建筑垃圾再生材料性能分析

毛薛东郝军莉

(中交第三公路工程局有限公司，北京 100124)

建筑垃圾再生材料性能分析

毛薛东郝军莉

(中交第三公路工程局有限公司，北京 100124)

从材料组成、密度、吸水率、压碎值等方面，分析了建筑垃圾再生材料的性能，并探讨了再生材料的技术指标与标准，指出建筑垃圾再生材料主要的评价指标以表观密度和吸水率为主；混凝土石类和砂浆类是建筑垃圾再生骨料的主要组成成分。

建筑垃圾，再生材料，吸水率，压碎值

1 建筑垃圾再生材料性能分析

1.1 组成分析

与常规集料相比，建筑垃圾再生材料的特殊之处在于其组成成分的复杂性(见图1～图4)。

1)砖瓦类。建筑垃圾再生材料中砖瓦类材料含量较大，形状不规则，棱角较多，针片状含量较高，表面多孔，比重较小，属于质轻多孔结构，再加上建筑垃圾在加工破碎过程当中由于损伤积累使得再生骨料内部可能存在大量微裂纹，因此在振动压路机碾压过程中容易发生进一步的破碎。

2)砂浆类。从图2中可以看出，建筑垃圾再生材料中砂浆类材料形状也不规则，棱角少较圆润，结构不致密，属于质轻多孔结构，表面疏松多孔，砂浆的孔体积含量很高，较砖块多，比重较小。与砖瓦类材料类似，在振动压路机碾压过程中也容易发生进一步的破碎。

3)混凝土石类。从图3中可以看出，建筑垃圾再生材料中混凝土石类材料多为加工破碎后的石头和旧混凝土块中剥离出的卵石类，在混合料中总体含量较少，结构致密，比重较大。

4)杂物类。由于建筑垃圾混有一定的生活垃圾，加工过程中虽经过人工挑拣和分选处理，建筑垃圾再生材料中仍不可避免地含有少量的杂物。因此，建筑垃圾再生材料中除了砖瓦类、砂浆类、混凝土石类以外，还包含杂物类。

杂物是指建筑垃圾再生材料中除混凝土、砂浆、砖瓦、石和土之外的其他物质，包括塑料袋、塑料片、钢筋、木材、泡沫轻物质等，如图4所示。鉴于玻璃和陶瓷类物质不会对道路基层的路用性能产生较大影响，本研究未将其列入杂物类别。

为了分析建筑垃圾再生材料中各组分成分的含量及比例，对10组建筑垃圾再生材料的不同成分进行人工分拣并称量各组分材料的质量，计算各组分材料在建筑垃圾再生材料中所占的质量百分比，各组成成分所占比例计算结果平均值如表1所示。

表1 建筑垃圾再生材料组成比例 %

通过对建筑垃圾再生材料进行组成成分试验分析发现，再生材料中砖瓦类含量为14.5%，混凝土石类含量为52.4%；砂浆类含量为31.1%；杂物含量为0.1%；成分所占比重由大到小依次为混凝土石类>砂浆类>砖瓦类>陶瓷类。其中，混凝土石类和砂浆类所占比重最大，达到了80%左右，是建筑垃圾再生骨料的主要组成成分。杂质的含量满足GB/T 25177—2010混凝土用再生粗骨料中对杂物含量不超过1.0%的规定。

1.2 颗粒组成分析

建筑垃圾再生材料筛分结果平均值见表2。

表2 建筑垃圾再生料的颗粒组成

1.3 建筑垃圾再生材料的密度和吸水率

密度和吸水率结果如表3，表4所示。

表3 建筑垃圾再生集料的表观密度、堆积密度和吸水率

表4 建筑垃圾再生集料各组分的堆积密度 kg/m3

建筑垃圾的粗颗粒主要由砖块、砂浆块、混凝土块、石块组成，通过测定砖块吸水率达到21.6%，较大，砂浆块吸水率为14.6%，混凝土块吸水率为7.6%，石块为1.9%。石块的孔体积含量很低，一般低于3%，极少超过10%，常用的天然碎石的吸水率都很低，不超过2%。本次试验采用的建筑垃圾再生集料的吸水率为18.7%，数值远远超过了再生集料规范中对Ⅲ类建筑垃圾再生骨料小于8.0%的要求，同时也远大于天然石料的吸水率。主要是因为建筑垃圾再生材料中砖块的质量百分比不大，但是其比表面积较大，造成吸水率较大。

建筑垃圾再生材料根据建筑垃圾的来源，砖瓦类材料所占比例等，都会对再生集料的堆积密度有较大影响，所以这里分别列出再生集料中不同组分的堆积密度，并可按照实测建筑垃圾中材料含量计算其堆积密度。

目前试验中所测砖混类再生集料的堆积密度在900 kg/m3～1 200 kg/m3左右；混凝土类再生集料的堆积密度在1 200 kg/m3～1 350 kg/m3左右。

1.4 建筑垃圾再生材料的压碎值

压碎值结果如表5所示。

表5 建筑垃圾再生骨料压碎值

另外，为进一步了解不同材料组分对再生材料压碎值的影响，通过人工分拣，将砖瓦类、砂浆类和混凝土类按照一定比例进行混合后进行压碎值试验，测试不同组成比例下再生材料的压碎值，试验结果如表6所示。

表6 不同组成建筑垃圾再生材料压碎值试验结果 %

由表5，表6和图5可以看出：

1)天然石料的压碎值一般在20%左右，建筑垃圾再生材料的压碎值为43.3%，再生集料的压碎值相比较天然集料要大很多。

2)建筑垃圾再生材料的压碎值随着再生材料中混凝土块含量的增加而减小，当混凝土块的含量大于30%时，建筑垃圾再生材料的压碎值减小的速率迅速增大。说明混凝土块含量对建筑垃圾再生材料的强度具有明显的贡献。

2 建筑垃圾再生材料技术指标和标准

建筑垃圾再生材料将作为水泥稳定再生混合料的一部分，其中建筑垃圾再生材料的品质将是决定水泥稳定再生混合料路用性能的重要指标。因此，建筑垃圾再生材料用于道路基层的原材料时，应提出相应的技术指标，保证水泥稳定再生混合料具有良好的路用性能。

结合《公路路面基层施工技术规范》中水泥稳定碎石混合料对碎石原材料的技术要求和建筑垃圾再生材料的特性，选择颗粒组成、堆积密度、杂质含量、混凝土块含量、压碎值和针片状含量作为建筑垃圾再生材料技术指标。

1)《公路路面基层施工技术规范》中对基层的集料最大粒径不应超过31.5 mm，用于底基层的最大粒径不应超过37.5 mm。所以，建筑垃圾再生料用于底基层的最大粒径也不应超过37.5 mm，建筑垃圾再生料用于基层的最大粒径也不应超过31.5 mm。根据建筑垃圾再生材料的筛分结果和水泥稳定碎石混合料中集料的组成，对建筑垃圾再生材料的颗粒组成提出的技术要求见表7。

表7 建筑垃圾再生料的颗粒组成范围

2)建筑垃圾再生料中的杂质主要包括木片、塑料片、布片、纸屑、泡沫颗粒等。GB/T 25177—2010混凝土用再生粗骨料中对杂质的要求为不大于0.1%。为此，建筑垃圾再生材料用于道路基层时，杂质含量应不大于0.1%。

3)现行基层技术规范中对水泥稳定土中碎石压碎值的要求对于天然碎石和砂砾而言均可以远远满足要求。如建筑垃圾再生材料与天然集料混合后的混合料的压碎值满足要求即可应用于道路的基层和底基层。结合建筑垃圾再生材料组成成分和压碎值的研究，对于建筑垃圾再生材料的力学指标控制主要通过混凝土块含量和压碎值控制。根据二者的试验结果，建筑垃圾再生材料中混凝土块含量应不小于40%，压碎值不大于45%。

4)建筑垃圾再生粗料的质量应符合表8的规定。

表8 建筑垃圾再生粗料的技术要求

3 结语

通过本文研究，得出以下结论：

1)通过对国内外再生骨料性能评价指标的调研，建筑垃圾再生材料主要的评价指标仍然为表观密度和吸水率。

2)建筑垃圾再生材料中砖瓦类含量为14.5%，混凝土石类含量为52.4%,砂浆类含量为31.1%,杂物含量为0.1%，成分所占比重由大到小依次为混凝土石类>砂浆类>砖瓦类>陶瓷类。其中，混凝土石类和砂浆类所占比重最大，达到了80%左右，是建筑垃圾再生骨料的主要组成成分。

3)建筑垃圾再生集料的吸水率为18.7%，堆积密度在900 kg/m3～1 350 kg/m3左右。

4)建筑垃圾再生材料的压碎值为43.3%，再生集料的压碎值大于天然集料，建筑垃圾再生材料的压碎值随着再生材料中混凝土块含量的增加而减小，当混凝土块的含量大于30%时，建筑垃圾再生材料的压碎值减小的速率迅速增大。

5)提出了建筑垃圾再生材料用于道路基层和底基层的技术指标和要求。

[1] 李南,李湘洲.发达国家建筑垃圾再生利用经验及借鉴[J].再生资源与循环经济,2009(6)：89-90.

[2] 王健,李懿.建筑垃圾的处理及再生利用研究[J].环境工程,2003(6):49-50.

[3] 石建光,邓华,林树枝.汶川地震后建筑垃圾再利用途径探讨[J]．福建建筑,2008(11):27-29.

[4] 付亚伟,蔡良才.灾后废旧水泥混凝土再生利用技术研究[J].四川大学学报(工程科学版),2007(18)：231-232.

[5] 付佳丽.废旧水泥混凝土路面再生利用技术的试验研究[D].合肥:合肥工业大学，2007.

[6] 王莉莉.建筑废料再生混凝土的试验研究[D].西安：西北工业大学，2004.

[7] 刘婷婷.再生混凝土高性能化的试验研究[D].西安：西北工业大学，2006.

[8] 肖开涛.再生混凝土的性能及其改性研究[D].武汉：武汉理工大学，2004.

[9] 邢振贤，周日农.再生混凝土性能研究与开发思路[J].建筑技术开发，1998(25):28-31.

Analysis on construction waste recycled material performance

Mao Xuedong Hao Junli

(ChinaCommunication3rdHighwayEngineeringBureauCo.,Ltd,Beijing100124,China)

Starting from aspects of material composition, density, water-absorption rate and crushing value, the paper analyzes construction waste recycled material performance, explores technical indicators and criteria of recycled material, and finally points out that: the evaluation indicators of construction material recycled material is taken surface density and water absorption rate as the orientation; concrete stone and mortar are main components of construction waste recycled aggregate.

construction waste, recycled material, water-absorption rate, crushing value

1009-6825(2017)02-0119-03

2016-11-06

毛薛东(1970- )，男，工程师；郝军莉(1974- )，女，工程师

X799.1