技術指標的要求。

表1 建筑垃圾物理參數

表2 建筑垃圾力學參數

5)廢棄混凝土的粗骨料壓碎值小于30，可達到粗骨料技術指標的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量技術要求(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%)，而廢棄混凝土的細骨料壓碎值不滿足細骨料技術指標要求，廢磚的粗骨料壓碎值不滿足粗骨料技術指標要求。

3 結語

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

2)綜合廢棄混凝土和廢棄磚塊進行的一系列物理力學指標(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行應用，而廢棄磚塊不宜單獨作為公路骨料。

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

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

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

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

[4] JGJ T23—2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].

[5] GB/T 2542—2003，砌墻磚試驗方法[S].

[6] JTG E42—2005，公路工程集料試驗規程[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★:國家自然科學基金項目(項目編號：51108393);四川省科技支撐計劃項目(項目編號：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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