經(jīng)過一系列試驗(yàn)，研究了水泥穩(wěn)定建筑垃圾的無限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量、抗凍性、水穩(wěn)定性等路用性能，分析了水泥穩(wěn)定建筑垃圾最大干密度與最佳含水量的關(guān)系，以及水泥含量對(duì)水泥穩(wěn)定建筑垃圾路用性能的影響。結(jié)果表明，水泥穩(wěn)定建筑垃圾具有較高的強(qiáng)度和剛度、良好的抗凍性和水穩(wěn)定性，所有路用指標(biāo)均符合輕交通二級(jí)以下公路基層和基層的材料要求。

1引言

目前，我國(guó)正處于城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰期。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前產(chǎn)生的建筑垃圾約為25億噸。這些巨大的建筑垃圾大部分在簡(jiǎn)單的露天堆放或填埋處理后，不僅占據(jù)了有限的土地空間，而且對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染[1]。在建筑垃圾回收方面，雖然我國(guó)取得了一系列研究成果，但建筑垃圾回收標(biāo)準(zhǔn)還不夠成熟[2]。

國(guó)外對(duì)建筑垃圾再利用的研究相對(duì)較早。美國(guó)的相關(guān)研究表明，建筑垃圾再生骨料的粒徑是影響建筑垃圾性能的主要因素。當(dāng)大粒徑再生骨料較多時(shí)，由再生骨料制成的混凝土強(qiáng)度較低[2]；日本在建筑垃圾利用方面，建筑垃圾利用率為97%同時(shí)，日本系統(tǒng)研究了建筑垃圾混凝土的配合比、強(qiáng)度、耐久性藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究[3]；德國(guó)開發(fā)了蒸餾燃燒工藝，分離有效成分，分別利用氣體發(fā)電，其余破碎建筑垃圾填充道路路基和人工景觀[4]。通過一系列試驗(yàn)研究，系統(tǒng)分析了抗壓強(qiáng)度、分裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量、抗凍性能、水穩(wěn)定性能等道路技術(shù)指標(biāo)，為道路上建筑垃圾的推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

2原材料性質(zhì)

2.1水泥

水泥采用32.5＃普通硅酸鹽水泥。

2.2建筑垃圾

建筑垃圾的道路性能主要由建筑垃圾的組成部分決定。本文使用的建筑垃圾主要來自舊建筑的拆除，建筑垃圾的組成部分主要包括土壤、碎磚、混凝土塊、砂漿、木材、鋼材等。在生產(chǎn)建筑垃圾再生骨料的現(xiàn)場(chǎng)，一般設(shè)備主要包括：風(fēng)選除雜設(shè)備、篩分設(shè)備、磁吸分揀設(shè)備、沖擊破碎機(jī)等設(shè)備。建筑垃圾中的混凝土塊、碎磚、瓷磚按規(guī)范要求的等級(jí)混合。建筑垃圾的破碎值大于26%因此，它不能直接用于高速公路和一級(jí)公路路面的基層，但可作為二級(jí)和二級(jí)以下公路路面的基層或基層[5]。與一般天然骨料相比，再生骨料表面吸附水泥砂漿較多，表面孔隙明顯。同時(shí)，在生產(chǎn)建筑垃圾再生骨料時(shí)，對(duì)骨料的影響較大，導(dǎo)致再生骨料內(nèi)部出現(xiàn)一定數(shù)量的小裂的強(qiáng)度。但建筑垃圾再生骨料中的微粉含量高于天然骨料，微粉中含有未水化的水泥顆粒和一些活性物質(zhì)，可以在一定程度上提高再生骨料的道路性能。

3.水泥穩(wěn)定建筑垃圾的路用性能

3.1標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

當(dāng)建筑垃圾混合料中的細(xì)顆粒較少時(shí)，混合物形成的結(jié)構(gòu)為骨架致密型，細(xì)顆粒懸浮在骨架間隙中。此時(shí)，建筑垃圾混合物的干密度較小。當(dāng)細(xì)顆粒含量較高時(shí)，混合物難以形成骨架，混合物強(qiáng)度較小。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的主要目的是確定水泥穩(wěn)定建筑垃圾再生骨料的配合比，即在最大干密度下，確定水泥穩(wěn)定建筑垃圾的最佳含水量，最終確定其配合比。當(dāng)含水量相對(duì)較小時(shí)，再生骨料的干密度會(huì)隨著含水量的增加而增加。當(dāng)含水量增加到一定程度時(shí)，干密度開始下降，含水量-干密度曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)。此時(shí)，拐點(diǎn)的干密度稱為最大干密度，拐點(diǎn)的干密度稱為最佳含水量[6]。

先確定水泥劑量，再取5~6個(gè)建筑垃圾再生骨料，然后根據(jù)不同的含水量制備再生骨料混合物樣品，然后根據(jù)規(guī)定的實(shí)際工作，然后稱重混合物樣品，測(cè)量含水量，計(jì)算干密度，最后在含水量-干密度坐標(biāo)系中，連接成光滑的曲線，曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的含水量為最佳含水量，曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的干密度為最大干密度。本文選擇了3個(gè)%、4%、5%、6%、7%當(dāng)測(cè)量不同水泥含量時(shí)，水泥穩(wěn)定建筑垃圾的最佳含水量和最大干密度。水泥含量越大，水泥穩(wěn)定建筑垃圾的最佳含水量越大，最大干密度變化不大。這主要是因?yàn)榛旌显诮ㄖ�垃圾中的水泥與水的反應(yīng)需要消耗一定量的水，而且由于建筑垃圾中的水泥含量很小，建筑垃圾的最大干密度變化不大。

3.2.水泥穩(wěn)定建筑垃圾無限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

水泥穩(wěn)定材料基層或底基層的強(qiáng)度要求按規(guī)范[7]規(guī)定,當(dāng)水泥穩(wěn)定材料作為輕交通瀝青路面底基時(shí),其7d無限抗壓強(qiáng)度值應(yīng)大于或等于1.5MPa；作為特重交通瀝青路面的基層,其7d無限抗壓強(qiáng)度值應(yīng)大于或等于3.5MPa。參照相關(guān)試驗(yàn)程序[8]，采用靜壓法形成圓柱體試件，在標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)條件下濕養(yǎng)6d，水中養(yǎng)護(hù)24h，最后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前一天，將試件放入水中24h，然后在試驗(yàn)前，取出試件，用濕毛巾吸收試件表面的水分，最后將試件放在通用壓力試驗(yàn)機(jī)的升降臺(tái)上，進(jìn)行無限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，加載時(shí)控制荷載速度為0.1kN/s~0.2kN/s,為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每組采用9個(gè)試件，最終以9個(gè)試件的平均值作為水泥含量下的無限抗壓強(qiáng)度值。

本文選取3%、4%、5%、6%、7%水泥穩(wěn)定建筑垃圾分別測(cè)量5組不同的水泥含量d、28d、90d無限抗壓強(qiáng)度。從無限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，水泥劑量越大，水泥穩(wěn)定建筑垃圾的無限抗壓強(qiáng)度越大。這是因?yàn)楦�多的水泥與水反應(yīng)產(chǎn)生更多的水泥水化產(chǎn)物，并逐漸與建筑垃圾骨料形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水泥漿體。這些水泥漿體最終會(huì)直接影響水泥穩(wěn)定建筑垃圾的強(qiáng)度。同時(shí)，隨著年齡的延長(zhǎng)，水泥穩(wěn)定建筑垃圾的強(qiáng)度會(huì)增加。

3.3.水泥穩(wěn)定建筑垃圾劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)

根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程[8]中的試驗(yàn)方法,3.不同水泥含量%、4%、5%、6%、7%水泥穩(wěn)定建筑垃圾材料分別制成標(biāo)準(zhǔn)試件,并在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)生至90d年齡，最終測(cè)量試件的劈裂強(qiáng)度如表6所示。根據(jù)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，二灰土的劈裂強(qiáng)度(一般為0).25MPa[9])小于水泥穩(wěn)定建筑垃圾，而水泥穩(wěn)定建筑垃圾的劈裂強(qiáng)度小于水泥穩(wěn)定礫石(一般為0.5MPa)，這是因?yàn)榻ㄖ�垃圾本身有一定的�?qiáng)度，水泥劑量越大，建筑垃圾劈裂強(qiáng)度越大，水泥含量增加1%劈裂強(qiáng)度提高約8%~18%這是因?yàn)楦�多的水泥反�?yīng)產(chǎn)生了更多的水泥水化產(chǎn)物，這種水泥水化產(chǎn)物對(duì)水泥穩(wěn)定建筑垃圾的分裂強(qiáng)度有很大的影響。

3.4.水泥穩(wěn)定建筑垃圾抗壓回彈模量試驗(yàn)

水泥穩(wěn)定建筑垃圾作為公路的基層和基層材料，承受道路表層傳遞的荷載。此時(shí)，水泥穩(wěn)定建筑垃圾不僅應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，而且應(yīng)具有一定的抗基層和基層變形剛度。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的試驗(yàn)要求，測(cè)量不同水泥劑量下水泥穩(wěn)定建筑垃圾的抗壓回彈模量值。水泥穩(wěn)定建筑垃圾的抗壓回彈模量值和石灰礫石土（一般為700MPa~1100MPa[9])相差不大，抗壓回彈模量小于二灰砂礫(一般為1100)MPa~1500MPa[9]）小。水泥含量越大，水泥穩(wěn)定性建筑垃圾抗壓回彈模量值越大。這是因?yàn)楦�多的水泥水化產(chǎn)品產(chǎn)生更多的膨脹結(jié)構(gòu)水化產(chǎn)品，這些膨脹水化產(chǎn)品填充在建筑垃圾的間隙中，最終使建筑垃圾回收骨料具有一定的抗變形能力[10]。

3.5.水泥穩(wěn)定建筑垃圾的抗凍性

寒冷地區(qū)的道路基層和底基層不僅承受荷載，而且承受環(huán)境溫度變化的影響。因此，當(dāng)水泥穩(wěn)定建筑垃圾用于寒冷地區(qū)的道路基層和底基層時(shí)，也需要具有一定的抗凍性。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)程序[8]中的試驗(yàn)方法,水泥含量分別為3%、4%、5%、6%、7%當(dāng)時(shí)的抗凍系數(shù)。建筑垃圾水泥穩(wěn)定的抗凍系數(shù)大于60%，具有一定的抗凍性，因此在建設(shè)中等以下寒冷地區(qū)的道路時(shí)，可以使用水泥穩(wěn)定建筑垃圾作為基層或基層材料。水泥含量越大，水泥穩(wěn)定建筑垃圾的抗凍性越好，水泥含量每增加1次%，建筑垃圾水泥穩(wěn)定抗凍系數(shù)約提高9.6%~13.0%。這是因?yàn)樗�泥水化產(chǎn)生的更多水化產(chǎn)品填充了建筑垃圾再生骨料中的孔隙，使水難以進(jìn)入建筑垃圾，最終使水泥穩(wěn)定建筑垃圾具有一定的抗凍性能。

3.6.水泥穩(wěn)定建筑垃圾的水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是公路路用性能的重要指標(biāo)，一般用水穩(wěn)定系數(shù)表示。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)程序[8]中的試驗(yàn)方法,水泥穩(wěn)定建筑垃圾試件一般在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28個(gè)d，包括最后一個(gè)d浸水時(shí)間，5次48次h自然風(fēng)干，然后浸泡24h干濕循環(huán)，最后測(cè)量試件的抗壓強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)28d試件抗壓強(qiáng)度的比值按年齡測(cè)量。水泥含量分別為3%、4%、5%、6%、7%時(shí)間。建筑垃圾水穩(wěn)定系數(shù)越大，水泥含量每增加1次%，水穩(wěn)定系數(shù)增加3%~6%。

4結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)水泥穩(wěn)定建筑垃圾的系統(tǒng)研究，得出了水泥穩(wěn)定建筑垃圾無限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量、抗凍性、水穩(wěn)定性等一系列路用性能試驗(yàn)結(jié)果。①水泥穩(wěn)定建筑垃圾的強(qiáng)度和剛度較高。輕交通二級(jí)以下公路建設(shè)時(shí)，可作為道路基礎(chǔ)材料。水泥穩(wěn)定建筑垃圾混合料的含量應(yīng)大于或等于6%。②水泥穩(wěn)定性建筑垃圾具有良好的抗凍性和水穩(wěn)定性，水泥劑量越大，抗凍性和水穩(wěn)定性越好，水泥含量每增加1次%，建筑垃圾水泥穩(wěn)定抗凍系數(shù)約提高9.6%~13.0%，水穩(wěn)定系數(shù)約提高3%~6%，試驗(yàn)中水泥穩(wěn)定建筑垃圾的抗凍系數(shù)大于50%因此，在建設(shè)中等以下寒冷地區(qū)的公路時(shí)，水泥穩(wěn)定建筑垃圾可作為基層和基層材料。

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