建筑垃圾原材料的物理力学性质研究★

文 华 邹娇丽

(西南科技大学土木工程与建筑学院，四川 绵阳 621000)

建筑垃圾原材料的物理力学性质研究★

文 华 邹娇丽

(西南科技大学土木工程与建筑学院，四川 绵阳 621000)

阐述了建筑垃圾对生态环境的影响，通过对建筑垃圾(废弃混凝土块、砖块)的抗压强度及其自然堆积密度、含水率、吸水率、粗骨料磨耗值、压碎值等方面的研究，为建筑垃圾在道路工程领域的再生利用提供了参考和依据。

道路工程，建筑垃圾，废弃混凝土，废砖，物理力学性质

0 引言

近年来随着我国社会、经济的不断快速发展，建筑垃圾的产生量也在高速增长，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%～40%[1]，给生态环境带来的污染越来越严重。建筑垃圾是指在建筑物的建设、维修、拆除过程中产生的主要固体废弃物,包括废混凝土块、沥青混凝土块、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖渣、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物等[2]。

目前，建筑垃圾应用方面为：其中的混凝土及砖石砌体残骸碎片，经过一系列的处理，作为循环再生骨料应用在两大领域：a.道路工程基础下垫层、素混凝土垫层、道路面层等；b.用在钢筋混凝土结构工程中[3]。我国政府越来越重视资源的回收利用问题，大力提倡和发展建筑废弃物的再利用。然而我国的建筑垃圾再生利用的研究起步较晚，虽然一些高校和科研单位做了部分的研究和探索，但大都还处于试验、谨慎使用的初步阶段，应用基础研究相对薄弱。

因此，对建筑垃圾原材料的物理力学性质的掌握尤为重要，本文针对建筑垃圾(分别为废弃混凝土块、砖块的抗压强度及其自然堆积密度含水率、吸水率、粗骨料磨耗值、压碎值等方面进行研究，为建筑垃圾在道路工程领域的再生利用提供参考和依据。

1 建筑垃圾的物理力学性质试验

1.1 建筑垃圾的来源

此次试验所用的建筑垃圾原材料来自绵阳市的四处拆除工程，其中：工程A原为涪城区某4层框架结构；工程B原为涪城区某3层砖混结构；工程C原为游仙区某6层框架结构；工程D原为游仙区某3层砖混结构，每处建筑垃圾制备5个试样。

1.2 建筑垃圾的力学性质试验

1)抗压强度。

a.废弃混凝土。取自然干燥状态下的建筑垃圾混凝土块，须选用上下表面平整，无蜂窝麻面的混凝土进行试验。按照JGJ T23—2011 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[4]，分别对6块混凝土块进行试验，每块混凝土块取16处检测点进行检测，并在有代表性的测区上测量碳化深度值，从而查表得出平均抗压强度值。

b.废砖。废弃砖块严格按照GB/T 2542—2003砌墙砖试验方法[5]规范要求在建筑垃圾中选取符合要求的标准砖，参照规范中普通烧结砖制样并养护3 d。试验时，将试件平放在材料试压机加压板的中央，垂直于受压面加荷，应均匀平稳，不得发生冲击或振动，加荷速度为4 kN/s，直至试件破坏为止，记录最大破坏荷载P。

2)磨耗值试验。

粗骨料的洛杉矶磨耗损失是骨料使用性能的重要指标，尤其是沥青混合料和基层骨料，它与沥青路面的抗车辙能力、耐磨性、耐久性密切相关，一般磨耗损失小的骨料，骨料坚硬，耐磨，耐久性好。严格按照JTG E42—2005，T0317—2005公路工程集料试验规程操作，对废弃混凝土和废砖进行试验。

3)压碎值。

骨料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量石料力学性质的指标，以评定其在公路工程中的适用性。压碎值试验包括粗骨料压碎值试验和细骨料压碎值试验，分别严格按照JTG E42—2005，T0316—2005和T0350—2005公路工程集料试验规程对破碎后的建筑垃圾废弃混凝土和废砖进行试验。将装有试样的试模放到压力机上，开动压力机，均匀地施加荷载，在10 min左右的时间内达到总荷载400 kN，稳压5 s后卸载。

1.3 建筑垃圾的物理性质试验

1)自然堆积密度。

自然堆积密度试验是测试骨料在自然状态下的堆积密度及相应的间隙率。试验严格按照JTG E42—2005，T0309—2005公路工程集料试验规程操作。

2)含水率试验。

含水率试验主要测试粗、细骨料的含水率。严格按照JTG E42—2005，T0305—1994和T0332—2005公路工程集料试验规程操作。

3)吸水率试验。

道路骨料的吸水率指标是骨料技术指标之一，且吸水率过大会严重影响道路骨料的整体强度和耐久性等。为此，严格按照JTG E42—2005，T0304—2005，T0332—2005公路工程集料试验规程操作试验。

2 试验结果分析

通过以上试验，得出建筑垃圾的物理参数及力学参数，分别见表1，表2，从试验结果分析得出：

1)建筑垃圾废弃混凝土的抗压强度可以达到C25的混凝土的要求，且几乎基本接近第Ⅲ类岩石中的4级，但比起级配碎石中要求的石料强度来说仍是低一些。

2)废弃砖的抗压强度仅为废弃混凝土的1/5，不宜单独作为道路骨料的原材料，对于等级较低或一些特殊道路结构可适当掺入废砖，即使要掺入也得少量以免影响骨料整体的强度。

3)废砖粗骨料的吸水率明显大于废弃混凝土粗骨料，且根据我国低等级道路中沥青混合料用粗骨料质量技术要求可知：粗骨料的吸水率不大于3%。显然废弃混凝土块破碎后的粗骨料吸水率不满足规范要求。

4)废弃混凝土块破碎后形成的骨料磨耗值大约20%，废弃混凝土块破碎后形成的骨料具有较高的耐磨耗性能，满足我国低等级道路中对路面基层材料所用粗骨料的质量技术要求(≤35%)，并且能满足道路面层材料对这一技术指标的要求。

表1 建筑垃圾物理参数

表2 建筑垃圾力学参数

5)废弃混凝土的粗骨料压碎值小于30，可达到粗骨料技术指标的Ⅲ类。满足我国低等级道路中对路面基层材料所用粗骨料的质量技术要求(基层粗骨料的压碎值不大于35%，底基层粗骨料的压碎值不大于40%)，而废弃混凝土的细骨料压碎值不满足细骨料技术指标要求，废砖的粗骨料压碎值不满足粗骨料技术指标要求。

3 结语

1)废弃混凝土块和砖块的抗压强度相差很大，几乎呈5倍多的关系。废弃混凝土块的抗压强度可以达到C25的混凝土的要求，几乎接近第Ⅲ类岩石中的4级，但仍比石料强度低一些，所以选用原材料时需选取强度较高的废弃混凝土块。

2)综合废弃混凝土和废弃砖块进行的一系列物理力学指标(压碎值、磨耗值、含水率、吸水率、堆积密度)的测试，废弃混凝土块再生骨料可以作为公路骨料进行应用，而废弃砖块不宜单独作为公路骨料。

3)废弃混凝土已在钻前公路中得到了一定的应用，后期监测结果表明满足基本要求，值得推广应用。

[1] 周文娟,陈家珑,路宏波.我国建筑垃圾资源化现状及对策[J].建筑技术,2009,40(8):741-744.

[2] 丁树谦.建筑垃圾的循环利用[J].城市问题,2009(9):20-23.

[3] 李惠强,杜 婷,吴贤国.建筑垃圾资源化循环再生骨料混凝土研究[J].华中科技大学学报,2001,29(6):83-84.

[4] JGJ T23—2011，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[5] GB/T 2542—2003，砌墙砖试验方法[S].

[6] JTG E42—2005，公路工程集料试验规程[S].

Study on the physical and mechanical properties of construction waste materials★

Wen Hua Zou Jiaoli

(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621000,China)

The paper describes the impact of construction waste upon ecological environment, and studies construction waste (concrete waste, brick) compression strength and its natural stacking density, water content, water absorption, crude aggregate consumption value and crushing value and other aspects, which has provided some guidance for construction waste recycling in road engineering field.

road engineering, construction waste, concrete waste, crushed brick, physical-mechanical properties

2015-04-06★:国家自然科学基金项目(项目编号：51108393);四川省科技支撑计划项目(项目编号：2013GZ0071)

文 华(1978- )，男，博士，副教授； 邹娇丽(1990- )，女，在读硕士

1009-6825(2015)17-0185-03

X705

A