废砖细骨料掺入对水泥固化土强度影响研究★

白俊龙 张军菲

(1.武汉工程大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430074； 2.中建三局集团有限公司工程总承包公司，湖北 武汉 430070)

1 概述

在工程上，软土、高含水率黏土等不良土因难以直接利用而通常作废弃物处理，造成了大量资源浪费和土地占用。在对淤泥的处理研究中，水泥固化方法以其施工效率高、处理后的土可以用作良质填土资源的特点，在填海工程上被大量使用[1,2]。但在水泥固化处理过程中，水泥的大量使用大幅提高了水泥固化处理高含水率黏土等不良土的成本，限制了固化方法的推广与应用[3,4]。另一方面，我国每年因建筑拆除而产生的建筑垃圾在2亿t以上，与发达国家相比，我国对建筑垃圾的资源再生利用起步较晚，对建筑垃圾的再生利用率很低，不足5%[5]。

基于以上两点原因，本文在传统水泥固化方法基础上提出，掺入废砖细骨料增强高含水率黏土强度，为经济、有效地将废弃高含水率黏土和废砖细骨料转化为良质土资源奠定一定基础，同时为建筑垃圾的再利用和高含水率黏土的固化提供新的思路。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

1)建筑垃圾再生细骨料：主要为建筑黏土砖经破碎之后得到的骨料，通过一次预实验确定本试验所用细骨料的粒径范围。选取无侧限抗压强度最大的粒径组合(即：2 mm～5 mm粒径组)作为后续试验所用的废砖细骨料的粒径，其性能指标见表1。

表1 再生细骨料主要性能指标结果

2)水泥：采用P.O42.5R水泥，检验结果见表2。

表2 水泥指标检验结果[6]

2.2 试验方法

本试验为研究废砖细骨料掺量对高含水率黏土固化土强度的影响规律，分别考虑了7 d和28 d两种养护龄期，废砖细骨料掺量为0%,8%,10%,12%，水泥掺量为6%,8%,10%(废砖细骨料掺量与水泥掺量均为黏土干质量的百分比)等多种情况，制作8组不同配合比试样，如表3所示，每组配合比样本制作3个压缩试样。试样的制备步骤如下：

1)将高含水率黏土—水泥—废砖细骨料按照规定配合比混合，并放入搅拌机搅拌均匀；

2)将搅拌均匀的混合料分层装入内径为3.91 cm、高8.00 cm的钢模内制成无侧限抗压试样，每层经振动排出气泡后再装入下一层。为方便后期脱模，装样前在模具内壁均匀涂上一层凡士林；

3)将试样密封后置于充满水的水箱中，并放置在标准养护室(20 ℃±3 ℃，湿度>95%)进行养护至设计龄期。

试样脱模后立即进行无侧限抗压强度试验(UCT)，操作过程参照《土工试验方法标准》[7]进行。

表3 试验配合比范围

3 实验结果分析

图1为水泥含量固定为10%的前提下，废砖细骨料掺量与无侧限抗压强度的关系曲线图。当养护龄期为7 d时，废砖细骨料含量从8%增加到10%其强度几乎没有改变，当其含量增加到12%时强度有了一定的提升；当养护龄期为28 d时，其强度随着废砖细骨料含量增加出现了先减小后增大的现象，且增长率比7 d的略小。图2为在废砖的掺量固定为10%的前提下，水泥掺量与无侧限抗压强度的关系图，在两种养护龄期下，均出现双掺固化土比水泥固化土的增长速率大的现象，但龄期为28 d的双掺固化土和龄期为7 d的水泥固化土，在水泥剂量大于8%时，其强度增长速率有了减小的趋势。

综上所述，废砖细骨料含量的增加和龄期的增长都有利于固化土强度的提升。分析认为：1)再生废砖骨料作为利用建筑垃圾制备的主要再生骨料之一，其所具有的孔隙率高、吸水性强等特征[8]，在早期能够吸收土体中多余的一部分水分，废砖细骨料含量越多吸水性越强，加快固化土强度的形成。2)随着养护龄期的加长，废砖细骨料中的水分可近似认为达到饱和，骨料的湿润度与周围水泥土湿润度相当，由再生废砖骨料的吸水返水特性可知，此时骨料的吸水能力较弱，返水能力较强[9]，故会出现龄期为28 d的水泥—废砖细骨料双掺固化土的强度增长速率较7 d变缓的现象。

4 结语

废砖细骨料对高含水率黏土固化土的强度有提升效果，且早期强度增长速率比后期快。通过掺入废砖细骨料增强高含水率黏土强度的方法，不仅可以减少水泥用量，而且可以提高固化土强度，同时也为建筑垃圾废砖的处理提供了一条新出路。