建筑垃圾混合再生料道路基层应用试验研究

刘 峰，刘海涛，封栋杰

(1.郑州一建集团有限公司，河南 郑州 450004；2.华北水利水电大学，河南 郑州 450004；3.河南省城乡规划设计研究总院股份有限公司，河南 郑州 450044)

0 前 言

建筑垃圾的主要成分是混凝土、砖块等材料，针对砖渣结构、框架结构、框剪结构等不同结构形式建筑所拆除的建筑垃圾组成也有区别，河南省郑州市不同结构形式建筑垃圾中混凝土和砖石占比不少于75%[1]。建筑垃圾混合再生料是指混凝土和砖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，建筑垃圾在国内道路工程领域得到一定的研究和应用[2-6]，但大多集中于再生混凝土的物理、力学性能等方面的研究。许多研究表明，建筑垃圾再生骨料本身存在较大比例的杂质，导致建筑垃圾再生骨料的利用率偏低且范围较窄[1,4-5]。一定比例的废弃砖与废弃混凝土混合再生料有相关的试验研究[7]，但在道路工程应用研究还没有发现。为提高建筑垃圾的整体利用率，合理利用城市建设过程中拆除的混凝土和砖块，有必要扩展建筑垃圾再生料在道路工程中的应用研究。

1 路基混合料结构分析

当道路基层材料粗骨料压密后的空隙体积小于细骨料和结合料的压密体积时，粗骨料分散或者悬浮在连续、压密后的细骨料和结合料之中，形成悬浮密实结构；当基层材料粗骨料压密后的空隙体积远远大于细骨料和结合料的压密体积时，粗骨料骨架间的空隙部分不能完全被细骨料所填充，留有空隙，形成骨架空隙结构；当基层材料粗骨料压密后的空隙体积等于细骨料和结合料的压密体积时，形成骨架密实结构。从物理概念上讲，悬浮密实、骨架空隙、骨架密实三种结构的形成取决于粗骨料的空隙体积与细骨料的压密体积的相对关系。相比其他结构形式，骨架密实结构道路基层混合料能够充分发挥再生料的特性，减少水泥用量，可以提高抗裂性与抗冲刷性，同时还可以兼顾承载能力、刚度与抗疲劳要求。

2 混合再生料配比研究

建筑垃圾再生料来自于郑州西郊某露天建筑再生料加工厂见(见图1)。除了针片状颗粒相对较多之外，骨架密实级配混凝土再生粗骨料能够形成良好的骨架嵌挤结构，抑制由于水分的减少引起的毛细管作用、吸附作用和分子间作用等的体积收缩，具有较好的强度和抗干缩性能。砖渣再生料的离散性较大、吸水率高、压碎值大、本身强度有限，可以作为填充材料。

图1 混凝土再生料和砖渣再生料

砖渣再生料的加入补充了混凝土再生粗骨料的密实性，不但可以合理利用砖渣材料，还能从一定程度上降低混合料的成本。基于郑州市建筑垃圾的生产状况，将混凝土再生料与砖渣再生料混合进行合理级配，可以达到合理利用建筑垃圾和满足市政道路基层混合料强度的目的。

3 混合再生料强度试验

根据不同粒径颗粒的嵌挤原则，实际工程级配设计可以把作为较细骨料的砖渣再生料含量控制在30%以内进行工程检验。混凝土和砖渣再生料重量配比按100∶0、90∶10、80∶20、70∶30分别进行试验和检测，选用P·O 42.5级普通硅酸盐水泥，掺量5.5%。

为保证实验效果并与实际工程密切联系，委托河南省建筑工程质量检验测试中心站有限公司进行工程试验工作。具体的工程试验流程如下：①混凝土再生料原材检验；②砖渣与混凝土混合再生料原材检验；③砖渣与混凝土混合再生料强度检验。

剔除粒径大于40 mm的混凝土再生料后，再生料原材检验结果见表1。从表1中可以看出混凝土再生料中细骨料(粒径不大于4.75 mm)含量偏低，加入砖渣再生料后有所改善。压碎值都能够满足规范要求，但70%混凝土+30%砖渣混合再生料压碎值出现异常。

表1 混合再生料基本参数

取80%混凝土+20%砖渣混合再生料按照文献[8]规定利用静压法成型1∶1圆柱试件，试模标准尺寸：直径×高=100 mm×100 mm，并按照规范养生方法使试件标准养护条件下湿养6天，水中养护 24 h后进行试验。

表2显示80%混凝土+20%砖渣混合再生料实验结果，七天无侧限抗压强度2.23 MPa(变异系数6.09)，能够满足市政道路底基层强度要求。本次工程试验表明混合再生料可以作为道路底基层应用到实际工程中去。

表2 混合料芯样检测结果

4 结 语

建筑垃圾再生料特别是砖渣再生料的强度不高导致其利用率偏低且应用范围较窄。以道路基层材料骨架密实结构为基础，通过合理调整再生料粒径，将混凝土再生料与砖渣再生料混合进行合理级配组合，可以达到合理利用建筑垃圾和满足市政道路基层混合料强度的目的。

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