建筑垃圾混合再生料道路基層應用試驗研究

劉 峰，劉海濤，封棟杰

(1.鄭州一建集團有限公司，河南 鄭州 450004；2.華北水利水電大學，河南 鄭州 450004；3.河南省城鄉規劃設計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，針對磚渣結構、框架結構、框剪結構等不同結構形式建筑所拆除的建筑垃圾組成也有區別，河南省鄭州市不同結構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，建筑垃圾在國內道路工程領域得到一定的研究和應用[2-6]，但大多集中于再生混凝土的物理、力學性能等方面的研究。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，導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的試驗研究[7]，但在道路工程應用研究還沒有發現。為提高建筑垃圾的整體利用率，合理利用城市建設過程中拆除的混凝土和磚塊，有必要擴展建筑垃圾再生料在道路工程中的應用研究。

1 路基混合料結構分析

當道路基層材料粗骨料壓密后的空隙體積小于細骨料和結合料的壓密體積時，粗骨料分散或者懸浮在連續、壓密后的細骨料和結合料之中，形成懸浮密實結構；當基層材料粗骨料壓密后的空隙體積遠遠大于細骨料和結合料的壓密體積時，粗骨料骨架間的空隙部分不能完全被細骨料所填充，留有空隙，形成骨架空隙結構；當基層材料粗骨料壓密后的空隙體積等于細骨料和結合料的壓密體積時，形成骨架密實結構。從物理概念上講，懸浮密實、骨架空隙、骨架密實三種結構的形成取決于粗骨料的空隙體積與細骨料的壓密體積的相對關系。相比其他結構形式，骨架密實結構道路基層混合料能夠充分發揮再生料的特性，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，骨架密實級配混凝土再生粗骨料能夠形成良好的骨架嵌擠結構，抑制由于水分的減少引起的毛細管作用、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充了混凝土再生粗骨料的密實性，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。基于鄭州市建筑垃圾的生產狀況，將混凝土再生料與磚渣再生料混合進行合理級配，可以達到合理利用建筑垃圾和滿足市政道路基層混合料強度的目的。

3 混合再生料強度試驗

根據不同粒徑顆粒的嵌擠原則，實際工程級配設計可以把作為較細骨料的磚渣再生料含量控制在30%以內進行工程檢驗。混凝土和磚渣再生料重量配比按100∶0、90∶10、80∶20、70∶30分別進行試驗和檢測，選用P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥，摻量5.5%。

為保證實驗效果并與實際工程密切聯系，委托河南省建筑工程質量檢驗測試中心站有限公司進行工程試驗工作。具體的工程試驗流程如下：①混凝土再生料原材檢驗；②磚渣與混凝土混合再生料原材檢驗；③磚渣與混凝土混合再生料強度檢驗。

剔除粒徑大于40 mm的混凝土再生料后，再生料原材檢驗結果見表1。從表1中可以看出混凝土再生料中細骨料(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范要求，但70%混凝土+30%磚渣混合再生料壓碎值出現異常。

表1 混合再生料基本參數

取80%混凝土+20%磚渣混合再生料按照文獻[8]規定利用靜壓法成型1∶1圓柱試件，試模標準尺寸：直徑×高=100 mm×100 mm，并按照規范養生方法使試件標準養護條件下濕養6天，水中養護 24 h后進行試驗。

表2顯示80%混凝土+20%磚渣混合再生料實驗結果，七天無側限抗壓強度2.23 MPa(變異系數6.09)，能夠滿足市政道路底基層強度要求。本次工程試驗表明混合再生料可以作為道路底基層應用到實際工程中去。

表2 混合料芯樣檢測結果

4 結 語

建筑垃圾再生料特別是磚渣再生料的強度不高導致其利用率偏低且應用范圍較窄。以道路基層材料骨架密實結構為基礎，通過合理調整再生料粒徑，將混凝土再生料與磚渣再生料混合進行合理級配組合，可以達到合理利用建筑垃圾和滿足市政道路基層混合料強度的目的。

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