水泥稳定建筑垃圾路用性能研究？
1简介
目前，中国正处于城市建设和基础设施建设的高峰期。据相关数据显示，我国产生的建筑垃圾约为25亿吨。这些巨大的建筑垃圾大多只是简单的露天堆放或者填埋，不仅占用有限的土地空间，而且对环境造成极大的污染[1]。在建筑垃圾的回收利用方面，虽然我国已经取得了一系列的研究成果，但是建筑垃圾回收利用的标准还不够成熟[2]。
国外对建筑垃圾再利用的研究比较早，美国的相关研究表明，建筑垃圾再生骨料的粒径是影响建筑垃圾性能的最主要因素。当大粒径再生骨料较多时，较多的空隙导致再生骨料制成的混凝土强度较低[2]；日本建筑垃圾利用方面，采取“谁产生谁负责”的原则，建筑垃圾利用率在97%以上。同时，日本对建筑垃圾制成的混凝土的配合比、强度、耐久性、施工工艺进行了系统研究[3]；德国开发了建筑垃圾蒸馏燃烧工艺，将有效成分分离出来，分别使用。产生的气体用于发电，剩余的破碎建筑垃圾用于填充道路路基和人工景观[4]。通过一系列试验研究，系统分析了建筑垃圾的抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冻性和水稳定性等路用技术指标，为建筑垃圾在道路上的推广应用提供了技术支持。
2原材料的特性
2.1水泥
水泥采用32.5 #普通硅酸盐水泥。
2.2建筑垃圾
建筑垃圾的路用性能主要由建筑垃圾的成分决定。本文所用的建筑垃圾主要来源于旧建筑的拆除，建筑垃圾的成分主要有土、碎砖、混凝土块、砂浆、木材、钢材等。在建筑垃圾再生骨料的生产现场，一般设备主要有:风选除杂设备、筛分设备、磁选设备、反击式破碎机等设备。将建筑垃圾中的混凝土块和碎砖破碎过筛，然后按照规范要求的级配进行混合。建筑垃圾的压碎值大于26%，不能直接用作高速公路和一级公路路面的基层，但可以用作二级及以下公路路面的基层或底基层[5]。与普通天然骨料相比，建筑垃圾再生骨料表面吸附有更多的水泥砂浆，表面开孔明显。同时，在生产建筑垃圾再生骨料时，对骨料产生较大的影响，导致再生骨料中出现一定数量的微小裂缝，从而降低骨料的强度。但建筑垃圾再生骨料中微粉含量高于天然骨料，微粉中存在未水化的水泥颗粒和一些活性物质，在一定程度上可以改善再生骨料的路用性能。
3水泥稳定建筑垃圾的路用性能
3.1标准击实试验
当建筑垃圾混合物中细颗粒较少时，混合物形成的结构是骨架致密的，细颗粒悬浮在骨架的空隙中。此时，建筑垃圾混合物的干密度较小。当细颗粒含量较大时，混合物难以形成骨架，此时混合物的强度较小。标准击实试验的主要目的是确定水泥稳定建筑垃圾再生骨料的配合比，即确定水泥稳定建筑垃圾在最大干密度条件下的最佳含水量，最终确定其配合比。当含水量相对较小时，再生骨料的干密度会随着含水量的增加而增加。当含水量增加到一定程度时，干密度开始降低，含水量-干密度曲线出现拐点。此时拐点处的干密度称为最大干密度，拐点处的含水量称为最佳含水量[6]。
按照试验规范[6]中的方法，首先确定水泥用量，然后从建筑垃圾中取5-6份再生骨料，再根据不同的含水量制备再生骨料混合料试样，然后将混合料试样在试管中按规定的压实功进行压实，然后将压实后的混合料试样称重，测量其含水量，计算干密度，最后依次画出含水量-干密度坐标系中的所有点，并连接成一条光滑的曲线。选取水泥含量为3%、4%、5%、6%、7%的五组水泥，测定不同水泥含量下水泥稳定建筑垃圾的最佳含水量和最大干密度。水泥含量越大，水泥稳定建筑垃圾的最佳含水量越大，而最大干密度变化不大。这主要是因为掺入建筑垃圾中的水泥与水反应需要消耗一定量的水，而且由于建筑垃圾中水泥的含量很少，建筑垃圾的最大干密度变化不大。
3.2水泥稳定建筑垃圾无侧限抗压强度试验
根据规范[7]对水泥稳定材料基层或底基层的强度要求，当水泥稳定材料用作轻交通沥青路面底基层时，其7天无侧限抗压强度值应大于或等于1.5 MPa；；但用作超重交通沥青路面基层时，其7天无侧限抗压强度值应大于等于3.5MPa，参照相关试验规定[8]，采用静压法成型圆柱体试件，试件在标准养护条件下湿养护6天，然后在水中养护24小时，最后进行试验。测试前一天，将标本放入水中24小时，然后在测试前将其从水中取出，用湿毛巾吸干标本表面的水分。最后将试件放在万能压力试验机的升降平台上进行无侧限抗压强度试验，加载时控制加载速度在0.1kn/s ~ 0.2kn/s，为了保证试验结果的准确性，每
本文选取了水泥掺量分别为3%、4%、5%、6%、7%的五组水泥，分别测定了水泥稳定建筑垃圾在7天、28天和90天的无侧限抗压强度。根据无侧限抗压强度试验数据，水泥用量越大，水泥稳定建筑垃圾的无侧限抗压强度越大。这是因为更多的水泥与水反应生成更多的水泥水化产物，与建筑垃圾骨料一起逐渐形成三维网络结构水泥浆体。这些水泥浆体最终会直接影响水泥稳定建筑垃圾的强度，同时随着龄期的不断延长，水泥稳定建筑垃圾的强度会不断增加，直至趋于稳定。
3.3水泥稳定建筑垃圾劈裂强度试验
根据相关试验规程[8]中的试验方法，将水泥含量分别为3%、4%、5%、6%、7%的水泥稳定建筑垃圾材料制成标准试件，在标准养护条件下养护至90d，最终测得试件的劈裂强度如表6所示。从劈裂强度试验中的数据可以看出，二灰土的劈裂强度(一般为0.25MPa[9])小于水泥稳定建筑垃圾的劈裂强度，而水泥稳定建筑垃圾的劈裂强度小于水泥稳定碎石的劈裂强度(一般为0.5MPa)，因为建筑垃圾本身具有一定的强度，水泥用量越大，水泥稳定建筑垃圾的劈裂强度越大，水泥含量增加65438±0%。劈裂强度提高约8%~18%，这是因为大量的水泥反应产生了更多的水泥水化产物，对水泥稳定建筑垃圾的劈裂强度影响很大。
3.4水泥稳定建筑垃圾抗压回弹模量试验
当水泥稳定建筑垃圾用作公路的基层和底基层材料时，它承受着从路面传来的荷载。这时，水泥稳定建筑垃圾不仅要有足够的强度，还要有一定的刚度来抵抗基层和底基层的变形。根据相关规范的试验要求，测定了不同水泥用量下水泥稳定建筑垃圾的抗压回弹模量。水泥稳定建筑垃圾的压缩回弹模量与石灰碎石土相差不大(一般为700MPa~1100MPa[9])，但小于二灰碎石(一般为1100MPa[9])。水泥含量越大，水泥稳定建筑垃圾的抗压回弹模量越大。这是因为更多的水泥水化产生更多具有膨胀结构的水化产物，填充在建筑垃圾的空隙中，最终使建筑垃圾再生骨料具有一定的抵抗变形的能力[10]。
3.5水泥稳定建筑垃圾的抗冻性
寒冷地区路面基层和底基层不仅要承受荷载，还要承受环境温度变化的影响，所以水泥稳定建筑垃圾用于寒冷地区路面基层和底基层时，需要具有一定的抗冻性。根据相关试验规程[8]中的试验方法，分别测定了水泥掺量为3%、4%、5%、6%、7%时水泥稳定建筑垃圾的抗冻系数。水泥稳定建筑垃圾的抗冻系数大于60%，具有一定的抗冻性。因此，在中度寒冷地区筑路时，水泥稳定建筑垃圾可用作基层或底基层材料。水泥含量越大，水泥稳定建筑垃圾的抗冻性越好，水泥含量每增加一次，水泥稳定建筑垃圾的抗冻系数增加9.6% ~ 65，438+03.0%。这是因为水泥水化产生的更多水化产物填充了建筑垃圾再生骨料中的孔隙，使水难以进入建筑垃圾内部，最终使水泥稳定建筑垃圾具有一定的抗冻性。
3.6水泥稳定建筑垃圾的水稳性
水稳定性是公路性能的重要指标，一般用水稳定性系数来表示。根据相关试验规程[8]中的试验方法，水泥稳定建筑垃圾试件一般在标准养护条件下养护28d，其中最后一次浸泡时间为65438±0d，然后自然干燥48h五次，再浸泡24h进行干湿循环，最后测得试件的抗压强度与标准养护28d龄期测得的抗压强度的比值。根据试验方法，当水泥含量分别为3%、4%、5%、6%和7%时。水泥稳定建筑垃圾的水稳系数越大，水泥含量每增加1%，水稳系数就会增加3%~6%。
4结论
本文通过对水泥稳定建筑垃圾的一系列系统研究，获得了水泥稳定建筑垃圾的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冻性、水稳定性等一系列路用性能试验结果。①水泥稳定建筑垃圾具有较高的强度和刚度，在修建二级以下轻交通道路时，可作为路面的底基层材料。若用作路面底基层材料，水泥稳定建筑垃圾混合料中水泥的含量应大于或等于6%。②水泥稳定建筑垃圾的抗冻性和水稳性都较好，水泥用量越大，抗冻性和水稳性越好。水泥含量每增加1%，水泥稳定建筑垃圾的抗冻系数增加9.6% ~ 13.0%，水稳系数增加3%~6%，试验中水泥稳定建筑垃圾的抗冻系数均大于50%。
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