建筑垃圾再生料無側限抗壓強度試驗

李長春 鄭明博 吳澤玉 白新理

(華北水利水電大學土木與交通學院,河南 鄭州 450045)

1 概述

隨著中國建筑行業的快速發展，每年由舊建筑物拆除和重建產生15.5億t～24億t的建筑垃圾[1]。建筑垃圾主要包括廢混凝土塊、廢瀝青混凝土塊以及紅磚等[2]。目前，建筑垃圾的主要處理方式為填埋和露天堆放[3]，造成嚴重的人力財力的浪費。由于混凝土建筑垃圾具有抗壓強度高、耐水性能強等特性，我國很多地區已經開始采用將混凝土建筑垃圾作為再生料部分替代天然石料作為道路基層的填充物[4]。相比較而言，由于紅磚再生料的壓碎值較小，很少被應用于實際生產中，僅有小部分的紅磚再生料被制作成有裝飾效果的磚塊。試想如果能夠將紅磚再生料與混凝土再生料進行不同程度的混合應用于路基中，將會有效提高紅磚建筑垃圾的利用價值。本文中作者分別取再生骨料紅磚與混凝土的摻合比分別為100%與0%，60%與40%，55%與45%，50%與50%，0%與100%，重點研究紅磚與混凝土按不同比例混合制成的試塊的無側限抗壓強度，為紅磚再生料在城市道路的推廣應用提供理論依據。

2 試驗設計

試驗原材料為建筑垃圾再生料，取自河南鄭州某建筑垃圾破碎場，包括紅磚和混凝土塊再生集料兩類。在滿足建筑垃圾再生料的針片狀含量、壓碎值、含泥量、含水率、堆積密度等物理性能指標要求的前提下，制作成直徑×高=100 mm×100 mm的圓柱形試塊。試驗中所有試件水泥含量的百分含量為6%；該試驗所用的水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5。查閱相關規范[5]根據集料在不同方孔篩的通過率設計級配，如表1所示。查閱《城鎮道路建筑垃圾再生集料路面基層施工技術規范》可知，在保證城鎮道路有足夠的強度性能的前提下，重、中交通道路基層再生料的抗壓強度應在3 MPa～4 MPa，底基層不應小于2 MPa。

表1 顆粒級配

嚴格按照規范[5]要求制成直徑×高=100 mm×100 mm的圓柱試件，每組制作9個試塊。用萬能壓力機讀取試件破壞時的最大壓力值，試件的抗壓強度計算公式見式(1)。

(1)

其中，R為試件的無側限抗壓強度，MPa；P為試件破壞時的最大壓力，N；A為試件的截面面積，mm2。

3 結果與分析

根據規范的要求進行篩分試驗原材料、制作養護試塊、試驗過程也嚴格按照規范進行，每組試驗制作9塊試塊，根據試塊內混凝土再生料與紅磚再生料的不同摻入量，設計5組試驗。再生料試塊制作、養護及加載破壞如圖1～圖3所示。

將磚渣與混凝土分別按照100%與0%,50%與50%,45%與55%,40%與60%,0%與100%五種不同的比例混合進行試驗研究，M1～M9為9個試塊編號。不同磚渣與混凝土按照以上不同比例制成的試塊的壓力峰值與抗壓強度見表2～表6。按照規范要求處理數據，以上五種不同磚渣與混凝土比例混合試塊的抗壓強度分別為2.1 MPa，3.4 MPa，3.6 MPa，4.5 MPa，6.8 MPa。由表2可知，100%混凝土建筑垃圾再生料與以上三種不同比例摻入的磚渣與混凝土再生料可在任意級別城市道路基層中使用，100%磚渣建筑垃圾再生料可用于道路的底基層中。

表2 紅磚再生料壓力峰值和抗壓強度

表3 50%紅磚與50%混凝土再生料壓力峰值和抗壓強度

表4 45%磚渣和55%混凝土再生料壓力峰值和抗壓強度

表5 40%磚渣與60%混凝土再生料壓力峰值和抗壓強度

表6 混凝土再生料壓力峰值和抗壓強度

4 結語

嚴格按照規范要求對混凝土再生料與紅磚再生料進行物理性能檢驗，同時也嚴格按照規范對其進行篩分，按照一定比例，根據不同紅磚與混凝土進行混合制成圓柱體試塊。無側限抗壓結果表明：在此級配下，100%混凝土再生料與按照以上三種不同比例摻入的混凝土再生料、紅磚再生料可以用在道路的基層中；100%紅磚再生料可被當作填充料應用于道路的底基層中。在實際施工過程中，可以根據施工現場周邊建筑垃圾再生料的性能以及道路基層底基層的要求合理進行建筑垃圾再生料的摻入比例，以此來提高建筑垃圾再生料的利用價值。