再生骨料对水泥稳定无机混合料的影响分析

汪雅珊

（浙江意诚检测有限公司，浙江 金华 321000）

0 引言

建筑固废带来一系列的资源和环境问题，因此建筑固废的资源化处理和综合利用成为社会急需研究和解决的重要课题。笔者对再生粗、细骨料、水泥等原材料通过物理分析，组合成满足颗粒组成要求的再生级配骨料，通过焖料、击实试验，确定最大干密度和最佳含水率，根据压实度要求成型标准试件，测定7d无侧限抗压强度，并与采用天然骨料制作的水泥稳定无机混合料性能进行比较、分析。总结再生骨料混合料击实试验、7d 无侧限抗压强度结果变化规律及其与普通天然骨料混合料的差异；并对影响击实、强度的因素进行研究。

1 筛选、确定原材料，对原材料进行检测分析

再生粗、细骨料选用建筑垃圾中的混凝土、石、砂浆、砖、瓦等材料经破碎混合加工而成的粒料；天然骨料选用人工砂和碎石；水泥材料选用P.O 42.5。

试验表明再生骨料的含泥量、石粉含量、吸水率、压碎指标值都高于普通天然骨料，表观密度和堆积密度都低于普通天然骨料。

2 无机混合料配合比设计及性能测试、分析

（1）根据原材料的试验结果，按粗、细骨料0～5mm、5～10mm、10～31.5mm 三档规格进行掺配，确定满足要求的混合料级配组成。

（2）每种类型选择3%、4%、5%、6%、7%5 个水泥掺量，通过击实试验方法，分别确定各水泥剂量条件下，天然、再生骨料无机混合料的最大干密度、最佳含水率。选取图1 和图2 试验结果为例。

图1 水泥稳定天然骨料击实——含水量与干密度关系曲线

图2 水泥稳定再生骨料击实——含水量与干密度关系曲线

通过击实试验，经过对比分析，可以看出天然骨料与再生骨料水泥稳定无机混合料最大干密度和最佳含水量相比：①按照无机结合料击实试验得到的水泥稳定天然骨料的击实曲线，一般都是比较规律的抛物线曲线，最大干密度的取值在抛物线曲线的最高点。而水泥稳定再生骨料无机混合料的击实曲线并不是规律的抛物线曲线，最大干密度的取值也不应该选在曲线的最高点。从试验得出的击实曲线图可以发现，曲线的最高点一般都出现在混合料的5 个含水量中最大的含水量所对应的点，而含水量较大的点在击实过程中会有水击出，会影响干密度和含水量的结果。因此建议，水泥稳定再生骨料无机混合料最大干密度、最佳含水率取值在曲线最高点前的击实曲线凸点位置；②骨料的吸水率越大，混合料的最佳含水率也越大。再生骨料的吸水率远大于天然骨料的吸水率，再生骨料混合料的吸水率也远大于天然骨料混合料，试验表明，天然骨料混合料的最佳含水率一般在5%～6%之间，再生骨料混合料的最佳含水率一般在10%～13%之间；③水泥稳定天然骨料无机混合料击实试验设计加水量间隔一般控制在0.5%～1.0%，而再生骨料无机混合料的吸水率较大，如果加水量间隔小，大部分水分被骨料孔隙吸收，参与水泥水化的水量就少，也很难在击实曲线中找到最佳含水率，所以必须加大含水量的间隔。再生骨料混合料的加水间隔一般控制在1.0%～1.5%，在最佳含水率附近加水间隔控制在1.0%，在两端间隔控制1.5%；④再生骨料的堆积密度在1.2kg/m3左右，天然骨料的堆积密度在1.5kg/m3左右，因再生骨料的堆积密度低于天然骨料，所配制的水泥稳定再生骨料无机混合料最大干密度均小于水泥稳定天然骨料无机混合料的最大干密度。

（3）根据试验确定的最大干密度、最佳含水率及压实度要求（按大于等于97%设计），进行无机混合料配合比设计，成型标准试件，经压实和养生后，测定7d 无侧限抗压强度，验证不同水泥掺量条件下混合料的强度性能。

经过对比分析，本次研究表明，影响7d 无侧限抗压强度的影响因素较多，骨料的种类、骨料本身的性质、骨料的级配组成、水泥掺量、压实的方法、压实度水平、试件的尺寸、塑性指数等都会对7d 无侧限抗压强度的大小产生影响。

①骨料的种类和性质：a.压碎指标值：建筑固废再生骨料中除含有强度较高的混凝土、石外，还含有低密度、低强度的砂浆、砖等材料。与天然骨料相比，建筑固废再生骨料的压碎指标值远大于天然骨料，压碎指标值越大，混合料强度值越低；b.针片状颗粒含量：而针片状颗粒对粗骨料的堆积密度和空隙率有很大的影响，进而对混合料的最大干密度和强度产生影响，针片状颗粒含量越大，混合料越不密实，强度越低，本次试验表明，建筑固废再生骨料与天然骨料的针片状颗粒含量相近，差别不大，对混合料强度值影响不大；c.含泥量、泥块含量：与天然骨料相比，建筑固废再生骨料在铲运，粉碎过程中，会带人大量的泥块、灰土等材料，因而再生骨料的含泥量、泥块含量都高于天然骨料，而这些泥块和灰土会包裹在再生骨料的表面，影响水泥与骨料的粘结，进而降低混合料的强度；d.吸水率：由于再生骨料中有低密度的砖瓦类材料，再生骨料的吸水率远大于天然骨料，相同用水量的条件下，再生骨料孔隙吸收的水分大，参与水泥水化的水量就少，强度就会降低。

②水泥掺量：与天然骨料相比，再生骨料强度低、吸水率大，堆积密度低，在相同水泥掺量的条件下，再生骨料混合料的无侧限抗压强度值比天然骨料的低，为达到强度的要求，需增加水泥的掺量，无侧限抗压强度值随着水泥掺量的增加而增大；但水泥掺量过大，宜引起收缩开裂，建议的水泥掺量为4%～7%。

③骨料的级配组成：相同的水泥品种和掺量的条件下，骨料的级配组成不同，混合料的强度值也会有差异。而建筑固废再生骨料中除含有强度较高的混凝土、石外，还含有低密度、低强度、高吸水率的砂浆、砖、瓦等材料。在击实过程中，低密度、低强度的砂浆、砖、瓦等材料容易被落锤击碎，会因此改变再生骨料的级配组成，所以，再生骨料中强度较高混凝土、石颗粒所占的比例大小，对混合料的力学性能和耐久性都会产生影响。

④压实的方法：成型的方法有静压成型法、振动压实法、旋转压实法。成型的方法不同，材料的颗粒排列规律也会不同，对强度水平也会产生影响。

⑤压实度水平：无侧限抗压强度试验的混合料的质量是根据试验确定的最大干密度、最佳含水率及压实度要求，计算出不同水泥剂量试件的干密度，继而计算出无侧限抗压强度试验的混合料的质量，并不是直接采用击实试验确定的混合料最大干密度。压实度要求取值不一样，试件的干密度计算结果就不一样，强度值也会有所不同。

⑥试件的尺寸：由于存在尺寸效应，相同材料条件下，不同的试件尺寸，强度结果也会有所不同。选择直径为150mm，高径比为1:1 的无侧限抗压强度标准试件，以减少尺寸引起的无侧限抗压强度值的变化。

⑦塑性指数：塑性指数在一定程度上综合反映影响粘性土特征的各种重要因素。塑性指数愈大，表明再生细骨料中土的颗粒愈细，粘性越大，会影响水泥与骨料的粘结，进而降低混合料的强度。建筑固废再生骨料在铲运，粉碎过程中，带人大量的泥块、灰土等材料，会增大塑性指数值，所以在应用再生骨料配制水泥稳定无机混合料时，控制塑性指数值显得尤为重要。

3 结语

将建筑垃圾经过再生处理后转化成再生骨料用于替代天然骨料，并将其有效合理的应用到建筑工程、道路施工之中，最大限度发挥固体废弃物的价值，是解决建筑固废围城和资源再利用的最快速、最简易和最有效的途径之一。本文结合材料的特性，探究建筑固废再生骨料道路路面基层的正确应用，达到节省土地、改善环境、资源再生、循环发展的目的，具有积极意义。