肖田， 張俊峰， 陳明， 李清華

（1.天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300392；2.中交一公局第六工程有限公司，天津 300451）

0 引言

建筑垃圾是城市建設(shè)與改造、房屋拆除、工程改擴(kuò)建過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年排放的建筑垃圾總量超過20億t［1］。對于如何處理和資源化利用這些建筑垃圾，廣大工程技術(shù)人員進(jìn)行了大量的嘗試，取得了一些成果。概括而言，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、水泥混凝土路面等拆除產(chǎn)生的以廢棄混凝土為主的高品質(zhì)建筑垃圾材料，多數(shù)用來生產(chǎn)再生集料，將再生集料與天然集料通過合理的配合比設(shè)計(jì)，可以生產(chǎn)再生混凝土［2-4］。也可以再生集料為原料，用于建設(shè)公路基層。而以農(nóng)村老舊土房拆除產(chǎn)生的以渣土為主的拆房土，在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，以填筑路基或者基坑為主，或者直接廢棄［5］。但是，建筑垃圾的類型會(huì)受到原有建筑物性質(zhì)的影響，建筑垃圾的成分通常是一種廢棄混凝土塊、拆房土等材料的混合料，為了確定這些廢舊粒料和土的混合料及其不同組成比例的工程技術(shù)特性，進(jìn)而將其作為建筑材料用于公路底基層的建設(shè)，促進(jìn)公路工程建設(shè)的節(jié)能減排。文中將以石灰為結(jié)合料，研究不同配合比情況下石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度和水穩(wěn)定性等，探討將其用于修筑公路底基層的技術(shù)性能及適用性。

1 原材料性質(zhì)

1.1 石灰

石灰是河北淶源生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)鈣質(zhì)消石灰，有效氧化鈣和氧化鎂的含量合計(jì)62.7%。

1.2 建筑垃圾土

文中試驗(yàn)用的建筑垃圾土來自天津市津南區(qū)的村莊拆遷，是由廢混凝土和土組成的混合料。通過篩分和處理，并試驗(yàn)得出建筑垃圾再生集料的主要技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。土的液限為35.6%，塑限為23.2%。

表1 建筑垃圾再生集料的主要技術(shù)指標(biāo)

從建筑垃圾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，建筑垃圾再生集料的壓碎值大于26%，只能作為二級(jí)以下公路或各級(jí)公路的底基層材料使用［6］。

2 試驗(yàn)方案

結(jié)合初步試驗(yàn)得出的天津市建筑垃圾混合料中廢舊混凝土粒料和土的比例統(tǒng)計(jì)，以及石灰公路基層或底基層材料中常用的石灰摻量，擬定試驗(yàn)方案如下：

（1） 為研究建筑垃圾土混合料中再生集料與土的比例對混合料性能的影響，將建筑垃圾土中再生集料的所占比例控制在20%、40%、60%和80%。

（2） 作為結(jié)合料的石灰摻量分別為8%、10%和12%（外摻法）。

（3） 已選定的建筑垃圾土混合料摻配比例，分別用不同的結(jié)合料進(jìn)行穩(wěn)定，并根據(jù)規(guī)范制作相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件［7］，分別測試石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性等各項(xiàng)技術(shù)性能，考察其作為公路路基建筑材料的適用性。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 混合料的最佳含水量和最大干密度

最大干密度時(shí)公路施工中控制壓實(shí)度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)選定的試驗(yàn)方案，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)［7］，測得不同情況下，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的最佳含水量和最大干密度，如表2所示。

表2 不同情況下石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的最佳水量和最大干密度

應(yīng)用表2中的數(shù)據(jù)作出混合料最大干密度隨建筑垃圾再生集料試驗(yàn)摻入量的變化曲線如圖1所示。

圖1 再生集料摻入量對混合料最大干密度的影響規(guī)律

從表2和圖1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的最大干密度隨著再生集料摻入量的增加有一個(gè)明顯的先升后降的趨勢，當(dāng)再生集料摻量為55%左右時(shí)，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的最大干密度最大。這主要是因?yàn)樵偕系牡淖陨砻芏却笥谄胀ㄍ?，混合料的最大干密度首先隨著再生集料的摻入量而增大，但是當(dāng)再生集料摻入量大于一定值（55%左右）時(shí)，因?yàn)樵偕闲纬梢欢ǖ目蚣芙Y(jié)構(gòu)，在相同的擊實(shí)功條件下，混合料的總體密度反而無法達(dá)到最大密實(shí)狀態(tài)。

另外，最大干密度隨著石灰摻量的增大而降低，但是降低幅度很?。?%以內(nèi)），最佳含水量隨著石灰摻量的增大而提高。

3.2 抗壓強(qiáng)度

以最佳含水量和最大干密度為基礎(chǔ)，測得不同情況下石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的7d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，如表3所示。

表3 石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的抗壓強(qiáng)度

從表3的試驗(yàn)結(jié)果可知，試驗(yàn)范圍內(nèi)所有配合比的石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的7d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于0.7MPa，滿足現(xiàn)行規(guī)范［6］對二級(jí)以下公路底基層的材料強(qiáng)度要求，可以用作二級(jí)以下公路底基層的建筑材料。當(dāng)石灰摻量為8%，且再生集料摻入量不小于60%時(shí)，或當(dāng)石灰摻量為10%和12%，且再生集料摻入量不小于40%時(shí)，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的7d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于0.8MPa，滿足現(xiàn)行規(guī)范對二級(jí)以下公路基層和高速公路、一級(jí)公路底基層的材料強(qiáng)度要求，可以用作二級(jí)以下公路基層和高速公路、一級(jí)公路底基層的建筑材料。

另外，如圖2所示，與最大干密度的規(guī)律相似，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的7d齡期抗壓強(qiáng)度隨著再生集料摻入量的增加有一個(gè)明顯的先升后降的趨勢，當(dāng)再生集料摻量為55%左右時(shí)，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的抗壓強(qiáng)度值最大。這是因?yàn)樵偕蠐饺肓繛?5%左右時(shí)，混合料最為密實(shí)，單位體積內(nèi)的結(jié)合料與集料的數(shù)量最大，其粘聚力和摩擦力也會(huì)最大，表現(xiàn)為抗壓強(qiáng)度值最大。

圖2 再生集料摻入量對石灰穩(wěn)定建筑垃圾土抗壓強(qiáng)度影響

因而，當(dāng)應(yīng)用石灰穩(wěn)定建筑垃圾土修筑公路基層時(shí)，宜將混合料中的塊狀材料（集料）控制在55%左右。

石灰是混合料的結(jié)合料，石灰摻量對于混合料的抗壓強(qiáng)度具有顯著的影響，如表3所示，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的抗壓強(qiáng)度隨著石灰摻量的增大而提高。以再生集料摻入量為40%為例，與石灰摻量為8%時(shí)混合料的抗壓強(qiáng)度相比，當(dāng)石灰摻量為10%和12%時(shí)，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的7d齡期抗壓強(qiáng)度分別提高4.2%和7.3%。

3.3 劈裂強(qiáng)度

試驗(yàn)測得不同情況下，180d齡期時(shí)石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的劈裂強(qiáng)度值，如圖3所示。

圖3 再生集料摻入量對石灰穩(wěn)定建筑垃圾土劈裂強(qiáng)度影響

圖3的試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的劈裂強(qiáng)度較高，大于常用的石灰土和石灰粉煤灰土，石灰穩(wěn)定建筑垃圾具有較好的抵抗拉應(yīng)力的能力。同時(shí)，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的劈裂強(qiáng)度隨著石灰摻量的增大而提高，以再生集料摻入量為40%為例，與石灰摻量為8%時(shí)混合料的劈裂強(qiáng)度相比，當(dāng)石灰摻量為10%和12%時(shí)，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的180d齡期劈裂強(qiáng)度分別提高了6.5%和12.7%。

3.4 水穩(wěn)定性

根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)方法［8］，制作抗壓強(qiáng)度試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)12d，而后經(jīng)過5次干濕循環(huán)（浸水24h+自然風(fēng)干48h為1次干濕循環(huán)）測定其殘留的抗壓強(qiáng)度，并與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d的對比試件抗壓強(qiáng)度進(jìn)行比較，以兩者的比值作為石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的水穩(wěn)定系數(shù)，表征石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的水穩(wěn)定性優(yōu)劣。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的水穩(wěn)定性

從表4的試驗(yàn)結(jié)果可知，除了再生集料摻量為20%、石灰摻量為8%一組以外，試驗(yàn)范圍內(nèi)其它配合比的石灰穩(wěn)定建筑垃圾土的水穩(wěn)定系數(shù)均大于0.7，表明石灰穩(wěn)定建筑垃圾土具有良好的水穩(wěn)定性，是一種良好的公路基層或底基層建筑材料。

4 結(jié)語

（1） 石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的最大干密度隨著再生集料摻入量的增加有一個(gè)明顯的先升后降的趨勢，最大干密度隨著石灰摻量的增大而降低，但是降低幅度很小（5%以內(nèi)），最佳含水量隨著石灰摻量的增大而提高。

（2） 石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的抗壓強(qiáng)度隨著隨著石灰摻量的增大而提高，隨著再生集料摻入量的增加有一個(gè)明顯的先升后降的趨勢，當(dāng)再生集料摻量為55%左右時(shí)，石灰穩(wěn)定建筑垃圾土混合料的抗壓強(qiáng)度值最大。

（3） 石灰穩(wěn)定建筑垃圾土具有較高的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度和良好的水穩(wěn)定性，各種試驗(yàn)配合比時(shí)的抗壓強(qiáng)度均超過0.7MPa、水穩(wěn)定性系數(shù)超過0.68。滿足規(guī)范的相關(guān)要求，可以將石灰穩(wěn)定建筑垃圾土作為公路基層或底基層建筑材料。