浅析砖—砼混合再生料在道路路基中的应用

■王聪宝

（福建第一公路工程集团有限公司，泉州 362000）

随着城市化建设进程的推进，老旧房屋拆迁工作越来越多，产生的建筑垃圾堆积成山，部分专家学者尝试将其应用到道路基层，例如：石义海[1]初步研究了用再生骨料替代天然骨料制作道路二灰碎石基层的可行性；
郭远臣[2]对水泥稳定再生骨料道路材料的生产与使用提出了建议；
曾梦澜[3]探讨了含不同掺量再生集料水泥稳定碎石路面基层混合料的强度、刚度、抗冲刷、抗冻、收缩等使用性能。

在砖组分对建筑垃圾性能带来的影响方面， 徐开东[4]经过试验，发现随着砖再生骨料占比的增加，混合再生骨料的基本性能呈现出逐渐恶化的总体趋势；
张宇超[5]研究了砖—砼混合再生骨料在道路基层中应用的级配优化设计，利用振动压实试验模拟和量化再生骨料的砖组分在应用中再次破碎的情况，从而对级配进行优化处理，使其贴近级配中值，并通过贝雷法验证优化和振动压实后的级配，效果良好。大多学者的研究关注点基本是将建筑垃圾应用于道路基层，但现有建筑垃圾大部分是砖—砼混合料，而砖—砼混合再生料具有压碎值高、 吸水率大、含粉量大等特点，将其应用于道路基层需要附加较多条件，因此，在整个建筑垃圾体量中道路基层的使用量占比较小。

为了尽可能地消化建筑垃圾存量，本文拟研究建筑垃圾中的砖—砼混合再生料在道路路基中的应用， 选配不同砖组分含量的砖—砼混合再生料，采用液塑限联合测定法得到各组砖—砼混合再生料的液限和塑性指数；
通过重型击实试验和CBR 强度试验得到各组砖—砼混合再生料的最大干密度和最优含水率、CBR 强度值；
将试验得到的液限、塑性指数和CBR 强度与CJJ 1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》[6]中的相关技术要求对比，判断不同砖组分含量的砖—砼混合再生料在道路路基中应用的可行性。

试验用砖—砼再生料是由福建龙汇达再生资源有限公司生产的，粒径0～31.5 mm，按JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》[7]进行相关参数试验，试验结果见表1。

表1 砖—砼混合再生料试验数据

为便于观察砖组分含量对砖—砼混合再生料的影响，以A 组数据为基准，对其余各组进行无量纲化，并绘制成图1。

图1 不同砖组分含量下砖—砼混合再生料的微粉含量、针片状颗粒含量、压碎值表和吸水率试验结果

从图1 中各参数数值随砖组分含量增加的变化趋势可以发现：（1）压碎指标随着砖组分含量的增加不断增大。

这是由于砖组分的强度比混凝土的低很多，也比常规岩性的砂石低，因而砖组分的增加会使整体再生料压碎指标的增大；
（2）针片状颗粒含量与砖组分含量无显著的相关性；
（3）吸水率和微粉含量在整体上呈现随砖组分含量的增加而增大的趋势， 但砖组分含量为35%的微粉含量较大，导致吸水率有突变现象；
（4）整体来看，砖—砼混合再生料的微粉含量较高、吸水率较大，而压碎指标较大的同时，也较为难控制，因此，将这种材料用于道路基层需额外增加较多的辅助材料，若要大规模使用则将其应用于对材料性能要求更低的路基更具有可行性和社会经济效益。

根据大量工程实践可知：高液限材料透水性较差，干硬时强度高，不易压实；
毛细现象明显，吸水后能长时间保持水分，故吸水后承载力小、稳定性差；
具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性[8]。

这些特性都不利于路基的整体性和稳定性。

因此，CJJ 1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》[6]对道路路基用材料提出了液限和塑性指数的要求，即液限不大于50%、塑性指数不大于26。

采用GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》[9]中的液塑限联合测定法对表1 中的A、B、C、D、E 5 组砖—砼混合再生料进行液限和塑性指数试验，结果见表2。按图1 的处理方式对表2 的数据进行处理，以便观察内在规律，见图2。

表2 5 组砖—砼混合再生料的液限和塑性指数试验结果

图2 5 组砖—砼混合再生料的液限和塑性指数试验结果

从图2 可以发现，5 组砖—砼混合再生料的液限和塑性指数均满足规范的技术要求；
液限和塑性指数随着砖组分含量的增加，整体呈上升的趋势，但因材料本身性质没有变化，这种相关性并不显著。

根据规范GB/T 50123-2019 《土工试验方法标准》[9]的CBR 强度试验步骤，先进行重型击实试验获得5 组砖—砼混合再生料的最大干密度和最优含水率。

试验见图3，试验结果见表3 和图4。

图3 最大干密度和最优含水率试验

图4 5 组砖—砼混合再生料的最大干密度和最优含水率试验结果

表3 重型击实试验结果

从图4 可以发现，最大干密度随着砖组分含量的增加呈下降趋势，但相关性不显著；
最优含水率随着砖组分含量的增加呈现显著上升趋势，这是由于砖组分吸水率较混凝土组分高很多，随着砖组分的增加，吸水率也会随之增加。

CBR 强度采用贯入量为2.5 mm 的单位压力与贯入量为2.5 mm 时的标准压力（7000 kPa）的比值，当贯入量为5.0 mm 时的承载比大于2.5 mm 时，试验应重新进行，当试验结果仍然相同时，应采用贯入量为5.0 mm 时的承载比[9]。

试验数据的处理：以单位压力为横坐标，贯入量为纵坐标，绘制曲线，再从曲线中获得贯入量为2.5 mm 和5.0 mm 对应的单位压力，并根据式（1）和式（2）分别计算CBR2.5和CBR5.0。

试验结果见表4 和图5。

图5 5 组砖—砼混合再生料的CBR 强度试验结果

表4 CBR 强度试验数据

式中：CBR2.5——贯入量为2.5 mm 时的承载比（%）；
CBR5.0——贯入量为5.0 mm 时的承载比（%）；
p——单位压力（kPa）；
7000——贯入量为2.5 mm时的标准压力（kPa）；
10500——贯入量为5.0 mm 时的标准压力（kPa）。

从表4 和图5 可以看出，CBR 强度随着砖组分含量的增加呈现下降趋势，但其值符合CJJ 1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》[6]中路基填料的CBR 强度要求（表5）。

通过比对表4、5 可知，当砖组分含量为75%时，砖—砼混合再生料只能用于快速路、主干路和其他等级道路的30 cm 以下路基；
当砖组分含量为15%～55%时，砖—砼混合再生料只能用于快速路、主干路的30 cm 以下路基及其他等级道路0 cm 以下路基；
当砖组分含量为0%时，砖—砼混合再生料可用于快速路、主干路和其他等级道路的0 cm 以下路基。

本文对砖—砼混合再生料分别进行了砖组分含量对原材料特性的影响试验、液塑限联合测定试验、重型击实试验以及CBR 强度试验，得到以下结论：（1）压碎指标随着砖组分含量的增加不断增大；
针片状颗粒含量与砖组分含量并无显著的相关性；
吸水率和微粉含量在整体上随着砖组分含量的增加而增大的趋势；
整体来看，砖—砼混合再生料微粉含量较高、吸水率较大，而压碎指标比较大的同时，也较为难控制，因此将这种材料用于道路基层需额外增加较多的辅助材料，若要大规模使用则将其应用于对材料性能要求更低的路基更具有可行性和社会经济效益；
（2）液限和塑性指数随着砖组分含量的增加，整体呈上升趋势，但相关性不显著；
5 组砖—砼混合再生料的液限和塑性指数均满足规范要求；
（3）最大干密度随着砖组分含量的增加呈下降趋势，但相关性并不显著；
最优含水率随着砖组分含量的增加呈显著上升趋势；
（4）CBR 强度随着砖组分含量的增加呈下降趋势，但其值符合规范中路基填料的CBR 强度要求；
当砖组分含量为75%时，砖—砼混合再生料只能用于快速路、主干路和其他等级道路的30 cm 以下路基；
当砖组分含量为15%～55%时，砖—砼混合再生料只能用于快速路、主干路的30 cm 以下路基及其他等级道路0 cm以下路基；
当砖组分含量为0%时，砖—砼混合再生料可以用于快速路、主干路和其他等级道路的0 cm以下路基；
（5）实际上，每个区域的建筑垃圾都有一定差异，尤其是原材料不一致，不同地方的工程项目的路基在使用砖—砼混合再生料时，可参照本文的步骤进行试验， 获得准确的液限、 塑性指数及CBR 强度，以确定其可行性。

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