建筑垃圾再生料的工程分类及其特性研究

陈 冬 梅

(喀什大学，新疆 喀什 844006)

建筑垃圾再生料的工程分类及其特性研究

陈 冬 梅

(喀什大学，新疆 喀什 844006)

介绍了建筑垃圾的组成和加工工艺，参考已有的研究成果及工程实例，摸索出一套室内试验研究方案，旨在通过室内试验了解建筑垃圾再生料的基本路用性能，研究建筑垃圾的基本物理力学性质，并得出相应指标。

建筑垃圾，再生料，配合比，吸水率

1 选题背景及依据

随着城市建设持续不断地发展，越来越多的建筑垃圾产生。据统计，现如今我国建筑垃圾总量已占到城市固体废物总量的40%。然而，目前这些建筑垃圾基本都是未经任何处治，直接运往城郊露天堆放或者填埋，占用大量的土地资源，并且会对当地环境造成严重的污染。另一方面，随着我国城市化建设的不断加快，每年对混凝土的需求量达到了约14亿m3，约占全世界混凝土总需求量的50%。骨料在工程建设中具有重要地位，尤其是粗骨料。既可作为混凝土的组成部分，也可直接作为地基处治的原材料。从保护生态环境、节约空间资源及建设资金的出发点，有效利用建筑垃圾，将其资源化，作为工程建设中的粗骨料，对于人类社会可持续发展具有重要意义。

高速公路项目，其沿线居民住宅、工业厂房众多，部分路段处于市区，拆迁量十分巨大，现场若采用建筑垃圾桩处治路基，不仅能够给公路建设节约建设资金，还能够减少垃圾堆填进而保护环境。因此需对建筑垃圾的工程特性进行系统的讨论研究。

2 建筑垃圾的组成和加工

2.1 建筑垃圾的组成

为了便于管理，建设部颁布《城市建筑垃圾管理规定》[1]：目前对建筑垃圾的分类主要是根据建筑垃圾产生源、组成和资源化利用难易程度进行划分。

据此可总结出建筑垃圾的四个特点：1)粗集料的强度变化大，但总体强度均偏低，且分布不均；2)粗集料的粒径变化较大，超大颗粒含量较高；3)含有小部分表层杂填土，植物根系和腐殖质含量也较高，不符合路用材料的基本要求；4)建筑废渣与土混杂，粗、细集料比例不稳定，级配很差。

2.2 公路用建筑垃圾的加工

现阶段应用于公路路基工程的建筑垃圾主要是指拆除物中的混凝土块、砖块、砂浆块、陶瓷、玻璃以及由这些成分所产生的细料。由于建筑垃圾中所含成分非常复杂，含有大量不利于公路工程质量的杂物如木块、塑料制品、棉布、泡沫等有机轻质材料，并不是能全部应用于公路工程，而且建筑垃圾的颗粒组成极不均匀，有大量超大粒径颗粒存在，不利于公路路基的压实。所以在建筑垃圾利用到公路工程之前需要对其进行加工。

建筑垃圾的加工工艺流程如图1所示。

3 建筑垃圾再生料的特性研究

为了更加深入地了解建筑垃圾再生料的工程特性，特对再生骨料的级配、压碎指标、吸水性、压缩性等基本性能进行试验，本节主要包括有再生料的筛分试验、再生料密度及吸水率试验、击实试验、大型固结仪压缩试验以及再生混凝土的无侧限抗压强度试验。

3.1 再生料的筛分试验

为了更加清楚地了解建筑垃圾力学特性，参照《公路工程集料试验规程》[2]中对粗粒土的粒径大小及颗粒含量的级配要求，配制了三组不同级配：Ⅰ连续开级配、Ⅱ连续密级配、Ⅲ间断级配，进而配比集料。不同级配的具体粒径含量大小见表1。

表1 砖块级配组成

3.2 再生料密度及吸水率试验

对于配制得到的集料，我们需进行基础性能试验，以了解其基本工程特性。首先做的是再生料密度及吸水率试验。本研究选用网篮法对粗集料密度及吸水率进行试验研究。

本试验的具体操作流程可见图2。

本组试验的试验结果为接下来的击实试验提供数据支持。其所测试的结果：密度及吸水率，用以计算击实试验试件的质量及配置不同含水率时所对应的不同质量的用水量。

4 再生料的击实试验及破碎率分析

本研究所涉及的建筑垃圾再生料为破碎砖块，其表面粗糙，棱角尖锐，颗粒松散，且受力后极易破碎。由于骨料在受力形变后，随颗粒粒径含量的变化，其级配也相应变化，物理力学性质也会改变，为此我们需研究建筑垃圾再生料经历击实，破碎，其的变化趋势及变化范畴。

按照三种级配配制粗骨料，由抽样试验可知天然状况下的碎砖含水率为4.73%，并且由粗集料密度及吸水率试验的结果可知，建筑垃圾再生料的平均吸水率可达19%左右。那么击实试验的含水率设计不能高于砖块的平均吸水率，其设计含水率最大为20%。

图3是击实试验取得的第一组试验结果，三种级配集料的最佳含水量是17.0%。

图4是击实试验取得的第二组试验结果，三种级配集料的最佳含水量是16.67%。

根据击实试验的结果，得到最佳含水量与最大干密度随级配变化的曲线，见图5，图6。

由图5可知，三种级配试样的最佳含水量范围是16.80%～16.88%，差异性并不明显。主要原因是三种试样仅仅是级配不同，材料属性一致，其吸水率相同，最终的击实效果接近。而三者之间存在的小差异性，则是由于三者的颗粒含量不同，由筛分试验的结果可知，三者的大骨颗粒依次增多，不均匀系数亦呈现增大趋势，试样间的孔隙比也随之增大，其体表面积也相对增大，对水的吸收能力也随之增强。同时相对的大骨颗粒越多，击实受力时，骨颗粒间的棱角应力集中越明显，破碎程度也越加剧。

击实后的破碎率对比分析：

建筑垃圾按粒径划分属于粗粒土，作为混凝土再生骨料，在被碾压过程中极易破碎，其粒径级配对地基的稳定性具有重要影响。通过对建筑垃圾再生骨料分层击实、筛分，研究其碾压前后级配变化以及分层差异。

根据再生料击实回收的筛分结果，可以做出建筑垃圾再生料破碎后的粒径级配累计曲线，分层击实破碎后颗粒级配曲线变化见图7；将其与再生料击实前的粒径级配累计曲线(如图8所示)做对比，并计算提取其不均匀系数、曲率系数，再生料击实前后筛分参数变化见表2。

表2 再生料击实前后筛分参数变化

级配ⅠⅡⅢ不均匀系数曲率系数d10d30d60原始材料12.0037.8047.83压碎材料17.3840.0032.67原始材料1.713.322.09压碎材料1.821.091.04原始材料1.500.500.60压碎材料0.800.500.60原始材料6.805.606.00压碎材料4.503.303.50原始材料18.0018.9028.70压碎材料13.9020.0019.60

查阅有关文献[3]得知，在工程上所谓的级配良好，要求：1)土的级配不均匀系数不小于5(Cu≥5)；2)级配曲线连续，即曲率系数在1～3之间取值(Cc=1～3)。不能满足上述两个条件的土在工程上视为级配不良的土。将击实后的不均匀系数、曲率系数与原级配集料的不均匀系数、曲率系数相比较而知，虽然建筑垃圾再生料受力后极易破碎，但颗粒大小的相互转换反而将其级配情况改良了，不均匀系数变大，曲率系数大致变小，在工程上属于级配良好的集料。

5 结语

根据以上的一系列室内基础试验研究成果，可知建筑垃圾具有强度高、吸水强、稳定性好、质量轻等特点。具体表现为：

1)建筑垃圾具有颗粒大，比表面积小，透水性好的特点。

2)三种级配试样的最佳含水量范围是16.80%～16.88%，差异性并不明显。主要原因是三种试样仅仅是级配不同，材料属性一致，其吸水率相同，最终的击实效果接近。

3)通过对击实试验的试样材料回收筛分分析，尽管建筑垃圾再生料受力后极易破碎，但颗粒大小的相互转换反而将其级配情况改良了，不均匀系数变大，曲率系数大致变小，在工程上表现为级配良好的集料。

[1] JTG G23—2005,城市建筑垃圾管理规定[S].

[2] JTJ 034—2000,公路路面基层施工技术规范[S].

[3] JTG E40—2007,公路土工试验规程[S].

Study on construction waste recycling material engineering classification and their properties

Chen Dongmei

(KashgarUniversity,Kashgar844006,China)

The paper introduces construction waste composition and manufacturing technologies, refers to existing research achievements and engineering examples, and explores a set of indoor experimental research scheme, with a view to understand basic highway performance of construction waste recycling materials through the indoor test. And then, it studies basic physical and mechanical properties of construction waste, and finally draws corresponding indicators.

construction waste, recycling material, mixing proportion, water absorption

1009-6825(2017)22-0194-03

2017-05-26

陈冬梅(1989- )，女，硕士，助教

X705

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