无机结合料稳定的建筑垃圾路基填料干缩性能研究

杨锐，宁培淋，刘浩，王新国（1.广州科技职业技术学院，广东 广州　510550；广东交通职业技术学院，广东 广州　51050；.深圳市勘察研究院有限公司，广东 深圳　51806；.广东工业大学，广东 广州　510006）



无机结合料稳定的建筑垃圾路基填料干缩性能研究

杨锐1，4，宁培淋2，刘浩3，王新国4
（1.广州科技职业技术学院，广东 广州510550；2广东交通职业技术学院，广东 广州510520；3.深圳市勘察研究院有限公司，广东 深圳518026；4.广东工业大学，广东 广州510006）

为了解决无机结合料稳定的建筑垃圾路基填料因干燥收缩产生的收缩变形问题，提高道路的使用寿命，采用室内试验分析方法，分别对水泥、石灰和粉煤灰、石灰和矿粉稳定的建筑垃圾路基填料干缩性能进行研究。结果表明，掺入10%的石灰和粉煤灰及掺入10%的石灰和矿粉对路基填料干缩系数、干缩应变、失水率的影响基本相同。掺入3%的水泥对路基填料干缩系数、干缩应变的影响比掺入10%石灰和粉煤灰及10%石灰和矿粉更显著，对路基填料失水率的影响比掺入10%石灰和粉煤灰及10%石灰和矿粉要小。

水泥；石灰和粉煤灰；石灰和矿粉；建筑垃圾；干缩性能

道路工程是建筑垃圾再生利用的一个重要方向，在湿度和温度等周围环境因素发生变化时，无机结合料稳定的建筑垃圾路基填料会发生一定的收缩变形［1-6］。路基填料发生收缩变形会使道路产生裂缝，雨水就能沿着裂缝进入路基中，连同行驶车辆的循环荷载作用，最后引起道路结构的破坏。因此，本文对无机结合料稳定的建筑垃圾路基填料的干缩性能进行研究，为实际工程提供理论参考。

1　干缩试验

1.1试验原材料

试验所用建筑垃圾样本取自广州荔湾某建筑工程项目，在工程现场对粗骨料和细骨料进行分开取样。建筑垃圾样本主要由废混凝土、废砖、废砂石等构成。水泥：采用佛冈县某公司生产的32.5级普通硅酸盐水泥，28 d抗压强度35.6 MPa，初凝时间160 min，终凝时间226 min。石灰：取自佛山市某石灰加工厂，其中活性氧化钙和氧化镁含量为87.24%。Ⅰ级粉煤灰：取自巩义市某粉煤灰厂，SiO246.89%，Al2O335.67%，Fe2O32.63%。S95级矿粉：取自韶关某矿粉厂，SiO235.67%，Al2O312.98%，Fe2O31.30%，CaO 44.06%。试验原材料的各项性能指标均符合JTJ 034—2000《公路路面基层施工技术规范》的规定。

1.2干缩试验方法

原材料配合比不同时，路基填料的性质也存在较大的差异。采用3%水泥、10%（石灰+粉煤灰）、10%（石灰+矿粉）对建筑垃圾路基进行稳定，配合比如表1所示。

表1　不同类型路基填料的质量配合比　%

参照JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》规定，在室内用静压法制备2组100 mm×100 mm×400 mm的梁式试件，试件成型后置于（20±2）℃、相对湿度在90%以上的恒温恒湿养护室中养护7 d。然后，取其中1组试件在两端安装千分表测试其变形值，另1组试件测试其失水率。

失水率的计算公式为：

干缩应变的计算公式为：

干缩系数的计算公式为：

式中：ωi——第i次失水率，%；

mi、mi+1——第i、i+1次标准试件称量质量，g；

mp——标准试件烘干后恒量，g；

εi——第i次干缩应变，%；

δi——第i次观测干缩量，mm；

l——标准试件的长度，mm；

αdi——第i次干缩系数，%。

2　干缩试验结果及分析

2.1路基填料的平均干缩系数分析

平均干缩系数能够直接体现路基填料的干缩性能，不同配合比路基填料A、B、C、D的平均干缩系数见表2。

表2　不同配合比路基填料的平均干缩系数

由表2可知，D配比路基填料的平均干缩系数比B配比路基填料的略小，说明在掺量相同时，石灰+矿粉比石灰+粉煤灰对路基填料平均干缩系数的影响略小。A配比路基填料的平均干缩系数远大于B、D配比路基填料的平均干缩系数，说明外加3%水泥对路基填料平均干缩系数的影响较大，可见，水泥比石灰+粉煤灰、石灰+矿粉对路基填料平均干缩系数的影响更显著［7］。A配比路基填料的平均干缩系数小于C配比路基填料的平均干缩系数，可见，在外加3%水泥同时，另掺入10%的石灰+粉煤灰会促进路基填料平均干缩系数的增大，增加路基填料的干缩变形。

2.2路基填料干缩应变-时间关系分析（见图1）

图1　路基填料干缩应变-时间关系曲线

由图1可知，随着时间的延长，A、B、C、D配比路基填料的干缩应变均逐渐增大。前15 d，A、B、C、D配比路基填料干缩应变的增长速度较快，之后的增长速度较小。C配比路基填料的干缩应变大于A、B配比路基填料，可见，路基填料的干缩应变是由水泥和石灰+粉煤灰的共同作用产生的，其中水泥占主导地位。A配比路基填料的干缩应变远大于B、D配比路基填料，可见水泥对混合料干缩应变的影响远比石灰+粉煤灰或者石灰+矿粉的影响大。B配比路基填料的干缩应变比D配比路基填料的略大，说明在掺量相同时，石灰+粉煤灰对路基填料干缩应变的影响比石灰+矿粉的影响略大。

2.3路基填料失水率-时间关系分析（见图2）

图2　路基填料失水率-时间关系曲线

由图2可知，前15 d，A、B、C、D配比路基填料的失水率变化较大，之后变化较小，并逐步趋于稳定。B配比路基填料与D配比路基填料的失水率随时间变化曲线基本一致，可见在掺量同为10%时，石灰+粉煤灰和石灰+矿粉对路基填料失水率的影响基本一致。A配比路基填料的失水率比B、D配比路基填料的失水率要小，说明水泥比石灰+粉煤灰或者石灰+矿粉对路基填料失水率的影响要小。A配比路基填料的失水率小于C配比路基填料，可见在水泥稳定的建筑垃圾路基混合料中，掺入石灰+粉煤灰会促进路基填料失水率的增大。B配比路基填料的失水率大于C配比路基填料，可见在石灰+粉煤灰稳定的建筑垃圾路基填料中，外加水泥可抑制路基填料失水率的增大。

2.4路基填料干缩系数-时间关系分析（见图3）

图3　路基填料干缩系数-时间关系曲线

由图3可知，A、C配比路基填料的干缩系数随着时间的延长而逐渐变小，B、D配比路基填料的干缩系数随着时间的延长而逐渐变大。A、B配比路基填料的干缩系数小于C配比路基填料，可见掺入10%的石灰+粉煤灰和外加3%的水泥都会促进路基填料干缩系数的增长。B、D配比路基填料干缩系数随时间的变化基本一致，说明掺入石灰+粉煤灰和石灰+矿粉对路基填料干缩系数的影响基本一致。A配比路基填料的干缩系数大于B、D配比路基填料，说明水泥比石灰+粉煤灰或者石灰+矿粉对路基填料干缩系数的影响要大。

3　结论

（1）掺入3%的水泥比掺入10%的石灰+粉煤灰和10%的石灰+矿粉对路基填料干缩系数的影响更显著，掺入10%的石灰+粉煤灰和10%的石灰+矿粉对路基填料干缩系数的影响基本相同。

（2）掺入3%的水泥对路基填料干缩应变的影响远比掺入10%的石灰+粉煤灰和10%的石灰+矿粉的影响大，掺入10%的石灰+粉煤灰对路基填料干缩应变的影响比掺入10%的石灰+矿粉的影响略大。

（3）掺入10%的石灰+粉煤灰和10%的石灰+矿粉对路基填料失水率的影响基本相同，比掺入3%的水泥对路基填料失水率的影响要大。

［1］张敏江，薛常安，于保阳.低水泥剂量稳定级配碎石综合收缩性能评价指标的研究［J］.沈阳建筑大学学报：自然科学版，2015（9）：78-79，183．

［2］王琦.水泥稳定铸造废砂路用性能研究与应用［J］.四川水泥，2015 （10）：73-74．

［3］李灿华，向晓东，刘思，等.半刚性钢渣基层材料性能试验研究［J］.矿产综合利用，2015（6）：73-77．

［4］曾梦澜，吴盛华，胡冰，等.水泥稳定钢渣-碎石路面基层材料试验研究［J］.湘潭大学自然科学学报，2011，33（1）：29-33．

［5］武双磊，徐建根，盛月强，等.掺垃圾焚烧炉渣水泥的重金属浸出特性［J］.新型建筑材料，2015（9）：34-37．

［6］郭根胜，张浩宁，马越.掺破口砾石的水泥稳定砂砾路面基层强度试验研究［J］.内蒙古农业大学学报：自然科学版，2015（3）：107-113．

［7］吴英彪，石津金，张秀丽，等.建筑垃圾再生集料在道路工程中的应用［J］.建设科技，2014（1）：45-48，51．

Study on dry shrinkage performance of subgrade filled with construction waste stabilized by inorganic binder

YANG Rui1，4，NING Peilin2，LIU Hao3，WANG Xinguo4
（1.Guangzhou Vocational College of Science and Technology，Guangzhou 510550，China；2.Guangdong Communication Polytechnic，Guangzhou 510520，China；3.Shenzhen Investigation&Research Institute Co.Ltd.，Shenzhen 518026，China；4.Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China）

In order to solve the contraction deformation problem of construction waste subgrade stabilized by inorganic binder caused due to dry shrinkage，improve the service life of the road，the dry shrinkage performances of subgrade filled with construction waste which stabilized by cement，lime and fly ash，lime and slag powder were researched respectively through indoor test.The results showed that：the influence of material mixed with 10%lime and fly ash on dry shrinkage coefficient，dry shrinkage strain，rate of water loss of the subgrade filling material is similar to that mixed with 10%lime and slag powder.The influence of material mixed with 3%cement on dry shrinkage coefficient，dry shrinkage strain of the subgrade filling material is very bigger than that mixed with 10%lime and fly ash，mixed with 10%lime and slag powder，while its influence on rate of water loss of the subgrade filling material is smaller than the latter two.

cement，lime and fly ash，lime and slag powder，construction waste，dry shrinkage performance

TU472

A

1001-702X（2016）06-0029-03

全国建材职业教育教学指导委员会科研项目（JCZY1519）；

广州市建设国家级科技思想库研究项目（2013SX012）；

广州科技职业技术学院项目（2014ZR01）

2016-03-14；

2016-05-05

杨锐，女，1959年生，河南郑州人，教授，博士，主要研究方向为环境岩土工程、建筑垃圾资源化等。E-mail：1753262401@qq. com。通讯作者：宁培淋，地址：广州市天河区天源路789号，E-mail：ningpeilin@foxmail.com。