徐 東，徐 波

（深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 深圳 518029）

0 引 言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，在土木、建筑、公路改建、擴(kuò)建、拆除等工程中產(chǎn)生了大量的建筑廢棄物。目前建筑廢棄物的主要處理方式為作為回填材料簡(jiǎn)單使用或運(yùn)往郊外簡(jiǎn)單堆放，這既造成了很大的資源浪費(fèi)，又嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境和百姓生活[1，2]。道路工程本身的結(jié)構(gòu)和建設(shè)特點(diǎn)決定了其能夠大量使用和消化建筑廢棄物，將回收的廢棄混凝土、砂漿、磚石應(yīng)用于道路工程，有望實(shí)現(xiàn)建筑廢棄物的全部再生利用，對(duì)資源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)具有重要的實(shí)際意義[3，4]。

1 再生骨料混凝土性能研究

通過將不同強(qiáng)度等級(jí)的原生水泥混凝土破碎作為再生粗骨料和再生細(xì)骨料，分別配制C20、C35和C45強(qiáng)度等級(jí)再生骨料混凝土，研究原生混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)再生混凝土力學(xué)性能、抗?jié)B性和抗碳化性能的影響，以期為再生骨料在混凝土中的應(yīng)用提供必要的試驗(yàn)參考。

1.1 原材料性能

使用P·O32.5和P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，選擇質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙的石灰?guī)r碎石，采用5～10 mm和10～20 mm兩種骨料。

表1 試驗(yàn)配合比

1.2 試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

1.3 再生骨料混凝土試驗(yàn)分析

對(duì)摻加不同原生混凝土破碎骨料（強(qiáng)度分別為C60、C45 和 C30）的再生混凝土（C20、C35 和 C45）進(jìn)行試驗(yàn)比較與分析：（1）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)（力學(xué)）；（2）抗碳化性能試驗(yàn)；（3）抗氯離子滲透性能試驗(yàn)。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過再生混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)如圖1所示、抗碳化性能試驗(yàn)如圖2所示、抗氯離子滲透等試驗(yàn)，分析可得：

（1）對(duì)于原強(qiáng)度不明或混合程度較高的再生骨料不可以用來配制較高強(qiáng)混凝土；

（2）再生骨料對(duì)于混凝土碳化具有不利影響；

（3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)與再生骨料的強(qiáng)度以及吸水率具有良好的相關(guān)性；

（4）再生骨料用于水泥混凝土?xí)r，當(dāng)其摻量在40%以下時(shí)，再生骨料混凝土的力學(xué)性能、收縮性能等參數(shù)都在可接受范圍。

圖1 混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

圖2 碳化測(cè)試

2 再生骨料砂漿性能研究

針對(duì)不同水灰比，研究分析再生骨料對(duì)新拌砂漿的工作性和質(zhì)量密度、后期力學(xué)性能、抗凍性能、收縮及失水率的影響規(guī)律，為實(shí)際工程中再生骨料的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2.1 原材料性能

水泥選用P·O32.5復(fù)合型硅酸鹽水泥，天然砂選用河砂，細(xì)度模數(shù)uf為2.3。

2.2 試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

2.3 再生骨料砂漿試驗(yàn)性能分析

水泥砂漿的強(qiáng)度等級(jí)主要由其水膠比決定，在項(xiàng)目研究過程中通過改變水泥砂漿的水膠比，得到 M5、M10、M15和 M20等四組不同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿。為獲得再生建筑廢棄物取代率對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)砂漿各項(xiàng)性能的影響，選擇30%，50%，70%和100%4個(gè)取代率作為研究對(duì)象。同時(shí)，設(shè)置無再生骨料取代的普通砂漿試件作為參照組，以獲得再生建筑廢棄物細(xì)骨料摻量對(duì)水泥砂漿各項(xiàng)性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)研究的內(nèi)容具體包括在不同強(qiáng)度等級(jí)及取代率條件下，分別進(jìn)行：（1）水泥砂漿拌合物的工作性能（稠度）和密度測(cè)試；（2）水泥砂漿試件3 d、7 d、28 d的抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；（3）水泥砂漿收縮率試驗(yàn)；（4）水泥砂漿抗凍性試驗(yàn)，并最終獲得再生建筑廢棄物細(xì)骨料取代率對(duì)上述各參數(shù)的影響規(guī)律。

表2 試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過上述再生骨料砂漿試驗(yàn)，結(jié)果如圖3、圖4所示經(jīng)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得：

（1）各輕度等級(jí)的再生骨料配制砂漿，其稠度、體積密度、抗壓強(qiáng)度均隨再生砂用量的增大而下降；

（2）M5、M10和M20強(qiáng)度等級(jí)砂漿的收縮率及失水率隨著再生砂用量的提高而增大；

（3）再生骨料用于水泥砂漿時(shí)，當(dāng)其摻量在75%以下時(shí)，再生骨料砂漿的力學(xué)性能、收縮性能參數(shù)都在可接受范圍。

圖3 砂漿抗壓強(qiáng)度隨不同再生骨料摻量的變化規(guī)律

圖4 砂漿收縮率隨時(shí)間的變化規(guī)律

3 水泥穩(wěn)定再生基層材料性能研究

通過對(duì)水泥穩(wěn)定再生基層材料性能展開研究，以獲得不同摻量廢棄物取代天然粒料后對(duì)于基層材料力學(xué)性能、收縮性能的影響規(guī)律。

3.1 原材料性能

選用水泥為P·O 42.5普通型硅酸鹽水泥。采用碎石為天然粒料，再生骨料表面粗糙，密度低，吸水性強(qiáng)。

3.2 再生基層材料試驗(yàn)分析

（1）再生骨料采用不同取代比例取代天然粒料后的擊實(shí)試驗(yàn)，研究最佳含水率和最大干密度的變化規(guī)律；

（2）通過無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行水泥穩(wěn)定再生粒料力學(xué)性能研究；

（3）通過收縮試驗(yàn)進(jìn)行水泥穩(wěn)定再生粒料收縮性能研究；

（4）研究不同再生粒料摻量（0%、25%、50%、75%、100%）對(duì)不同級(jí)配水泥穩(wěn)定粒料的力學(xué)性能和干縮性能的影響規(guī)律。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）由圖5可知，再生粒料摻量對(duì)混合料力學(xué)性能較明顯，而對(duì)收縮性能影響不大，不同再生試件的收縮率差異并不明顯，7 d的收縮率大致為10-4～1.2×10-4。

（2）再生建筑廢棄物用于水泥穩(wěn)定基層材料時(shí)，當(dāng)再生粒料摻量在40%，再生黏土磚用量在15%以下時(shí)，再生粒料力學(xué)性能和收縮性能在可接受范圍，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范中水泥穩(wěn)定類基層、底基層強(qiáng)度要求。

4 深圳“二線插花地”棚戶區(qū)改造廢棄物實(shí)體工程應(yīng)用

圖5 不同再生粒料摻量對(duì)混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

通過對(duì)深圳羅湖區(qū)“二線插花地”棚戶區(qū)改造建筑固體廢棄物的實(shí)體工程進(jìn)行了相關(guān)研究，提出了項(xiàng)目開展的指導(dǎo)思想和基本原則，并分別對(duì)建筑固體廢棄物的生產(chǎn)線建設(shè)、內(nèi)隔墻和再生粗骨料、石粉、磚粉、機(jī)制砂的生產(chǎn)加工進(jìn)行了具體的分析，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析現(xiàn)場(chǎng)拆除與加工如圖6和圖7所示。經(jīng)濟(jì)效益分析見表3。

圖6 建筑廢棄物拆除與破碎處理

圖7 再生骨料加工內(nèi)隔墻

表3 建筑固體廢棄物再生產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益分析

圖8 建筑廢棄物生產(chǎn)線

該棚戶區(qū)改造所實(shí)施的建筑廢棄物綜合利用一體化項(xiàng)目為全國(guó)各單位提供了可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

5 結(jié) 語

通過對(duì)再生骨料混凝土、砂漿、水泥穩(wěn)定再生基層的試驗(yàn)分析與研究，及在深圳地區(qū)的實(shí)體工程應(yīng)用，可得結(jié)論如下：

（1）建筑廢棄物用于水泥混凝土?xí)r，對(duì)于原強(qiáng)度不明或混合程度較高的再生骨料不可以用來配制較高強(qiáng)混凝土。當(dāng)其摻量在40%以下時(shí)，再生骨料混凝土的力學(xué)性能、收縮性能參數(shù)都在可接受范圍。

（2）再生骨料用于水泥砂漿時(shí)，當(dāng)其摻量在75%以下時(shí)，再生骨料砂漿的力學(xué)性能、收縮性能參數(shù)都在可接受范圍。再生粒料應(yīng)用于道路水穩(wěn)基層時(shí)，當(dāng)再生粒料摻量在40%，再生黏土磚用量在15%以下時(shí)，水泥穩(wěn)定再生基層的力學(xué)性能和收縮性能在可接受范圍，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范中水泥穩(wěn)定類基層、底基層強(qiáng)度要求。

（3）進(jìn)行了實(shí)體工程應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上完成了深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)《道路工程利用建筑廢棄物技術(shù)規(guī)程編制》，預(yù)期將取得較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。