作者：徐东，徐波

单位：深圳市市政设计研究院有限公司

摘要：随着我国基础设施建设的发展，建筑废弃物的产生量迅速增长，对建筑废弃物在道路工程领域的应用指标要求与设计方法展开研究。针对不同再生骨料特点，通过试验对再生骨料混凝土、砂浆、水泥稳定再生基层的力学性能和收缩性能等进行了分析阐述，并提出了对应的再生集料合理掺量；研究成果进行了实体工程应用，并最终编制了深圳市地方标准《道路工程利用建筑废弃物技术规程》。

0引言

随着我国基础设施建设的发展，在土木、建筑、公路改建、扩建、拆除等工程中产生了大量的建筑废弃物。目前建筑废弃物的主要处理方式为作为回填材料简单使用或运往郊外简单堆放，这既造成了很大的资源浪费，又严重影响了生态环境和百姓生活[1，2]。道路工程本身的结构和建设特点决定了其能够大量使用和消化建筑废弃物，将回收的废弃混凝土、砂浆、砖石应用于道路工程，有望实现建筑废弃物的全部再生利用，对资源的节约和环境保护具有重要的实际意义[3，4]。

1再生骨料混凝土性能研究

通过将不同强度等级的原生水泥混凝土破碎作为再生粗骨料和再生细骨料，分别配制C20、C35和C45强度等级再生骨料混凝土，研究原生混凝土强度等级对再生混凝土力学性能、抗渗性和抗碳化性能的影响，以期为再生骨料在混凝土中的应用提供必要的试验参考。

1.1原材料性能

使用P·O32.5和P·O42.5普通硅酸盐水泥，选择质地坚硬、表面粗糙的石灰岩碎石，采用5~10mm和10~20mm两种骨料。

表1试验配合比

1.2试验配合比设计

1.3再生骨料混凝土试验分析

对掺加不同原生混凝土破碎骨料（强度分别为C60、C45和C30）的再生混凝土（C20、C35和C45）进行试验比较与分析：（1）抗压强度试验（力学）；（2）抗碳化性能试验；（3）抗氯离子渗透性能试验。

1.4试验结果分析

通过再生混凝土抗压强度试验如图1所示、抗碳化性能试验如图2所示、抗氯离子渗透等试验，分析可得：

（1）对于原强度不明或混合程度较高的再生骨料不可以用来配制较高强混凝土；

（2）再生骨料对于混凝土碳化具有不利影响；

（3）氯离子扩散系数与再生骨料的强度以及吸水率具有良好的相关性；

（4）再生骨料用于水泥混凝土时，当其掺量在40％以下时，再生骨料混凝土的力学性能、收缩性能等参数都在可接受范围。

图1混凝土抗压强度试验

图2碳化测试

2再生骨料砂浆性能研究

针对不同水灰比，研究分析再生骨料对新拌砂浆的工作性和质量密度、后期力学性能、抗冻性能、收缩及失水率的影响规律，为实际工程中再生骨料的应用提供理论依据。

2.1原材料性能

水泥选用P·O32.5复合型硅酸盐水泥，天然砂选用河砂，细度模数uf为2.3。

2.2试验配合比设计

表2试验配合比设计

2.3再生骨料砂浆试验性能分析

水泥砂浆的强度等级主要由其水胶比决定，在项目研究过程中通过改变水泥砂浆的水胶比，得到M5、M10、M15和M20等四组不同强度等级的砂浆。为获得再生建筑废弃物取代率对不同强度等级砂浆各项性能的影响，选择30%，50%，70%和%4个取代率作为研究对象。同时，设置无再生骨料取代的普通砂浆试件作为参照组，以获得再生建筑废弃物细骨料掺量对水泥砂浆各项性能的影响规律。试验研究的内容具体包括在不同强度等级及取代率条件下，分别进行：（1）水泥砂浆拌合物的工作性能（稠度）和密度测试；（2）水泥砂浆试件3d、7d、28d的抗折强度及抗压强度试验；（3）水泥砂浆收缩率试验；（4）水泥砂浆抗冻性试验，并最终获得再生建筑废弃物细骨料取代率对上述各参数的影响规律。

2.4试验结果分析

通过上述再生骨料砂浆试验，结果如图3、图4所示经大量试验数据分析可得：

（1）各轻度等级的再生骨料配制砂浆，其稠度、体积密度、抗压强度均随再生砂用量的增大而下降；

（2）M5、M10和M20强度等级砂浆的收缩率及失水率随着再生砂用量的提高而增大；

（3）再生骨料用于水泥砂浆时，当其掺量在75％以下时，再生骨料砂浆的力学性能、收缩性能参数都在可接受范围。

图3砂浆抗压强度随不同再生骨料掺量的变化规律

图4砂浆收缩率随时间的变化规律

3水泥稳定再生基层材料性能研究

通过对水泥稳定再生基层材料性能展开研究，以获得不同掺量废弃物取代天然粒料后对于基层材料力学性能、收缩性能的影响规律。

3.1原材料性能

选用水泥为P·O42.5普通型硅酸盐水泥。采用碎石为天然粒料，再生骨料表面粗糙，密度低，吸水性强。

3.2再生基层材料试验分析

（1）再生骨料采用不同取代比例取代天然粒料后的击实试验，研究最佳含水率和最大干密度的变化规律；

（2）通过无侧限抗压强度试验进行水泥稳定再生粒料力学性能研究；

（3）通过收缩试验进行水泥稳定再生粒料收缩性能研究；

（4）研究不同再生粒料掺量（0%、25%、50%、75%、%）对不同级配水泥稳定粒料的力学性能和干缩性能的影响规律。

3.3试验结果分析

（1）由图5可知，再生粒料掺量对混合料力学性能较明显，而对收缩性能影响不大，不同再生试件的收缩率差异并不明显，7d的收缩率大致为10-4~1.2×10-4。

图5不同再生粒料掺量对混合料无侧限抗压强度的影响

（2）再生建筑废弃物用于水泥稳定基层材料时，当再生粒料掺量在40％，再生黏土砖用量在15％以下时，再生粒料力学性能和收缩性能在可接受范围，满足设计规范中水泥稳定类基层、底基层强度要求。

4深圳“二线插花地”棚户区改造废弃物实体工程应用

通过对深圳罗湖区“二线插花地”棚户区改造建筑固体废弃物的实体工程进行了相关研究，提出了项目开展的指导思想和基本原则，并分别对建筑固体废弃物的生产线建设、内隔墙和再生粗骨料、石粉、砖粉、机制砂的生产加工进行了具体的分析，并进行了经济效益分析现场拆除与加工如图6和图7所示。经济效益分析见表3。

图6建筑废弃物拆除与破碎处理

图7再生骨料加工内隔墙

表3建筑固体废弃物再生产品经济效益分析

图8建筑废弃物生产线

该棚户区改造所实施的建筑废弃物综合利用一体化项目为全国各单位提供了可借鉴的宝贵经验，具有良好的经济与社会效益。

5结语

通过对再生骨料混凝土、砂浆、水泥稳定再生基层的试验分析与研究，及在深圳地区的实体工程应用，可得结论如下：

（1）建筑废弃物用于水泥混凝土时，对于原强度不明或混合程度较高的再生骨料不可以用来配制较高强混凝土。当其掺量在40％以下时，再生骨料混凝土的力学性能、收缩性能参数都在可接受范围。

（2）再生骨料用于水泥砂浆时，当其掺量在75％以下时，再生骨料砂浆的力学性能、收缩性能参数都在可接受范围。再生粒料应用于道路水稳基层时，当再生粒料掺量在40％，再生黏土砖用量在15％以下时，水泥稳定再生基层的力学性能和收缩性能在可接受范围，满足设计规范中水泥稳定类基层、底基层强度要求。

（3）进行了实体工程应用，并在此基础上完成了深圳市地方标准《道路工程利用建筑废弃物技术规程编制》，预期将取得较大的经济和社会效益。

（文章来源于城市道桥与防洪）

精彩回顾

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