建筑垃圾再生料的工程分類及其特性研究

陳 冬 梅

(喀什大學，新疆 喀什 844006)

建筑垃圾再生料的工程分類及其特性研究

陳 冬 梅

(喀什大學，新疆 喀什 844006)

介紹了建筑垃圾的組成和加工工藝，參考已有的研究成果及工程實例，摸索出一套室內試驗研究方案，旨在通過室內試驗了解建筑垃圾再生料的基本路用性能，研究建筑垃圾的基本物理力學性質，并得出相應指標。

建筑垃圾，再生料，配合比，吸水率

1 選題背景及依據

隨著城市建設持續不斷地發展，越來越多的建筑垃圾產生。據統計，現如今我國建筑垃圾總量已占到城市固體廢物總量的40%。然而，目前這些建筑垃圾基本都是未經任何處治，直接運往城郊露天堆放或者填埋，占用大量的土地資源，并且會對當地環境造成嚴重的污染。另一方面，隨著我國城市化建設的不斷加快，每年對混凝土的需求量達到了約14億m3，約占全世界混凝土總需求量的50%。骨料在工程建設中具有重要地位，尤其是粗骨料。既可作為混凝土的組成部分，也可直接作為地基處治的原材料。從保護生態環境、節約空間資源及建設資金的出發點，有效利用建筑垃圾，將其資源化，作為工程建設中的粗骨料，對于人類社會可持續發展具有重要意義。

高速公路項目，其沿線居民住宅、工業廠房眾多，部分路段處于市區，拆遷量十分巨大，現場若采用建筑垃圾樁處治路基，不僅能夠給公路建設節約建設資金，還能夠減少垃圾堆填進而保護環境。因此需對建筑垃圾的工程特性進行系統的討論研究。

2 建筑垃圾的組成和加工

2.1 建筑垃圾的組成

為了便于管理，建設部頒布《城市建筑垃圾管理規定》[1]：目前對建筑垃圾的分類主要是根據建筑垃圾產生源、組成和資源化利用難易程度進行劃分。

據此可總結出建筑垃圾的四個特點：1)粗集料的強度變化大，但總體強度均偏低，且分布不均；2)粗集料的粒徑變化較大，超大顆粒含量較高；3)含有小部分表層雜填土，植物根系和腐殖質含量也較高，不符合路用材料的基本要求；4)建筑廢渣與土混雜，粗、細集料比例不穩定，級配很差。

2.2 公路用建筑垃圾的加工

現階段應用于公路路基工程的建筑垃圾主要是指拆除物中的混凝土塊、磚塊、砂漿塊、陶瓷、玻璃以及由這些成分所產生的細料。由于建筑垃圾中所含成分非常復雜，含有大量不利于公路工程質量的雜物如木塊、塑料制品、棉布、泡沫等有機輕質材料，并不是能全部應用于公路工程，而且建筑垃圾的顆粒組成極不均勻，有大量超大粒徑顆粒存在，不利于公路路基的壓實。所以在建筑垃圾利用到公路工程之前需要對其進行加工。

建筑垃圾的加工工藝流程如圖1所示。

3 建筑垃圾再生料的特性研究

為了更加深入地了解建筑垃圾再生料的工程特性，特對再生骨料的級配、壓碎指標、吸水性、壓縮性等基本性能進行試驗，本節主要包括有再生料的篩分試驗、再生料密度及吸水率試驗、擊實試驗、大型固結儀壓縮試驗以及再生混凝土的無側限抗壓強度試驗。

3.1 再生料的篩分試驗

為了更加清楚地了解建筑垃圾力學特性，參照《公路工程集料試驗規程》[2]中對粗粒土的粒徑大小及顆粒含量的級配要求，配制了三組不同級配：Ⅰ連續開級配、Ⅱ連續密級配、Ⅲ間斷級配，進而配比集料。不同級配的具體粒徑含量大小見表1。

表1 磚塊級配組成

3.2 再生料密度及吸水率試驗

對于配制得到的集料，我們需進行基礎性能試驗，以了解其基本工程特性。首先做的是再生料密度及吸水率試驗。本研究選用網籃法對粗集料密度及吸水率進行試驗研究。

本試驗的具體操作流程可見圖2。

本組試驗的試驗結果為接下來的擊實試驗提供數據支持。其所測試的結果：密度及吸水率，用以計算擊實試驗試件的質量及配置不同含水率時所對應的不同質量的用水量。

4 再生料的擊實試驗及破碎率分析

本研究所涉及的建筑垃圾再生料為破碎磚塊，其表面粗糙，棱角尖銳，顆粒松散，且受力后極易破碎。由于骨料在受力形變后，隨顆粒粒徑含量的變化，其級配也相應變化，物理力學性質也會改變，為此我們需研究建筑垃圾再生料經歷擊實，破碎，其的變化趨勢及變化范疇。

按照三種級配配制粗骨料，由抽樣試驗可知天然狀況下的碎磚含水率為4.73%，并且由粗集料密度及吸水率試驗的結果可知，建筑垃圾再生料的平均吸水率可達19%左右。那么擊實試驗的含水率設計不能高于磚塊的平均吸水率，其設計含水率最大為20%。

圖3是擊實試驗取得的第一組試驗結果，三種級配集料的最佳含水量是17.0%。

圖4是擊實試驗取得的第二組試驗結果，三種級配集料的最佳含水量是16.67%。

根據擊實試驗的結果，得到最佳含水量與最大干密度隨級配變化的曲線，見圖5，圖6。

由圖5可知，三種級配試樣的最佳含水量范圍是16.80%～16.88%，差異性并不明顯。主要原因是三種試樣僅僅是級配不同，材料屬性一致，其吸水率相同，最終的擊實效果接近。而三者之間存在的小差異性，則是由于三者的顆粒含量不同，由篩分試驗的結果可知，三者的大骨顆粒依次增多，不均勻系數亦呈現增大趨勢，試樣間的孔隙比也隨之增大，其體表面積也相對增大，對水的吸收能力也隨之增強。同時相對的大骨顆粒越多，擊實受力時，骨顆粒間的棱角應力集中越明顯，破碎程度也越加劇。

擊實后的破碎率對比分析：

建筑垃圾按粒徑劃分屬于粗粒土，作為混凝土再生骨料，在被碾壓過程中極易破碎，其粒徑級配對地基的穩定性具有重要影響。通過對建筑垃圾再生骨料分層擊實、篩分，研究其碾壓前后級配變化以及分層差異。

根據再生料擊實回收的篩分結果，可以做出建筑垃圾再生料破碎后的粒徑級配累計曲線，分層擊實破碎后顆粒級配曲線變化見圖7；將其與再生料擊實前的粒徑級配累計曲線(如圖8所示)做對比，并計算提取其不均勻系數、曲率系數，再生料擊實前后篩分參數變化見表2。

表2 再生料擊實前后篩分參數變化

級配ⅠⅡⅢ不均勻系數曲率系數d10d30d60原始材料12.0037.8047.83壓碎材料17.3840.0032.67原始材料1.713.322.09壓碎材料1.821.091.04原始材料1.500.500.60壓碎材料0.800.500.60原始材料6.805.606.00壓碎材料4.503.303.50原始材料18.0018.9028.70壓碎材料13.9020.0019.60

查閱有關文獻[3]得知，在工程上所謂的級配良好，要求：1)土的級配不均勻系數不小于5(Cu≥5)；2)級配曲線連續，即曲率系數在1～3之間取值(Cc=1～3)。不能滿足上述兩個條件的土在工程上視為級配不良的土。將擊實后的不均勻系數、曲率系數與原級配集料的不均勻系數、曲率系數相比較而知，雖然建筑垃圾再生料受力后極易破碎，但顆粒大小的相互轉換反而將其級配情況改良了，不均勻系數變大，曲率系數大致變小，在工程上屬于級配良好的集料。

5 結語

根據以上的一系列室內基礎試驗研究成果，可知建筑垃圾具有強度高、吸水強、穩定性好、質量輕等特點。具體表現為：

1)建筑垃圾具有顆粒大，比表面積小，透水性好的特點。

2)三種級配試樣的最佳含水量范圍是16.80%～16.88%，差異性并不明顯。主要原因是三種試樣僅僅是級配不同，材料屬性一致，其吸水率相同，最終的擊實效果接近。

3)通過對擊實試驗的試樣材料回收篩分分析，盡管建筑垃圾再生料受力后極易破碎，但顆粒大小的相互轉換反而將其級配情況改良了，不均勻系數變大，曲率系數大致變小，在工程上表現為級配良好的集料。

[1] JTG G23—2005,城市建筑垃圾管理規定[S].

[2] JTJ 034—2000,公路路面基層施工技術規范[S].

[3] JTG E40—2007,公路土工試驗規程[S].

Study on construction waste recycling material engineering classification and their properties

Chen Dongmei

(KashgarUniversity,Kashgar844006,China)

The paper introduces construction waste composition and manufacturing technologies, refers to existing research achievements and engineering examples, and explores a set of indoor experimental research scheme, with a view to understand basic highway performance of construction waste recycling materials through the indoor test. And then, it studies basic physical and mechanical properties of construction waste, and finally draws corresponding indicators.

construction waste, recycling material, mixing proportion, water absorption

1009-6825(2017)22-0194-03

2017-05-26

陳冬梅(1989- )，女，碩士，助教

X705

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