淺析磚—砼混合再生料在道路路基中的應(yīng)用

■王聰寶

（福建第一公路工程集團有限公司，泉州 362000）

隨著城市化建設(shè)進程的推進，老舊房屋拆遷工作越來越多，產(chǎn)生的建筑垃圾堆積成山，部分專家學(xué)者嘗試將其應(yīng)用到道路基層，例如：石義海[1]初步研究了用再生骨料替代天然骨料制作道路二灰碎石基層的可行性；郭遠臣[2]對水泥穩(wěn)定再生骨料道路材料的生產(chǎn)與使用提出了建議；曾夢瀾[3]探討了含不同摻量再生集料水泥穩(wěn)定碎石路面基層混合料的強度、剛度、抗沖刷、抗凍、收縮等使用性能。 在磚組分對建筑垃圾性能帶來的影響方面， 徐開東[4]經(jīng)過試驗，發(fā)現(xiàn)隨著磚再生骨料占比的增加，混合再生骨料的基本性能呈現(xiàn)出逐漸惡化的總體趨勢；張宇超[5]研究了磚—砼混合再生骨料在道路基層中應(yīng)用的級配優(yōu)化設(shè)計，利用振動壓實試驗?zāi)M和量化再生骨料的磚組分在應(yīng)用中再次破碎的情況，從而對級配進行優(yōu)化處理，使其貼近級配中值，并通過貝雷法驗證優(yōu)化和振動壓實后的級配，效果良好。大多學(xué)者的研究關(guān)注點基本是將建筑垃圾應(yīng)用于道路基層，但現(xiàn)有建筑垃圾大部分是磚—砼混合料，而磚—砼混合再生料具有壓碎值高、 吸水率大、含粉量大等特點，將其應(yīng)用于道路基層需要附加較多條件，因此，在整個建筑垃圾體量中道路基層的使用量占比較小。

為了盡可能地消化建筑垃圾存量，本文擬研究建筑垃圾中的磚—砼混合再生料在道路路基中的應(yīng)用， 選配不同磚組分含量的磚—砼混合再生料，采用液塑限聯(lián)合測定法得到各組磚—砼混合再生料的液限和塑性指數(shù)；通過重型擊實試驗和CBR 強度試驗得到各組磚—砼混合再生料的最大干密度和最優(yōu)含水率、CBR 強度值；將試驗得到的液限、塑性指數(shù)和CBR 強度與CJJ 1-2008《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》[6]中的相關(guān)技術(shù)要求對比，判斷不同磚組分含量的磚—砼混合再生料在道路路基中應(yīng)用的可行性。

1 原材料

試驗用磚—砼再生料是由福建龍匯達再生資源有限公司生產(chǎn)的，粒徑0～31.5 mm，按JTG E42-2005《公路工程集料試驗規(guī)程》[7]進行相關(guān)參數(shù)試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 磚—砼混合再生料試驗數(shù)據(jù)

為便于觀察磚組分含量對磚—砼混合再生料的影響，以A 組數(shù)據(jù)為基準，對其余各組進行無量綱化，并繪制成圖1。

圖1 不同磚組分含量下磚—砼混合再生料的微粉含量、針片狀顆粒含量、壓碎值表和吸水率試驗結(jié)果

從圖1 中各參數(shù)數(shù)值隨磚組分含量增加的變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)：（1）壓碎指標隨著磚組分含量的增加不斷增大。 這是由于磚組分的強度比混凝土的低很多，也比常規(guī)巖性的砂石低，因而磚組分的增加會使整體再生料壓碎指標的增大；（2）針片狀顆粒含量與磚組分含量無顯著的相關(guān)性；（3）吸水率和微粉含量在整體上呈現(xiàn)隨磚組分含量的增加而增大的趨勢， 但磚組分含量為35%的微粉含量較大，導(dǎo)致吸水率有突變現(xiàn)象；（4）整體來看，磚—砼混合再生料的微粉含量較高、吸水率較大，而壓碎指標較大的同時，也較為難控制，因此，將這種材料用于道路基層需額外增加較多的輔助材料，若要大規(guī)模使用則將其應(yīng)用于對材料性能要求更低的路基更具有可行性和社會經(jīng)濟效益。

2 磚—砼混合再生料的液限和塑性指數(shù)

根據(jù)大量工程實踐可知：高液限材料透水性較差，干硬時強度高，不易壓實；毛細現(xiàn)象明顯，吸水后能長時間保持水分，故吸水后承載力小、穩(wěn)定性差；具有較大的可塑性、弱膨脹性和粘性[8]。 這些特性都不利于路基的整體性和穩(wěn)定性。 因此，CJJ 1-2008《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》[6]對道路路基用材料提出了液限和塑性指數(shù)的要求，即液限不大于50%、塑性指數(shù)不大于26。 采用GB/T 50123-2019《土工試驗方法標準》[9]中的液塑限聯(lián)合測定法對表1 中的A、B、C、D、E 5 組磚—砼混合再生料進行液限和塑性指數(shù)試驗，結(jié)果見表2。按圖1 的處理方式對表2 的數(shù)據(jù)進行處理，以便觀察內(nèi)在規(guī)律，見圖2。

表2 5 組磚—砼混合再生料的液限和塑性指數(shù)試驗結(jié)果

圖2 5 組磚—砼混合再生料的液限和塑性指數(shù)試驗結(jié)果

從圖2 可以發(fā)現(xiàn)，5 組磚—砼混合再生料的液限和塑性指數(shù)均滿足規(guī)范的技術(shù)要求；液限和塑性指數(shù)隨著磚組分含量的增加，整體呈上升的趨勢，但因材料本身性質(zhì)沒有變化，這種相關(guān)性并不顯著。

3 重型擊實試驗

根據(jù)規(guī)范GB/T 50123-2019 《土工試驗方法標準》[9]的CBR 強度試驗步驟，先進行重型擊實試驗獲得5 組磚—砼混合再生料的最大干密度和最優(yōu)含水率。 試驗見圖3，試驗結(jié)果見表3 和圖4。

圖3 最大干密度和最優(yōu)含水率試驗

圖4 5 組磚—砼混合再生料的最大干密度和最優(yōu)含水率試驗結(jié)果

表3 重型擊實試驗結(jié)果

從圖4 可以發(fā)現(xiàn)，最大干密度隨著磚組分含量的增加呈下降趨勢，但相關(guān)性不顯著；最優(yōu)含水率隨著磚組分含量的增加呈現(xiàn)顯著上升趨勢，這是由于磚組分吸水率較混凝土組分高很多，隨著磚組分的增加，吸水率也會隨之增加。

4 CBR 強度試驗

CBR 強度采用貫入量為2.5 mm 的單位壓力與貫入量為2.5 mm 時的標準壓力（7000 kPa）的比值，當貫入量為5.0 mm 時的承載比大于2.5 mm 時，試驗應(yīng)重新進行，當試驗結(jié)果仍然相同時，應(yīng)采用貫入量為5.0 mm 時的承載比[9]。 試驗數(shù)據(jù)的處理：以單位壓力為橫坐標，貫入量為縱坐標，繪制曲線，再從曲線中獲得貫入量為2.5 mm 和5.0 mm 對應(yīng)的單位壓力，并根據(jù)式（1）和式（2）分別計算CBR2.5和CBR5.0。 試驗結(jié)果見表4 和圖5。

圖5 5 組磚—砼混合再生料的CBR 強度試驗結(jié)果

表4 CBR 強度試驗數(shù)據(jù)

式中：CBR2.5——貫入量為2.5 mm 時的承載比（%）；CBR5.0——貫入量為5.0 mm 時的承載比（%）；p——單位壓力（kPa）；7000——貫入量為2.5 mm時的標準壓力（kPa）；10500——貫入量為5.0 mm 時的標準壓力（kPa）。

從表4 和圖5 可以看出，CBR 強度隨著磚組分含量的增加呈現(xiàn)下降趨勢，但其值符合CJJ 1-2008《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》[6]中路基填料的CBR 強度要求（表5）。

通過比對表4、5 可知，當磚組分含量為75%時，磚—砼混合再生料只能用于快速路、主干路和其他等級道路的30 cm 以下路基；當磚組分含量為15%～55%時，磚—砼混合再生料只能用于快速路、主干路的30 cm 以下路基及其他等級道路0 cm 以下路基；當磚組分含量為0%時，磚—砼混合再生料可用于快速路、主干路和其他等級道路的0 cm 以下路基。

5 結(jié)論

本文對磚—砼混合再生料分別進行了磚組分含量對原材料特性的影響試驗、液塑限聯(lián)合測定試驗、重型擊實試驗以及CBR 強度試驗，得到以下結(jié)論：（1）壓碎指標隨著磚組分含量的增加不斷增大；針片狀顆粒含量與磚組分含量并無顯著的相關(guān)性；吸水率和微粉含量在整體上隨著磚組分含量的增加而增大的趨勢；整體來看，磚—砼混合再生料微粉含量較高、吸水率較大，而壓碎指標比較大的同時，也較為難控制，因此將這種材料用于道路基層需額外增加較多的輔助材料，若要大規(guī)模使用則將其應(yīng)用于對材料性能要求更低的路基更具有可行性和社會經(jīng)濟效益；（2）液限和塑性指數(shù)隨著磚組分含量的增加，整體呈上升趨勢，但相關(guān)性不顯著；5 組磚—砼混合再生料的液限和塑性指數(shù)均滿足規(guī)范要求；（3）最大干密度隨著磚組分含量的增加呈下降趨勢，但相關(guān)性并不顯著；最優(yōu)含水率隨著磚組分含量的增加呈顯著上升趨勢；（4）CBR 強度隨著磚組分含量的增加呈下降趨勢，但其值符合規(guī)范中路基填料的CBR 強度要求；當磚組分含量為75%時，磚—砼混合再生料只能用于快速路、主干路和其他等級道路的30 cm 以下路基；當磚組分含量為15%～55%時，磚—砼混合再生料只能用于快速路、主干路的30 cm 以下路基及其他等級道路0 cm以下路基；當磚組分含量為0%時，磚—砼混合再生料可以用于快速路、主干路和其他等級道路的0 cm以下路基；（5）實際上，每個區(qū)域的建筑垃圾都有一定差異，尤其是原材料不一致，不同地方的工程項目的路基在使用磚—砼混合再生料時，可參照本文的步驟進行試驗， 獲得準確的液限、 塑性指數(shù)及CBR 強度，以確定其可行性。