余 靖，張記峰，孫佳俊，吳 桐，陸 毅

（1、深圳市龍崗區(qū)建筑廢棄物監(jiān)管中心 深圳 518100；2、廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站有限公司 廣州 510500；3、廣州大學(xué) 廣州 510006）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，為經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展帶來重要貢獻(xiàn)的同時，也面臨著壓力。每年建筑余泥渣土數(shù)量高達(dá)數(shù)億立方米，這些渣土大部分沒有被充分利用，而是被當(dāng)作廢棄物排放處理，對環(huán)境造成二次污染［1］。建筑垃圾也被稱為“被放錯地方的資源”，其中絕大部分是對環(huán)境沒有污染和危害的無機(jī)物，以渣土、磚瓦碎塊、混凝土塊為主，物理化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，只要對其進(jìn)行正確的回收再利用，它們依然是一種實(shí)用性較高的建筑用料，可創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益［2］。致力于渣土資源化，堅持開發(fā)利用新型的綠色材料［3］，利于構(gòu)建綠色經(jīng)濟(jì)體系［4］。

通過渣土固化/穩(wěn)定化技術(shù)的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)渣土資源化的重要途經(jīng)。在研究固化土的性能，尤其是力學(xué)性能時，土的性質(zhì)對土的力學(xué)性能和本構(gòu)關(guān)系有很大的影響，固化對象各不相同導(dǎo)致土壤的物理指標(biāo)之間相差較大，渣土的液塑限、含水率、顆粒級配等基本特性對固化土強(qiáng)度與耐久性產(chǎn)生影響［5］。李磊等人［6］通過對水泥和膨潤土固化的渣土進(jìn)行干濕循環(huán)試驗，結(jié)果表明，增加水泥摻入量能夠提高固化土的耐久性，顯著降低其質(zhì)量、體積和強(qiáng)度的損失。徐楊等人［7］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在添加水泥的基礎(chǔ)上加入石灰和石膏的添加劑，能夠再次提高水泥固化土的干濕耐久性。

在渣土固化處理過程中，固化劑摻量對軟化系數(shù)的影響較大，水泥摻量和含砂率對其影響較?。?］。研究粘土-水泥混合物的巖土特性可知，根據(jù)壓縮指數(shù)和預(yù)固結(jié)壓力，評估粘土-水泥混合物的指數(shù)特性和壓縮特性，對比不同混合材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度特性。結(jié)果表明處理后的土壤容重隨水泥含量的增加而增加。土壤固體比重隨水泥含量的增加先增大后減??；土壤的液限、壓縮指數(shù)、預(yù)固結(jié)壓力和抗壓強(qiáng)度隨水泥含量的增加而增加，且初始含水量較低的渣土具有較高的預(yù)固結(jié)壓力和強(qiáng)度［9］。

本研究以黃土、黑土、紅土為研究對象，分析了在不同的固化劑含量、含水量以及養(yǎng)護(hù)齡期對固化渣土抗壓強(qiáng)度的影響，通過科學(xué)的技術(shù)處理，提升固化渣土的使用性能，為渣土資源化利用研究貢獻(xiàn)力量。

1 試驗

用渣土制備再生綠色材料能夠高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的二次利用資源，符合國家建設(shè)節(jié)約資源、環(huán)境友好型社會的戰(zhàn)略方針。但是現(xiàn)有對渣土制備可控低強(qiáng)度材料具體使用場景的研究仍比較少，而不同類型渣土的土壤特性對可控低強(qiáng)度材料的各項性能指標(biāo)影響較大。為建立完善的對應(yīng)關(guān)系，為開展大規(guī)模的余泥渣土再利用提供參考，拓寬余泥渣土制備可控低強(qiáng)度材料的使用范圍，進(jìn)一步提高廢棄資源的回收效率，項目組通過室內(nèi)實(shí)驗研究了固化劑含量等因素對建筑余泥渣土強(qiáng)度的影響。

1.1 試驗材料

為了分析渣土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響因素，分別采用了黃土、黑土和紅土3種土樣，如圖1所示。紅土的液限（WL）為32%，黃土和黑土的液限為35%，試件的含水率分別為0.8WL、WL和1.2WL。試件采用的固化劑為水泥，固化劑的含量分別為10%、15%、20%。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)試件試驗Fig.1 Standard Specimen Test

1.2 試驗方案

試驗依據(jù)《土工試驗規(guī)程-無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗：SL 237-020—1999》［10］進(jìn)行。首先，分別選取3種土樣將其碾碎、過篩并除去雜質(zhì)；然后根據(jù)試驗參數(shù)將各材料混合攪拌均勻，采用靜壓成型方法制備100 mm×300 mm 圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件；最后待試件脫模后將其置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱（溫度為20±2 ℃、相對濕度≥95%）中養(yǎng)護(hù)7 d、14 d 和28 d，并在相應(yīng)養(yǎng)護(hù)齡期下取出測定其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

2 渣土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度影響因素分析

土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是評估渣土固化的一項重要指標(biāo)，在諸多影響土的抗壓強(qiáng)度影響因素中，本研究探究了渣土種類、固化劑含量、養(yǎng)護(hù)齡期、水灰比等對土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，每組試驗進(jìn)行了3 次重復(fù)試驗并取其均值，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 各因素下試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Fig.2 Unconfined Compressive Strength of Specimens Under Various Factors

2.1 土種類對強(qiáng)度的影響

渣土種類是穩(wěn)定土強(qiáng)度的重要影響因素，根據(jù)圖2 試驗結(jié)果，不同種類土對其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值影響較大，這與土的自身物理狀態(tài)指標(biāo)有關(guān)，如土的液限、塑限以及密實(shí)度等重要物理指標(biāo)。

2.2 養(yǎng)護(hù)齡期對強(qiáng)度的影響

在試件養(yǎng)護(hù)過程中，不同養(yǎng)護(hù)齡期下固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化過程，如圖3 所示。固化后養(yǎng)護(hù)時間一定時，固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時間增加而增加，隨著養(yǎng)護(hù)時間延長，試件抗壓強(qiáng)度差距逐漸縮小。

圖3 不同養(yǎng)護(hù)齡期條件下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Fig.3 Unconfined Compressive Strength under Different Curing Age Conditions

2.3 固化劑含量對強(qiáng)度的影響

渣土固化過程中，抗壓強(qiáng)度為重要評價指標(biāo)，水泥作為一種常見的固化劑，已廣泛應(yīng)用于建筑余泥渣土固化劑材料。不同固化劑含量試件的試驗結(jié)果如圖4 所示。試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨土的固化劑含量增大而增大。

圖4 不同固化劑含量條件下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Fig.4 Unconfined Compressive Strength under Different Curing Agent Content Conditions

3 結(jié)論與展望

建筑余泥渣土作為一種建筑廢料，經(jīng)固化可實(shí)現(xiàn)建筑垃圾資源化再利用。通過室內(nèi)無側(cè)向抗壓強(qiáng)度實(shí)驗，本文研究了不同種類圖、固化劑含量、水灰比等因素對固化土強(qiáng)度的影響，得到的主要結(jié)論如下：

⑴ 不同種類土對其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值影響較大，這與土的自身物理狀態(tài)指標(biāo)有關(guān)。

⑵固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時間增加而呈對數(shù)型增加。

⑶試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨土的固化劑含量增大而增大，且隨試件水灰比增大而減小。

目前，國內(nèi)對于建筑余泥渣土的利用水平仍舊較低，如何真正有效地處理和利用建筑余泥，是未來需要解決的重點(diǎn)難題。

2.4 水灰比對強(qiáng)度的影響

水灰比是影響試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的因素之一，在不同的養(yǎng)護(hù)齡期條件下，試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水灰比的變化，根據(jù)其變化趨勢進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖5所示。試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨土的水灰比增大而減小。

圖5 不同水灰比條件下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Fig.5 Unconfined Compressive Strength under Different Water Cement Ratios