李長春 鄭明博 吳澤玉 白新理

(華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院,河南 鄭州 450045)

1 概述

隨著中國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，每年由舊建筑物拆除和重建產(chǎn)生15.5億t～24億t的建筑垃圾[1]。建筑垃圾主要包括廢混凝土塊、廢瀝青混凝土塊以及紅磚等[2]。目前，建筑垃圾的主要處理方式為填埋和露天堆放[3]，造成嚴(yán)重的人力財(cái)力的浪費(fèi)。由于混凝土建筑垃圾具有抗壓強(qiáng)度高、耐水性能強(qiáng)等特性，我國很多地區(qū)已經(jīng)開始采用將混凝土建筑垃圾作為再生料部分替代天然石料作為道路基層的填充物[4]。相比較而言，由于紅磚再生料的壓碎值較小，很少被應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，僅有小部分的紅磚再生料被制作成有裝飾效果的磚塊。試想如果能夠?qū)⒓t磚再生料與混凝土再生料進(jìn)行不同程度的混合應(yīng)用于路基中，將會有效提高紅磚建筑垃圾的利用價(jià)值。本文中作者分別取再生骨料紅磚與混凝土的摻合比分別為100%與0%，60%與40%，55%與45%，50%與50%，0%與100%，重點(diǎn)研究紅磚與混凝土按不同比例混合制成的試塊的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，為紅磚再生料在城市道路的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)原材料為建筑垃圾再生料，取自河南鄭州某建筑垃圾破碎場，包括紅磚和混凝土塊再生集料兩類。在滿足建筑垃圾再生料的針片狀含量、壓碎值、含泥量、含水率、堆積密度等物理性能指標(biāo)要求的前提下，制作成直徑×高=100 mm×100 mm的圓柱形試塊。試驗(yàn)中所有試件水泥含量的百分含量為6%；該試驗(yàn)所用的水泥為普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級為42.5。查閱相關(guān)規(guī)范[5]根據(jù)集料在不同方孔篩的通過率設(shè)計(jì)級配，如表1所示。查閱《城鎮(zhèn)道路建筑垃圾再生集料路面基層施工技術(shù)規(guī)范》可知，在保證城鎮(zhèn)道路有足夠的強(qiáng)度性能的前提下，重、中交通道路基層再生料的抗壓強(qiáng)度應(yīng)在3 MPa～4 MPa，底基層不應(yīng)小于2 MPa。

表1 顆粒級配

嚴(yán)格按照規(guī)范[5]要求制成直徑×高=100 mm×100 mm的圓柱試件，每組制作9個(gè)試塊。用萬能壓力機(jī)讀取試件破壞時(shí)的最大壓力值，試件的抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式見式(1)。

(1)

其中，R為試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa；P為試件破壞時(shí)的最大壓力，N；A為試件的截面面積，mm2。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)規(guī)范的要求進(jìn)行篩分試驗(yàn)原材料、制作養(yǎng)護(hù)試塊、試驗(yàn)過程也嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，每組試驗(yàn)制作9塊試塊，根據(jù)試塊內(nèi)混凝土再生料與紅磚再生料的不同摻入量，設(shè)計(jì)5組試驗(yàn)。再生料試塊制作、養(yǎng)護(hù)及加載破壞如圖1～圖3所示。

將磚渣與混凝土分別按照100%與0%,50%與50%,45%與55%,40%與60%,0%與100%五種不同的比例混合進(jìn)行試驗(yàn)研究，M1～M9為9個(gè)試塊編號。不同磚渣與混凝土按照以上不同比例制成的試塊的壓力峰值與抗壓強(qiáng)度見表2～表6。按照規(guī)范要求處理數(shù)據(jù)，以上五種不同磚渣與混凝土比例混合試塊的抗壓強(qiáng)度分別為2.1 MPa，3.4 MPa，3.6 MPa，4.5 MPa，6.8 MPa。由表2可知，100%混凝土建筑垃圾再生料與以上三種不同比例摻入的磚渣與混凝土再生料可在任意級別城市道路基層中使用，100%磚渣建筑垃圾再生料可用于道路的底基層中。

表2 紅磚再生料壓力峰值和抗壓強(qiáng)度

表3 50%紅磚與50%混凝土再生料壓力峰值和抗壓強(qiáng)度

表4 45%磚渣和55%混凝土再生料壓力峰值和抗壓強(qiáng)度

表5 40%磚渣與60%混凝土再生料壓力峰值和抗壓強(qiáng)度

表6 混凝土再生料壓力峰值和抗壓強(qiáng)度

4 結(jié)語

嚴(yán)格按照規(guī)范要求對混凝土再生料與紅磚再生料進(jìn)行物理性能檢驗(yàn)，同時(shí)也嚴(yán)格按照規(guī)范對其進(jìn)行篩分，按照一定比例，根據(jù)不同紅磚與混凝土進(jìn)行混合制成圓柱體試塊。無側(cè)限抗壓結(jié)果表明：在此級配下，100%混凝土再生料與按照以上三種不同比例摻入的混凝土再生料、紅磚再生料可以用在道路的基層中；100%紅磚再生料可被當(dāng)作填充料應(yīng)用于道路的底基層中。在實(shí)際施工過程中，可以根據(jù)施工現(xiàn)場周邊建筑垃圾再生料的性能以及道路基層底基層的要求合理進(jìn)行建筑垃圾再生料的摻入比例，以此來提高建筑垃圾再生料的利用價(jià)值。