建筑废弃物再生用于路基材料可行性试验研究.pdf

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1、河海大学 硕士学位论文 建筑废弃物再生用于路基材料可行性试验研究 姓名：孙达 申请学位级别：硕士 专业：土木工程材料 指导教师：蒋林华 20071101 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负 全部责任。 论文作者( 签名) ： 。i ：! 三 知7 年，月，占日 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光

2、 盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文 全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ： ：垂叩年 ，月衫日 河海大学硕士学位论文 摘要 当前我国处于大力发展基础设施阶段，无数新建筑的诞生，势必造成大批旧建筑拆毁，产生大 量的建筑垃废弃物。研究建筑废弃物再生利用问题，是节约天然骨料资源。保护环境，走可持续 发展道路的重要课题。本文对建筑废弃物用作道路路基材科进行可行性研究，着重对房渣土应用

3、于石灰稳定土作为路基底基层材料和房渣土及废弃混凝土应用于二灰碎石作为路基基层材料进行 研究试验，内容涉及建筑、环境保护，资源利用、市政交通建设等方面，为建筑废弃物的再生利 用开辟了新的途径。 首先，对掺房渣土石灰稳定土进行探索优化试验，通过评价其无侧限抗压强度及方差分析得 到石灰剂量1 0 ，粘士：再生料= 3 0 ：7 0 为最佳配合比。根据以上配合比对房渣士石灰稳定士强 度和刚度等力学性能以及干缩和温缩等抗裂性能进行测试，结果表明房渣士能够替代粘土应用于 石灰稳定作路基底基层材料。 其次，选择合适的配合比对掺房渣土和废弃混凝土的二灰碎石与掺天然骨料的二灰碎石进行 强度和刚度等力学性能试验，

4、并就骨料颗粒级配与力学性能建立灰色关联度分析模型；接着从能 量角度采用干缩能抗裂系数和温缩能抗裂系数评价二灰碎石的抗裂性能。结果得到建筑废弃物可 以替代天然骨料掺入二灰碎石作为路基基层材料。 然后，通过X 射线衍射分析( ) 、扫描电镜( S E M ) 和比表面孔径分析( B E T ) 等现代 测试分析方法对4 土灰石”和“二灰石”进行微观分折，结果显示两者承化产物基本相同，早期 有纤维状C S - H ( I ) 生成，总孔体积和有害孔随龄期增长而逐渐较少 最后，以分别掺房渣土废弃混凝土和天然骨料的二灰碎石为对象运用生命周期全程评价方 法( L C A ) 进行环境评价，用层次分析法(

5、A H P ) 定量评估得到掺房渣土的二灰碎石和掺废弃混 凝土的二灰碎石的环境负荷和综合性能都要优于掺天然骨科的二灰碎石，可以定义其为。环境材 料” 关键词：建筑废弃物再生利用路基材料力学性能抗裂性能 微观结构环境评价 河海大学硕士学位论文 A b s t r a c t A tp r e s e n t , C h i n ai sv i g o r o u si ni n f r a s l r t t e t u r ed e v e l o p m e n ts t a g e , t h eb i r t ho fc o u n t l e s sf l e w c o n s t

6、l l l e l i o nw i l li n e v i t a b l yo A I U l a r g eq u a n t i t i e so fo l dc o n s t r u c t i o n sd e m o l i s h e d , a c c o m p a n y i n ga l a r g ea m o u n to fC D W S t u d y i n gO nt h er e c y c l i n go fC l g Wi s i m p o r t a l l ti s s u ea b o u ts a v i n gD a l l l l

7、a t a g g r e g a t er e s o u n 蕊p r o t e c t i n gt h ee n v i r o n m e n t , a n dt a k i n gt h er o a do f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tI nt h i s a r t i c l e , W em a k eaf e a s i b i l i t ys t u d y0 1 1t h er o a d b e dm a t e r i a lv f i 血C D Wi n1 “ 0 a dc o t r u e l

8、i o n , i tf o c u s e s O nt h el i m e - s t a b i l i z e ds o f tw i l t ab u i l d i n gw a s t eu s e d l o wb a s em a t e r i a l sa n dt h e1 i m e & f l y a s h s t a b i l i z e dm a c a d a ma n ds e r a p 删c o r i c r c t eu s e d b a s em a t n - i a l s , w k i e l ar e l a r e st oc

9、o m l r u c t i o n , t h e a 熟怕n n 比l 嘣p r o t e c t i o n , r c s o l l i l u t i l i z a t i o n , m a a i e i p a lc o n s t r u c t i o n , a n di th a so p e n e du pan e 霄 a V C l c l U e Sf o rt h er e 鲫c l i n go f C D W 风盹i tC a l T i c 8o u te 8 p l o r i n ga n do p t i m i z i n ge x p

10、e r i m e n t sf o rt h el i m e - s t a b i l i z e ds o i lc o n t a i n i n g b u i l d i n gw a s t e , T I l l O U 曲a p p r a i s e si t t ol i m i tt h ec o m p r e s s i v es 咖g I hs i z ew i t h o u tt h es i d et oC a I l y0 1 1 t h e 州a 嘲a n a l y s i , , t oo b t a i at h el i m ed o s a

11、g e1 0 d a y ：a g a i nc r u d em a t e r i a l = 3 0 “ 7 0i st h eb e s 【 m i x t u r er a t i o A c c o r d i n gt ot e s t i n gt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e ss u c h s t r e n g t ha n ds t i f f n e s sa n dt h e a n t i - c r a c k i n gI , e r t o m l a n e e ss u c ha sd r ya n d

12、t e m p e r a t u r es h r i n k a g eu s e da b o v em i x t u r e t h er e s u l t ss h o w t h a tl m i l d i n gw a s t ec a nm p l a e et l a cc l a yd o p e dl i m e - s t a b i l i z e ds o i lu s e da sl o wb a s em a t e r i a l s ， n aa g a i n s tM - B e , A , M - C R Aa n dM - N A , c h

13、o o s eas u i t a b l em i x r a r e dt a k e sm e c h a n i c a l p r o p e r t i e ss u c h s , r g t ha n ds t i f f t l e s s , a n de s t a b l i s h e sag r a yc o r r e l a t i o na n a l y s i sm o d e lb c t w c e l l a g g r e g a t eg r a d a d o aa n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i 镕

14、, a n dt h e nd r ys h r i n k a g ea n t i - e r a e k i n gc o e f f i c i e n ta n d t e m p e r a t u r es h r i n k a g ea n t i - c r a c k i n gc o e f f i c i e n ta p u tf o r w a r d , W 1 l i c h ne v a l u a t et h ea n t i - c r a c k i n g l - f o r m a n e c o f t h e l i m e & f l y

15、h - s “ t a b i l i z e d m a c a d a m v e r y w e l l o n t h e b a s e o f e a e r g y T h e r e s a l l t ss h o w t h a t b u i l d i n gw a s t e a n ds c r a p p e dc o n c r e t e C a l lr e p l a c et h en a n a 【a g g r e g a t ed o p , x il i m e & f l y a s h s t a b i l i z e dm a c , a

16、 d a mu s e d1 1 8b a s em a t e r i a l s T h e n , t h r o u 曲，s E Ma n dB E T ，w er e s e a r c ht h em i e r o s t l “ u e t u r eo f “ l i m e & c l a yp a s t c 竹a n d l i m e & f l y - a s hp a s t e “ w h M as h o w st h eh y d r a t i o np r o d l 赡a 糟b a s i c a l l yt h es a eb e t w e e

17、nt h e m , a n d f i l e 矗协C - $ - H ( I ) i so b s e r v e di ne a r l yt i m e ，t o t a lp o r ev o l u m ea n dh a r m f u lp o r eg r a d u a ll e s s 谢t h t h eg r o w t ho f a g e F i n a l l y , t t ma r t i c l ep r e s e n t st h ei m p a c to fM - B R 九M C RAa n dM - N A0 1 1t h ee n v i r

18、 o n m e n t a l a s s c s s m , e n tt h r 0 1 = l 乒L c A ，a c c o r d i n gt oA I 口i ts h o w st h a tt l a e 衄v i r o 姗e n tl o a da n dp c m l m m c co f M - B R Aa n dM - C R Ai ss u p e r i o rt oM 刑丸a n dM - B R Aa n dM - C R A 锄b ed e f i n e d e n v i r o n m e n t a l m a t e r i a l s ” K

19、 o w o r d s ： C I ) W R e c y c l i n g R o a d b e dm a t e r i a lM e c h a t t i c a lp r o p e r t i e s 2 河海大学硕士学位论文 第一章绪论 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议明确指出： 我国土地、淡水，憨源，矿产资源和环境状况对经济发展已构成严重制约，要把节约 资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好 型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。推进国民经济和社会信息化，切 实走新型工业化道路，坚持节约发展、清洁发展、安

20、全发展，实现可持续发展。我国 环境极为脆弱，资源相对贫乏，人均尤为紧缺。多年来资源开发强度高，后备资源不 足，加之利用效率低，资源浪费严重，更加剧资源供应的紧缺。针对土木工程( c i v i l e n g i n e e r i n g ) 行业这个闯题尤为突出，因为我国处于大力发展基础设施时期，一方面 无数新建筑诞生，大批旧建筑拆毁。产生了大量的建筑废弃物( c o n s t r u c t i o na n d d e m o l i t i o n w a s t e ) 占用大量土地资源：另一方面砂石骨料等原材料开采数量巨大，长 期开采造成资源桔竭和环境破坏。如何循环利用建筑用料

21、，如何再生利用建筑废弃物 就成为了大家研究的课题。 1 1 建筑废弃物国内外现状 随着世界范围内城市化进程的加快，城建规模空前。在国外，美国一年所需处理 的建筑废弃物就有1 5 亿吨之多；欧洲各国建筑废弃物的排放量早已达到1 6 1 0 8 吨 左右，比如荷兰，建筑业每年产生的废弃物大约为1 4 t o 盹，大多数是拆毁和改造 日建筑物的产物；在澳大利亚，每年大约产生3 亿吨的废弃物，其中建筑废弃物占绝 大部份【1 1 。印度德里的市政固体废弃物是7 4 0 5 吨天，而石头、砖块等“惰性”建筑 废弃物就占到3 4 7 5 【2 】。在我国每万平方米建筑的施工过程中，仅建筑废渣就会产 生5 0

22、 0 6 0 0 吨。按此测算，我国每年仅施工建设所产生和捧出的建筑废弃物就有数 千万吨。我国建筑垃圾数量已占城市垃圾总量的3 0 4 0 阿。建筑废弃物是在建筑 物的建设、维修、拆除过程中产生的，主要为固体废弃物，包括废弃湿凝土块，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】。建筑废弃物主要来源包括：建筑物在施 工过程中产生的建筑废弃物；旧城改造过程中拆除旧建筑产生的建筑废弃物。图 1 1 ，1 2 N 列出了不同结构形式的建筑工地中建筑废弃物组成比例，图中房渣土主要 5 河海大学硕士学位论文 由碎砖和砂浆组成，混凝土

23、不仅包含施工中散落的混凝土，亦包含桩头破碎和地基基 坑支撑拆除产生的废弃混凝土。旧城改造所拆除的建筑物主要以砖木砖混结构为主， 其产生的废弃物与图I 1 的组成基本相同。以江苏省南京市为例：2 0 0 6 年南京旧房拆 除达5 0 0 万平方米以上( 其中拆建约3 0 0 万平方米) ，加上市政道路桥梁改建，每年 建筑废弃物达百万立方米以上1 7 1 。据南京市固体废弃物管理处提供的资料：2 0 0 6 年产 生的建筑废弃物总量超过4 0 0 万立方米，其中废弃混凝土约占1 3 ，房渣土约占1 2 。 图1 1 砖混结构建筑施工产生的废弃物组成示意图 图1 2 框架结构建筑施工产生的废弃物组成

24、示意图 1 2 建筑废弃物的回收再生利用 绝大多数建筑废弃物一是作为回填材料简单地使用：二是未经任何处理直接运往 郊区或乡村堆放。前者在一定程度上未能做到有效合理地利用资源，后者废弃填埋不 6 可海大学硕士学位论文 仅占用大量土地( 包括河塘、洼地、山谷乃至农田) 而且造成自然生态环境的破坏， 并在运输、弃置、填埋过程中其伴生的噪音、粉尘及其中的化学成分均会造成严重的 大气和水体污染。 1 2 1 国外建筑废弃物的回收再生利用情况 国外对建筑废弃物回收利用的研究起步较早，对再生土木工程材料放到了重要的 研究课题之列，有的国家已制定出相应的技术规范，使建筑废弃物资源化得到了广泛 的推广和运用。对

25、于建筑废弃物的管理和处理，发达国家大多实行的是“建筑废弃物 源头削减策略”，即在建筑废弃物形成之前，就通过科学管理和有效的控制措施将其 减量化；对于产生的建筑废弃物，对废弃物进行焚烧、分离等措施，使其具有再生资 源的功能。 日本早在1 9 7 4 年就成立了以日本大学教授笠井芳夫为首的建筑废弃物处理研究 委员会。1 9 7 7 年日本政府制定了再生骨料和再生混凝土使用规范，并相继在各地 建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，生产再生水泥和再生骨料【8 】。在平成 三年( 1 9 9 1 ) 年l O 月颁布实旄了“关于促进再生资源利用的法律”，强力推行再生循 环。1 9 9 2 年建设省对

26、7 4 万项工程建筑废弃物实况调查表明：建筑废土排出量为4 5 0 4 1 万m 3 年，其再生利用率为2 7 6 ；混凝土块排出量为2 5 4 4 万吨年，其再生利用率为 4 8 1 9 1 。目本对于建筑垃圾的主导方针是：尽可能不从施工现场排出建筑垃圾；建 筑垃圾要尽可能的重新利用，对于重新利用有困难的则应适当予以处理【4 】。目前日本 主要建筑废弃物的回收方式是采用在施工现场放置破碎机，破碎成再生骨料，根据不 同粒径将其用作路基材料、基础材料、回填材料和土质改良材料，对剩余的再生材料 还运到邻近的旋工现场利用。韩国2 0 0 2 年的建筑垃圾产生量为1 2 0 1 4 1 吨日，再利 用

27、量为1 0 0 2 0 9 吨日，再生利用率为8 3 4 。因此，韩国通过对建筑垃圾的再生利用， 有效地保护了环境和国土资源。韩国的入善E N T 公司就是一家专门生产再生骨料的公 司，其生产的再生骨料可分为普通骨料和优质骨科，粒径为5 4 0 哪。普通骨料可用 于铺路，优质骨科可按一定比例混入生产混凝土人善E N T 公司的办公建筑就有3 0 使用了自己生产的再生骨料【埘。 美国政府则制定了超级基金法，规定：。任何生产有工业废弃物的企业，必须 自行妥善处理，不得擅自随意倾卸。”从而在源头上限制了建筑垃圾的产生量，促使 7 河海大学硕士学位论文 各企业自觉的寻求建筑垃圾资源化利用途径【6 I

28、。美国军队工程师协会也在有关规范和 指南中鼓励使用从建筑废弃物中分离的再生骨料。目前在美国的道路建设中，5 0 采 用沥青混凝土再生料，平均直接建设成本下降2 0 以上。 德国钢筋委员会1 9 9 8 年8 月提出了“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”， 要求采用再生骨料配制的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准，以规范再 生材料在建筑结构中的应用。目前德国已经有了再生材料结构应用的成功范例：达姆 施特塔的V i b l e r W e g 和W a l d s p i r a l e 建筑【I l 】。建筑废弃物中分离的再生混凝土骨料 亦用于公路工程，L o w e r S a x o

29、 n g 的一条双层混凝土公路就采用了再生混凝土骨料【1 2 】。 比利时公路研究中心的资料表明：对公路拆除重建如果就地进行废料的再生利用，可 减少废料的运出及新材料的运进费用3 0 ，降低材料成本费用2 0 ，减少废料处理费 用1 0 【1 3 l 。目前，丹麦和荷兰通过对建筑垃圾征收填埋税，极大地促进了建筑垃圾的 循环利用，目前两国的建筑垃圾循环利用率都超过了9 0 1 4 1 。因此，他们制定了一 系列法雒，建立限制废物的倾卸处理、强制再循环运行的质量控制制度。 1 2 2 我国建筑废弃物的回收再生利用研究 我国回收利用建筑废弃物的起步较晚，目前国家并未有针对建筑废弃物回收利 用的具体政

30、策，中华人民共和国固体废物污染环境防治法是一部等级较高的法规， 里面提到：国家鼓励、支持采取有利于保护环境的集中处置固体废物的措旖，促进固 体废物污染环境防治产业发展。建设部城市建筑垃圾管理规定也指出国家鼓励建 筑垃圾综合利用，鼓励建设单位、施工单位优先采用建筑垃圾综合利用产品。但这两 个法规中都没有具体提及如何回收利用建筑废弃物的规定和标准。自1 9 9 7 年建设部 将“建筑废渣综合利用”列入了科技成果重点推广项目后，我国才开始对建筑废弃物 的再生利用进行立项研究，2 0 0 6 年又把南京市都市废弃物综合利用开发有限公司申报 的“建筑废弃物的综合利用技术集成与示范”作为建设部软科学研究项

31、目和研究开发 项目来立项，足以说明随着不可再生资源的缩减以及因建筑废弃物引发的环境问题、 经济问题和社会问题日益突出，我国政府越来越重视节能和资源的回收利用问题，大 力提倡和发展建筑废弃物的再生利用。国内有关高等院校及科研院所、施工单位等均 对建筑废弃物资源化问题进行了一系列的研究和探讨，并取得了初步的成效。 国外文献 9 , 1 s - t s 关于再生料循环利用工艺方法的研究都是针对本国的具体工程 河海大学硕士学位论文 环境和条件而言，而对于我国再生利用的现状来说，不同地点再生料性能各别，因此 采用的循环利用方法和途径也不相威1 9 2 。对于建筑废弃物再生料的性能国内外许 多专家学者、工

32、程师都开展了研究，一致认为：再生料表面由于包裹着部分硬化水泥 砂浆，其许多性能与天然骨料存在着差异。华侨大学的陈莹、大连理工大学的侯景鹏、 南华大学的柯以军和华南理工大学的王琼就再生料的基本物理力学性能加以阐述1 2 m 笠q 卯，其差异主要体现在表观密度和堆积密度要小于天然骨料、空隙率较大、吸水率 和吸水速率远高于天然骨料、压碎指标也偏大，研究还表明再生料并不只是充当骨架 作用的“惰性”材料，部分还可用来替代水泥作为胶凝材料1 2 6 嚣】。目前对于建筑废 弃物之一的废弃混凝土骨料的利用研究较多，河海大学的蒋林华、洪锦祥对废弃混凝 土再生骨料用于二灰碎石作了初步研究，对其用于混凝土砌块作了可

33、行性研究咧，李 娟在此基础上采用有限元对废弃混凝土再生料附着砂浆对混凝土强度的影响进行了 数值模拟蚓。郑州大学的黄书岭【3 1 】针对再生混凝土材料的复杂性，研究再生混凝土的 断裂机理；朱映波f 3 2 】在大量文献研究的基础上较为全面她综述和分析了再生混凝土的 耐久特征及其改善措施；许岳周【3 3 1 对再生骨料替代天然骨料后混凝土的工作、力学和 耐久性能作了分析与评价。另外还有用来制备墙体砖 2 6 3 4 , 3 5 l ，更有替代天然砂配置砂 壁状涂料，研究表明耐水性和耐碱大大超过标准指标，技术上是可行的I 捌。关于再生 骨料用于道路工程面层和基层方面的研究主要集中混合料的路用性能方面

34、。美国的 K h a l e dS o b h a n 试验分析了再生料纤维增强路基在反复荷载作用下的疲劳性能，进一 步证实了再生骨科作为高等级公路路基的可行往f ，1 ；陈亭等对水泥稳定旧混凝土破碎 骨料进行了研究，通过击实、强度试验以及水稳定性、回弹模量、收缩性等试验，认 为完全可将旧混凝土破碎料与普通地碎石一样对待，广泛地用于各种道路基层【3 引。长 安大学的张超等结合河南开封连接开封和兰考两她的水泥混凝土道路改建工程，利用 改建时产生的废弃混凝土生产出再生骨料，并配制成水泥和石灰、粉煤灰半刚性基层 材料，分别铺筑了4 0 m 的废弃混凝土再生骨料试验路段，竣工和通车一年后的弯沉检 测结

35、果表明，该试验路段与生产路段在本质上并未产生任何的差异，符合半刚性基层 材料的一般通性【”。 对于建筑废弃物之一的房渣土再生料应用于道路材料的研究却少之又少。 9 河海大学硕士学位论文 1 3 主要研究内容 我国常用的路基材料底基层主要是：石灰土和石灰稳定土；基层主要有：水泥稳 定类、石灰稳定类、水泥石灰稳定类及石灰工业废渣稳定类。这些底基层或基层具有 强度商、耐久性好、造价低等许多优点，其出现受到了工程界的普遍欢迎。为此，交 通部在“八五”期间就半刚性路面材料在高等级公路的应用进行了专门的立项研究，其 研究成果体现在现行的公路沥青路面设计规范( J T J 0 1 4 - 9 7 ) 、公路

36、路面基层施 工技术规范( J T J 0 3 4 - 2 0 0 0 ) 、公路工程无机结合料稳定材料试验规程( J T J 0 5 7 9 4 ) 中。此外，不少科研学者也对半刚性路面材料展开了一系列的专项研究，如：沙爱民 从材料结构和性能角度出发，对半刚性路面材料如何收缩开裂、如何提高半刚性基层 的早期强度以及半刚性路面材料的疲劳和动态特性进行了研究和综述踟；朱照宏、黄 仰贤等从计算方法和计算程序着手，对半刚性路面的设计方法进行了研究【4 l , 4 2 1 。由于 底基层和基层用的无机结合料对骨料的强度的要求较低，这样就为废弃混凝土和房渣 土再生料的应用开辟了新的领域。如果采用废弃混凝土

37、和房渣土再生料来替代天然骨 料和粘土制作出满足公路工程要求的底基层材料石灰稳定土和基层材料二灰碎石，则 一可以缓解天然骨料和粘土的短缺，二可以将建筑废弃物从简单的填满再生利用作为 新型节能的道路建筑材料。 本文针对建筑废弃物的回收利用问题，对此进行研究分析，主要工作如下： ( 1 ) 对房渣土再生料替代粘土作为道路底基层材料进行了探索和优化，确定合适 的配合比： ( 2 ) 对废弃混凝土和房渣土再生料替代天然骨料作为道路基层材料进行比较分 析，确定相关工艺参数： ( 3 ) 建筑废弃物再生混合料收缩试验与抗裂性评价研究，通过试验验证再生料应 用于道路材料的可行性： “) 通过微观分析测试，初步

38、研究再生料石灰稳定土和二灰碎石的微观机理； ( 5 ) 通过L C A 评价掺建筑废弃物再生料二灰碎石的环境影响，利用层次分析法定 量计算掺建筑废弃物再生料二灰碎石的环境指数。 1 0 河海大学硕士学位论文 第二章试验原材料与方案设计 2 1 试验原材料 2 1 1 石灰 石灰是碳酸盐类岩石经9 0 0 。C 1 3 0 0 “ C 高温锻烧，分解出二氧化碳( c 0 2 ) 气体后 所得到的一种气硬性胶凝材料，其主要成分为氧化钙( C a O ) 和氧化镁( M g O ) 在 道路基层用无机混合料中，石灰和粉煤灰共同作为胶凝材料，其质量的好坏将直接影 响到无机混合料的性能。石灰中氧化钙和氧

39、化镁的含量对无机混合料的性能有很大的 影响。有关资料表明，当石灰中有效氧化物的含量低于2 0 时，无机混合料的强度将 会受到明显的影响。 试验采用南京都市废弃物综合利用开发有限公司提供的消石灰，根据公路工程 无机结合料稳定材料试验规程1 4 3 1 ( J T J 0 5 7 9 4 ) 中规定的石灰化学分析的方法进行分 析，结果见表2 1 、2 2 。 表2 1 石灰的化学分析结果单位t 表2 2 石灰的技术指标实测结果单位： 由表3 2 可知，该滑石灰的各项技术指标均已达到公路路面基层施工技术规范 4 4 1 ( 1 T J 0 3 4 - 2 0 0 0 ) 中级消石灰的要求，可以用于石

40、灰稳定土和二灰碎石。 2 1 2 粉煤灰 粉煤灰也称飞灰( n ya s h ) ，是燃煤电厂采用静电除尘的办法从烟囱中收集到的 灰尘，即在煤粉燃烧的过程中，当煤通过锅炉炉膛的高温区时，挥发性物质和碳粒燃 烧发热，煤中的大部分矿物如粘、石英、长石等在高温下熔融，熔融物到低温区时 呈球状或多孔状玻璃体，大部分的玻璃体随着烟气通过吸尘器被分离收集下来，就得 河海大学硕士学位论文 到粉煤灰。 对粉煤灰的技术要求主要集中在氧化物( s 0 2 + A 1 2 0 3 + F e 2 0 3 ) 的含量、含碳量和 细度3 个方面。粉煤灰的矿物组成主要是硅铝玻璃体，硅铝玻璃体是粉煤厌中最具有 活性的部分。

41、在其它条件相同的情况下，玻璃体的含量越多，粉煤灰的活性也越高。 粉煤灰中硅铝玻璃体含量的多少主要体现为氧化物( s j 0 2 + A 1 2 0 3 + F e 硷0 3 ) 含量的多少， 规范规定粉煤灰中氧化物的含量应大于7 0 。粉煤灰中未燃尽煤的含量，通常用含碳 量或烧失量来表示。烧失量过大，说明燃烧不充分，对粉煤灰的质量有较大的影响。 实验表明，粉煤灰的烧失量超过3 0 时，混合料的强度受到明显的影响。粉煤灰的细 度也是影响粉煤灰质量的主要指标。粉煤灰越细，球形颗粒越多，比表面积越大，水 化反应的界面增加，粉煤灰的活性越强，从而增加了二灰的粘结强度。 试验采用南京都市废弃物综合利用开

42、发有限公司提供的湿粉煤灰，其主要化学成 分和物理性质见表2 3 、2 4 。 表2 3 粉煤灰的化学分析结果单位： 表2 4 粉煤灰的技术指标实测结果单位； 由表2 3 ，2 4 可知，该粉煤灰的各顼技术指标均已达到公路路面基层旄工技术规 范( J T J 0 3 4 - 2 0 0 0 ) 对粉煤灰的要求，可以用于二灰碎石。 2 1 3 土 各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类和粘土类土可以用石灰来稳定。一般来说， 粘土颗粒的活性强、比表面积大，表面能量也较大，故掺入石灰等活性材料后，所形 成的离子交换、碳酸化作用、结晶作用和火山灰作用都比较活跃，故石灰土强度随土 的塑性指数增加而增大。 1 2

43、 可海大学硕士学位论文 试验采用南京都市废弃物综合利用开发有限公司提供的土，根据土工试验方法 标准1 4 5 ( G B T 5 0 1 2 3 1 9 9 9 ) 中规定的颗粒分析试验( 密度计法) 及界限含水率试验 ( 液、塑限联合测定法) 进行，结果见表2 5 、2 6 及图2 1 ，其它技术指标见表2 7 。 表2 5颗粒分析试验结果 粒径d m m小于也粒径的土质量百分数惕 0 0 8 0 4 0 0 5 7 6 0 0 4 1 4 O 0 2 7 l 0 0 1 6 2 0 0 1 1 7 O 瑚8 4 0 ，0 0 6 0 O 1 8 8 2 7 7 7 7 8 l 7 1 1

44、9 5 7 舛 4 1 3 9 3 3 1 l 2 6 4 9 2 3 1 8 1 1 5 9 1h 、 、 气 、 0 0 0仉1 0 00 0 1 0 图2 1土颗粒分析曲线 1 3 o t 0 0 1 土粒直径( m ) 蔷蚰“O 小于某种粒径土质量百分数v 河海大学硕士学位论文 表2 6界限含水率试验结果 根据土的分类标准【4 q ( G B J l 4 5 9 0 ) 可知，试验所用的土为低液限细粒粘土。 由表2 7 可知，该粘土的各项技术指标均已达到公路路面基层施工技术规范 ( J T J 0 3 4 - 2 0 0 0 ) 对土的要求，可以用于石灰稳定土。 2 1 4 建筑废弃物

45、再生料 对于无机混合料而言，由于基体相的强度相对较低，因此充分发挥骨料对整体强 度的贡献显得尤为重要。在无机混合料中，骨料颗粒间的摩擦作用和嵌锁作用形成了 无机混合料的骨架。摩擦作用本身与外界作用所产生的应力以及颗粒接触面上所能达 到的摩擦力有关。应力与骨料的密实度和骨料所处的位置有关，而骨料的密实度则与 颗粒的级配和形状有关。颗粒接触面上所能达到的摩擦力与颗粒的强度和颗粒表面的 纹理有关。一般来说，具有良好级配的骨料与适当比例的基体在最佳含水量状态下经 混合形成的混合料，通过机械压实、养生后可以得到性能优良的无机混合料稳定基层。 试验采用南京都市废弃物综合利用开发有限公司提供的房渣土再生料(

46、 R e c y c l e d A g g r e g a t eo fB u i l d i n gW a s t e ，简称：B R A ) ，主要由碎砖、砂浆块以及混凝土块和 石粉组成，见图2 2 ；废弃混凝土再生料( R e e y c l e e lA g g r e g a t eo fS m p p e c lC o n c r e t e ， 简称：C R A ) ，主要由废桩头进行破碎后的混凝土块组成，见图2 3 。按照公路工程 集料试验规程1 4 7 ( J T GE 4 2 2 0 0 5 ) 对再生料中的粗、细骨料分别进行含水率、吸水 率、堆积密度、表观密度等物理性能

47、的测定，并对混合料进行水洗法筛分试验，结果 分别见表2 8 、2 9 、2 1 0 。 1 4 翌塑盔竺堡圭堂垡堡兰 图2 2 房渣土再生料 图2 3 废弃混凝土再生料 表2 3 粗骨科( 4 7 5 3 1 5 m ) 的物理性能 再生料含水靴吸水私压碎觚僦龇菱芸篓考譬镒严 B R A5 3 9 8 42 5 6 67 1 6 1 2 5 51 2 4 92 0 6 0 C R A4 65 4 5 2 4 2 2O 6 67 0 3 1 1 5 42 3 5 4 表2 9 细骨料( O 4 7 5 m ) 的物理性能 再生料细度模数含水率，表观密度g ，c m 3 含泥量， B R A 2

48、9 2 6 21 6 6 61 0 6 5 C R A4 0 2 4 71 6 5 4 8 7 5 ( 注：求算细骨料的细度模数采用美m A S T M C l 3 6 ，J 法) 表2 1 0 混合料( 0 3 1 5 m ) 的颗粒级配 通过下列筛孔( m ) 的质量百分率( ) 再生科一 0 0 7 5 0 61 1 82 3 64 7 59 5 1 93 1 ，5 B R A C R A N A 6 8 1 9 22 5 93 7 8 4 9 66 3 58 0 5 1 0 0 5 6 4 2 1 3 I 1 4 6 2 1 6 2 0 7 2 9 7 2 8 7 4 8 1 4 0 2 6 1 0 6 2 4 8 1 6 8 3 7 1 0 0 1 0 0 规范要求 O 76 2 0 1 0 2 71 8 3 83 0 5 05 2 7 08 1 9 8 1 0 0 ( 注：B R A t 七倒为细骨料；租骨料= 4 ：6 ；c g A l ；匕例为细骨科；粗骨料= 6 ：4 ；N A 比例为细骨科：瓜子片：中 石子= l ；I ；I ) 试验结果表明房渣土再生料和废弃混凝土再生骨料的颗粒级配符合公路路面基 层施工技术规范( J T J 0 3 4 - 2 0 0