本文是一篇土木工程论文，本文中的研究内容主要是针对内蒙古自治区包头地区再生砖混集料应用于水泥稳定基层的试验研究，所得结论具有一定局限性。
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
建筑废弃物是指老旧建筑物以及道路桥梁等构造物在改造拆除的过程中产生的固废[1]。如图1.1所示，随着我国城市化进程的加快以及老旧小区改造工程的推进，城市中产生了大量建筑废弃物，我国每年建筑拆除所产生的建筑废弃物总量就已经超过了2亿吨，且新建建筑物所产生的建筑废弃物总量也超过了1亿吨，这3亿吨的建筑废弃物占据了我国城市废弃物总量的40%[2]。而目前我国对于建筑废弃物的处理方式仍然以回填及堆放为主，废弃物回收率不到5%，暂时缺乏大规模再次利用的途径，虽然可以破碎后重新制砖或制备低标号透水混凝土，但是整体资源利用率偏低，经调查统计其利用率不足10%[3]，给环境治理带来了很大挑战[4~6]。
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同时，大量的沙石等不可再生资源由于城市化需求及基础设施建设处于长期的粗放型开发而快速消耗，导致我国自然资源严重短缺[7,8]。为了满足建设需求，我国混凝土总产量已经突破30亿立方米，仅拌合混凝土所需砂石年使用量就接近60亿吨[9]。与此同时我国每年公路里程都不断增加，图1.2为全国公路总里程，铺设公路使得砂石资源消耗量巨大，砂石需求量超过10亿吨[10]，开采速率远远超过建筑废弃物资源化利用率[11]，由此可见将建筑废弃物资源化利用刻不容缓。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 再生砖混集料研究现状
砖混再生集料相较于再生混凝土集料成分更为复杂，导致两类集料之间的性能存在明显差异。这主要是由于砖混集料中随着粘土砖块含量的升高，其表观密度和堆积密度减小，吸水率与压碎值逐渐增大[17~20]，导致砖混再生混凝土的力学性能显著降低[21~23]，并且影响效果随着粘土砖块掺量的升高而增大。但也有研究指出，当再生集料部分替代天然集料时，混凝土立方体抗压强度呈现下降幅度较小甚至出现略微增大的现象。有学者将该取代率称“最优取代率”。
张志权和刘云霄[24]将砖集料应用于透水混凝土中，通过研究发现：当砖集料的体积百分比不超过40%时，再生透水混凝土的透水性、力学性能及耐久性能并不会有大幅度的下降。刘超等[25]以再生砖集料次轻混凝土为研究对象，试验结果表明：再生粘土砖集料制备的次轻混凝土28 d抗压强度可达36 MPa，干密度不大于2 200 kg/m3，能够减轻自重8%-16%，证明使用再生粘土砖集料制备次轻混凝土具有良好的经济性和广阔的工程应用前景。 González S J等[26]从试验中得出结论：随着混凝土中再生砖集料掺量的提高，混凝土密度也随之降低，抗压强度随着掺量的增加呈现缓慢的线性下降，当再生砖集料掺量100%时，抗压强度仅下降28%，但弹性模量却下降60%，最终认为35%再生砖集料掺量是较为合适的。
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2 原材料材性试验
2.1 其他材料性能
2.1.1 水泥
为了更好地对砖混再生水稳材料的配合比设计进行研究，本章对各项原材料性能进行试验，由于再生砖混集料成分较为复杂，若将其利用在水泥稳定碎石基层需要对再生集料的外观特征、粒径组成进行评价，并通过相关物理力学试验对其表观密度、压碎值、吸水率等材料性能评价指标进行研究，获得再生砖混集料的基本性能参数，为接下来研究再生砖混集料在公路工程中的应用提供理论基础。
水泥采用内蒙古蒙西牌P·O42.5级水泥，其详细性能指标见表2.1。
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2.2 再生砖混集料的来源与分类
2.2.1 集料来源
建筑废弃物主要来源于旧建筑拆除，这些建筑垃圾有着数量巨大，分布相对集中，垃圾中各类组成成分复杂等特点。其原因是各种建筑物所用建筑材料不一样，国内房屋结构主要分为砖木结构、砖混结构以及钢筋混凝土结构，各类房屋结构中使用的集料比例各不相同，例如砖混结构中砖集料与混凝土集料比例更大。北方城市大多拆除建筑为砖木结构或砖混结构，而南方新型城市多见钢筋混凝土结构，所以应确定每批集料中各类建筑废弃物成分含量以便更高效的投入使用。
通过对国内外现有研究总结发现砖混集料的利用方式大致分为以下几类，第一类方式是直接利用砖混集料应用于水泥稳定碎石基层中，重点考虑水泥掺量、集配类型等因素对水稳材料各项性能的影响，弱化砖集料在砖混集料中比例大小对再生水稳材料各项性能的影响。第二类方式是分别制备混凝土集料以及砖集料，按照配合比需要制备再生水稳材料，这类方法虽然较好地控制了水稳材料中砖集料的占比，但实际上砖混集料中成分更为复杂，可能会同实际工程应用产生误差。
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4 粉煤灰对砖混再生水稳材料力学性能影响 .............................. 22
3.1 外掺粉煤灰后再生水稳材料击实曲线 ......................... 23
3.2 无侧限抗压强度试验 ...................... 24
4 不同因素对砖混再生水稳材料力学性能影响 ......................... 33
4.1 不同因素下再生水稳材料击实曲线 ............................. 34
4.2 无侧限抗压强度试验 .................. 36
5 固化剂对砖混再生水稳材料力学性能影响及配合比优化 .............. 59
5.1 掺固化剂后再生水稳材料 7d无侧限抗压强度 ......................... 59
5.2 固化剂组砖混再生水稳材料无侧限抗压强度预测 .................... 61
5 固化剂对砖混再生水稳材料力学性能影响及配合比优化
5.1 掺固化剂后再生水稳材料7 d无侧限抗压强度
不同配合比下固化剂组砖混再生水稳材料的7 d无侧限抗压强度如表5.2、5.3所示。
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图5.1、图5.2为不同配合比下固化剂组砖混再生水稳材料的7 d无侧限抗压强度图，观察图中强度变化可知，3%、5%水泥掺量下，固化剂组再生砖混水稳材料7 d无侧限抗压强度变化规律与普通组相似，均随着再生砖集料掺量的升高呈先增大后减小的规律。当再生砖集料掺量为50%时，水稳材料的7 d无侧限抗压强度达到峰值；水泥掺量越高，固化剂对再生水稳材料无侧限抗压强度增强效果越明显。添加固化剂后3%、5%水泥掺量砖混再生水稳材料的7 d无侧限抗压强度平均提高9.0%、11.0%；再生砖集料掺量越高，固化剂对再生水稳材料无侧限抗压强度增强效果先升高后降低。以3%水泥掺量固化剂组无侧限抗压强度为例，G0组、G25组、G50组、G75组、G100组分别高于普通组6.2%、9.0%、13.5%、8.3%、8.6%。
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6 结论与展望
6.1 结论
本文对再生砖混集料应用于水泥稳定碎石材料的配合比设计进行研究，主要结论如下：
（1）再生砖混集料成分复杂，主要成分为混凝土、砖块、旧砂浆等，由于自身硬度不同，各类成分在集料中的粒径分布区间也各不相同。材性试验中再生砖集料较再生混凝土集料密度更低，但吸水率、针片状含量及压碎值均高于混凝土集料。
（2）外掺粉煤灰可以增强砖混再生水稳材料的各项力学性能。试验结果表明随着粉煤灰外掺量的升高，砖混再生水泥稳定材料的7 d无侧限抗压强度和劈裂强度呈先增大后减小的规律，且最优外掺量为10%。
（3）试验发现砖混再生水稳材料的7 d 无侧限抗压强度随着再生砖集料掺量的升高而呈先增大后减小的规律，当再生砖集料掺量为50%时，再生水稳材料的无侧限抗压强度达到峰值。
（4）砖混再生水稳材料的7 d劈裂强度及90 d抗压回弹模量随再生砖集料掺量的升高而降低。试验表明提高水泥掺量可以明显降低砖集料掺量升高后水稳材料劈裂强度的下降幅度。
（5）固化剂可以增强砖混再生水稳材料的无侧限抗压强度，加入固化剂后再生水稳材料各项力学性能变化规律基本与普通组相似，验证了普通组试验数据的可靠性。此外水泥掺量越高，固化剂对再生水稳材料7 d无侧限抗压强度增强效果越明显。
（6）固化剂对再生水稳材料无侧限抗压强度的增幅随再生砖集料掺量的升高呈先增大后减小的规律，增幅效果随着养护龄期的增长而降低，养护90 d后固化剂组无侧限抗压强度较普通组无明显增长。
（7）配合比设计中发现砖混再生水稳材料并不适用于高速公路、一级公路的特重交通，其余交通公路是否可以适用仍应进行大量的室外试验进行验证；砖混再生水稳材料加入固化剂后可以提高无侧限抗压强度，所以在实际工程中，当水泥掺量过高时可以选择添加固化剂来解决此类问题。
参考文献（略）