基于道路工程的建筑废弃物再生集料性能研究

程 馨，吴泽玉

(华北水利水电大学，河南 郑州 450045)

0 前 言

随着社会经济的高速发展，我国城市化进程的发展也越来越快。以河南省郑州市为例，在过去的很多年中完成了市区内百十余个城中村的拆迁改造，但也产生了许多建筑废弃物。因此，对建筑废弃物的回收逐渐开始受到人们的重视。尽管国内外早已对回收建筑废弃物有所研究，但随着各国对自然环境的保护意识不断加强以及日益增加的建筑废弃物，人们逐渐对其进行再利用。此举不仅能够减少原有材料的使用，降低建筑成本，而且可以减少对环境的危害[1～2]。

目前，建筑废弃物的再生集料在很多工程领域中已经得到了广泛的应用。道路工程相比于其他结构工程来说，所要求的规范标准较低，所需材料的一些指标要求也较为宽松。最重要的是，砂石等天然骨料在道路工程中的需求量较大，而利用建筑废弃物再生料进行替代既减少了对天然骨料的开采，保护了环境，又为解决建筑废弃物资源再利用提供了一条可行之路[3]。

1 建筑废弃物再生集料的物理力学性能试验

混凝土、砖块和碎石等是建筑废弃物的主要成分，其中对混凝土再生集料、砖渣再生集料以及两者的混合再生料进行性能试验研究。根据文献[4]，首先要进行二者本身的性能试验研究：针片状含量、含水率、含泥量、压碎值、表观密度、堆积密度等。

1.1 再生集料的物理性能试验

1)针片状颗粒含量试验。能够确定集料中针片状颗粒的含量，分析集料的外形及抗压碎性，同时评估再生材料的生产水平和工程适用性。针片状颗粒含量过多会影响混凝土的和易性，使混凝土的孔隙率变大，抗压强度减小。

2)含水率试验。再生集料的含水率在规范中有着严格的规定。含水率过高不仅会影响道路再生集料的整体强度和耐久性，而且会影响道路路面的长期使用性能。

3)含泥量试验。主要测定碎石或砾石中小于0.075 mm的尘屑、淤泥和黏土的总含量以及4.75 mm以上泥块颗粒的含量。该试验主要包括以下几个步骤：烘干、冷却、称重、水洗、再烘干、冷却、称重、计算。

4)压碎值试验。压碎值是指集料抵抗压碎的性能指标，衡量其在不断加压的情况下能承受压碎的能力，同时也是评价该集料骨架结构性能的指标。此外，还用于评定该集料在市政道路工程中的适用性。

1.2 再生混合集料的力学性能试验

试验中使用的建筑废弃物混凝土再生料和砖渣再生料直接从料场取样，取样后将两者按照不同配合比混合制成试验试件。根据文献[5]，成型1∶1的圆柱试件，每种级配制作9个试件，试件的直径×高=100 mm×100 mm，标准养生方法进行7d的标准养护。无侧限抗压强度是指试样在无侧向压力的条件下，抵抗轴向压力的极限强度，同时也是地基承载力估算的重要指标。因此，无侧限抗压强度试验对评定再生料是否符合路用使用标准具有重要意义[6]。

2 试验结果及分析

2.1 物理性能试验结果及分析

通过以上几个试验，分别得出混凝土再生料和砖渣再生料的物理性能参数。混凝土再生料的试验数据见表1、砖渣再生料的试验数据见表2。

表1 混凝土再生料各性能试验结果

表2 砖渣再生料各性能试验结果

从表1～2对比发现，两者针片状含量、表观密度均符合规范要求，而砖渣再生料的压碎值不满足规范的要求值。此外，混凝土再生料的含水率和含泥量都低于砖渣再生料。其中针片状含量接近是由于这两种再生料来自同一加工厂且通过相同的破碎方式进行破碎。砖渣再生料的表观密度基本与规范要求值相等，这主要是因为其再生料的含水量和含泥量略高。根据堆积密度和表观密度的检测结果可知，混凝土再生料的颗粒级配好于砖渣再生料。

从上述分析可知，混凝土再生料的各项基本性能指标均优于砖渣再生料，且混凝土再生料的各项技术指标也符合道路规范中的要求，故其可以运用在道路工程的铺设中。

2.2 无侧限抗压强度试验结果及分析

试验使用废弃混凝土与废弃砖渣的混合再生料，包括：40%砖渣和60%混凝土的混合再生料无侧限抗压强度试验、45%砖渣和55%混凝土的混合再生料无侧限抗压强度试验、50%砖渣和50%混凝土的混合再生料无侧限抗压强度试验。同时，这三种按不同比例混合的再生料分别制成低、中、高三种不同级配的试件来进行无侧限抗压强度试验。试验结果见表3。

表3 不同比例混合再生料的无侧限抗压强度值 单位：MPa

根据试验结果分析可以看出，随着砖渣掺入量的逐渐增加，低、中、高这三种不同级配的无侧限抗压强度值都相应降低；中级配的抗压强度值相较于其他两种级配来说更大。根据文献[7]中对7 d无侧限抗压强度值的要求，发现即使当砖渣掺入量为50%时的低级配强度也能基本满足轻交通基层抗压强度要求。

3 结 语

根据建筑废弃物再生料的基本性能测试数据，可以看出道路工程基础用料可以使用废弃混凝土。而废弃砖块在各性能上的表现均不如废弃混凝土，且其压碎值不满足规范要求，因此不宜单独做道路基层的集料。

通过对建筑废弃物再生集料配合比进行试验研究，发现当砖渣与混凝土以不同比例混合所得到的再生料可以满足道路工程中的要求。如表3中当砖渣掺入量为40%时混合再生料的性能最强，其无侧限抗压强度值达到4.5 MPa，符合对特重交通基层抗压强度的要求。此外，其他几种条件下的抗压强度值也基本都满足相关规范要求。基于此，对于分析研究建筑废弃物再生集料的相关性能试验以及将其成功应用到道路工程中，特别是真正大量投入工程应用和实践，还需进一步深入系统研究。

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