李慶偉 劉海濤 李麗霞

（1 河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司；2 華北水利水電大學(xué)；3 鄭州一建集團(tuán)有限公司）

0 引言

廢棄混凝土是城市建筑廢棄物的主要成分之一。城市建設(shè)中將建筑廢棄物隨意丟棄的現(xiàn)象普遍存在，垃圾圍城成為我國(guó)城市快速發(fā)展的通病，廢棄混凝土的再生利用和資源化處理迫在眉睫。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)混凝土再生骨料的研究主要集中在如下幾個(gè)方面[1-5]：混凝土作為再生骨料的分類(lèi)、再生骨料分離破碎工藝、生產(chǎn)工藝流程；混凝土再生骨料基本性能，原始混凝土對(duì)再生骨料性能的影響，添加其他材料使再生骨料性能增強(qiáng)；再生骨料配合比方法、損傷原理及破壞特征；研究制定相關(guān)法律法規(guī)、配套經(jīng)濟(jì)政策制度等鼓勵(lì)再生骨料應(yīng)用。

與天然骨料相比，混凝土再生骨料具有表面孔隙多、密度小，吸水率高、強(qiáng)度低、壓碎值大等特點(diǎn)。受場(chǎng)地、設(shè)備、工藝及混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素影響，混凝土再生料難以有效地控制出料的粒徑，針片狀顆粒含量偏高，工程實(shí)際應(yīng)用難度增加。

1 市政道路基層混合料結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)基層材料的粗骨料壓密后的空隙體積小于細(xì)骨料和結(jié)合料的壓密體積時(shí)，粗骨料分散或者懸浮在連續(xù)、壓密后的細(xì)骨料和結(jié)合料之中，形成懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)；當(dāng)基層材料的粗骨料壓密后的空隙體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)骨料和結(jié)合料的壓密體積時(shí)，粗骨料骨架間的空隙部分不能完全被細(xì)骨料所填充，留有空隙，形成骨架空隙結(jié)構(gòu)；當(dāng)基層材料的粗骨料壓密后的空隙體積等于細(xì)骨料和結(jié)合料的壓密體積時(shí)，形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。

從物理概念上講，懸浮密實(shí)、骨架空隙、骨架密實(shí)三種結(jié)構(gòu)的形成取決于粗骨料的空隙體積與細(xì)骨料的壓密體積的相對(duì)關(guān)系（圖1）。

2 混凝土再生料實(shí)驗(yàn)

目前，基于混合料骨料顆粒級(jí)配來(lái)定義路基混合料的結(jié)構(gòu)形式并不明確[4-8]，本文借鑒《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD40－2006）中骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石的級(jí)配范圍（表1）近似估計(jì)懸浮密實(shí)、骨架空隙、骨架密實(shí)三種結(jié)構(gòu)形式混合料的顆粒級(jí)配。基于混凝土再生料的基本特征和市場(chǎng)狀況，結(jié)合相關(guān)規(guī)范[6]要求來(lái)設(shè)計(jì)再生料級(jí)配（表2）。

混凝土再生料直接從鄭州西郊某料場(chǎng)取樣（圖2），再生料無(wú)側(cè)限抗壓試塊顆粒級(jí)配按骨架空隙、骨架密實(shí)、懸浮密實(shí)三種結(jié)構(gòu)類(lèi)型制作試塊（表2）。

表1 骨架密實(shí)型骨料顆粒級(jí)配范圍

表2 顆粒通過(guò)篩孔百分率

圖2 混凝土再生料（一元硬幣）

根據(jù)河南省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)道路建筑垃圾再生骨料路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（DBJ41/T166－2016），試驗(yàn)所有試件為42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥含量按6%配制三組試件（9 個(gè)/組）。按照規(guī)范[6]中T0843－2009 規(guī)定利用靜壓法成型1：1 圓柱試件，試模標(biāo)準(zhǔn)尺寸：直徑*高=φ100mm×100mm，并按照T0845－2009 養(yǎng)生方法使試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下濕養(yǎng)6d，在水中養(yǎng)護(hù)24h 后進(jìn)行試驗(yàn)（圖3）。

圖3 再生混合料試件

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖4、圖5、圖6 為不同結(jié)構(gòu)形式混凝土再生混合料七天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度柱狀圖（圖中S1～S9 為試塊編號(hào)1～9）。圖4 數(shù)值變化范圍從4.3～7.0MPa，強(qiáng)度離散性較大；圖5 數(shù)值變化范圍從6.0～7.3MPa，強(qiáng)度較高且離散性較?。粓D6 數(shù)值變化范圍從4.1～7.2MPa，除S1試件強(qiáng)度偏高外，其他試件強(qiáng)度偏低且離散性較小。

圖4 骨架空隙結(jié)構(gòu)七天無(wú)側(cè)限強(qiáng)度

圖5 骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)七天無(wú)側(cè)限強(qiáng)度

圖6 懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)七天無(wú)側(cè)限強(qiáng)度

混凝土再生料三種結(jié)構(gòu)形式都能滿足道路基層強(qiáng)度要求：骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度值最大，懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最低，骨架空隙結(jié)構(gòu)介于二者之間。進(jìn)一步可以說(shuō)明混凝土再生料的骨架結(jié)構(gòu)鑲嵌、咬合作用相對(duì)較為明顯，骨料壓碎值的影響相對(duì)較小。

4 結(jié)語(yǔ)

基于混凝土再生料的基本特征結(jié)合相關(guān)規(guī)范，設(shè)計(jì)懸浮密實(shí)、骨架空隙、骨架密實(shí)三種結(jié)構(gòu)形式再生料的顆粒級(jí)配，采用6%重量的42.5 級(jí)水泥進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。三種結(jié)構(gòu)形式混合料七天強(qiáng)度均能滿足道路基層要求，其中以骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度最高，懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最低，骨架空隙結(jié)構(gòu)介于二者之間。建議選用合適設(shè)備

加工混凝土廢棄物以生成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)再生料。