【课题名称】
废混凝土等建筑废物的资源化利用——在道路施工中的再利用
【实验背景】
建筑废物也叫做建筑垃圾，是指建设、施工单位或个人队各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生得渣土、弃土、弃料、余泥及其他废弃物。主要成分是混凝土、石灰、砂石、渣土等，不存在“二次污染”的问题，比较利于处理；但是建筑垃圾中的建筑用胶、涂料、油漆不仅是难以生物降解的高分子聚合物材料，还含有有害的重金属元素。这些废弃物如果处理不当会直接危害到周边居民的生活。
目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%-40%。以500-600吨/万平方米的标准推算，到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿平方米，新产生的建筑垃圾将是一个令人震撼的数字。然而，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。另外还造成了资源的浪费。如何处理和排放建筑垃圾，已经成为建筑施工企业和环境保护部门面临的一道难题。
建筑垃圾中的许多废弃物经分拣、剔除或粉碎后，大多可以作为再生资源重新利用如：废钢筋、废铁丝、废电线和各种废钢配件等金属，经分拣、集中、重新回炉后，可以再加工制造成各种规格的钢材；废竹木材则可以用于制造人造木材；砖、石、混凝土等废料经粉碎后，可以代砂，用于砌筑砂浆、抹灰砂浆、打混凝土垫层等，还可以用于制作砌块、铺道砖、花格砖等建材制品。
由于建筑垃圾中废混凝土占70%，因此，我们对废混凝土的再利用进行了综合考虑，决定通过多方面的综合实验验证废混凝土在道路施工中的应用。
【研究目标与研究内容】
研究目标：
通过查找道路基层所要求混凝土的各项性能指标制定设计强度，由设计强度为标准进行计算得出混凝土、砂石等的配比，然后制定严密的实验方案，使用适当的试验方法方式将废弃混凝土作为粗集料，进行试验。
通过多次试验对比，得出最佳配比，最后进行性能校核，看是否满足道路基层性能的要求。最后通过合理性，经济性，废物资源化等方面的综合考虑，论证其可行性。
研究内容：
采集多组原料，分别采用不同配比的废混凝土块（粒）、废砖进行试验，对做成的混凝土块进行强度等性能测定，通过比较得出最佳配比。
【理论依据】
根据调查，发达国家或地区建筑废弃物回收率较高，一般可达到50%，甚至可以达到80%（如中国香港地区）。为了积极支持建筑废弃物回收利用，各国相继制订了一系列法律法规、政策规章：日本1977年的《再生骨料和再生骨料混凝土使用规范》、1991年的《资源重新利用促进法》，要求尽可能不从施工现场排出建筑垃圾，建筑垃圾要尽可能重新利用，对于重新利用有困难的则适当予以处理；荷兰政府希望将建筑废弃物循环利用率由目前的70%增加到90%，政府通过立法，建立限制废弃物的倾倒处理、强制再循环利用的质量控制制度；再生混凝土在德国主要用于公路工程，1998年德国钢筋混凝土委员会提出“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”，德国Lower Saxong的一条双层公路采用了再生骨料混凝土。
我国于1995年11月通过了《城市固体垃圾处理法》，国内目前建筑废弃物主要消纳途径是：拆迁→运输→中转场地、再运输→回填、或运输→填埋处置场；建筑废弃物主要用途是：回填标高、围海造田、堆山造景。建筑废弃物回收利用率较低，绝大部分未经任何处治便被建设单位外运，采用露天堆放或自然填埋的方式处理，占用大量土地并需支付征用土地、垃圾清运等费用；同时，建筑废弃物在清运、堆放过程中的粉尘、灰沙飞扬等又严重污染环境。近几年，我国政府开始对建筑废弃物循环利用高度重视，上海、武汉等地的一些建筑企业在建筑废弃物回收利用方面也曾作过一些有益尝试，但目前在国内建筑废弃物还未能达到产业化。
根据建筑废弃物和工程渣土申报统计，目前建筑物解体时钢筋与混凝土的分离技术，破碎后的混凝土中原有的骨料和硬化砂浆块的分离技术。如果原混凝土的强度较高，则其中的骨料和水泥砂浆块可以同时破碎作为再生骨料。再生骨料替代率控制在30%以下，则混凝土的性能没有明显降低。如何提高再生骨料混凝土的性能，还有待进一步研究。
在安德门外的南京都市废弃物综合利用开发公司进行了道路工程试验，据技术人员介绍，他们首先把运来的废弃混凝土进行破碎，然后将不同粒级的混凝土快按比例混配，再加上石灰、粉煤灰和特种添加剂，生产“二灰结石”，用这种材料作为道路“基层”完全可以满足道路承载能力的需求。
所以，利用废弃的混凝土来应用于道路施工具有很大的潜力。
【研究步骤】
1）、收集资料，了解废混凝土的特性、数量等信息，并进行实际考查。
2）、制定实验方案，实验步骤，并确定实验数据的处理等细节。
3）、进行试验，同时对实验进行改进。
4）、对实验结果进行分析，并得出结论。
【数据整理】
目标道路选为：轻度交通道路，贫混凝土基层，采用Ⅲ级碎石、碎卵石和卵石技术指标。
贫混凝土集料公称最大粒径不宜大于31.5mm，水泥用量不得少于170kg/m3，28d弯拉强度标准值宜控制在1.0~1.8Mpa 范围内。碾压混凝土集料公称最大粒径不
得大于26.5mm。
水泥选用：选用32.5级或者42.5级的普通硅酸盐水泥或者矿渣硅酸盐、火山灰硅酸盐水泥。
细集料：部分采用小颗粒的混凝土颗粒，大部分采用质地坚硬、细度模数在2.5以上、符合级配规定的洁净粗砂、中砂。
交通情况 中、轻交通
龄期 7d
抗压强度（MPa） 2.5~3
抗弯拉强度（MPa） 1.0~1.8
路基的基本要求是密室、均匀、稳定，使路基在环境荷载作用下产生不均匀变形微笑。
基层厚度：通过查阅资料，运用混凝土块来作为粗集料的基层厚度应在150~200mm。
配料允许偏差：2%
粗集料粒径：作为粗集料的最大粒径≤37.5mm；
压碎值：次干路的基层压碎值＜25%
粗集料应为多棱角块体，软弱颗粒含量小于5%；扁平细长碎石含量应小于20%.
颗粒最大粒径不超过基层厚度的1/3，
通过0.074mm筛孔的细粒含量不超过15%，
塑性指数不大于6，液限不大于25。
【实验方法】
实验目的
1、通过不同的配比制成不同的混凝土块。
2、研究不同配比的再生混凝土的强度。
3、研究利用废旧混凝土当粗骨料来制作再生混凝土的最佳配比。
实验材料及设备
材料：废弃混凝土块；水泥；自来水；洁净的粗砂、中砂；石砾等。
设备：颚式破碎机（粗碎、细碎）；筛选机；模具（100×100×100mm）；称与天平；量筒；搅拌棍；磁选设备等。
实验步骤
1）、计算配比，包括水灰比，水泥、砂、石砾、废弃混凝土块的比重，并列出两组对比试验。
2）、称量下表所要求的废旧混凝土块，取出塑料，木材等杂质。按照三组要求的重量分别放入粗碎破碎机进行粗碎，将破碎后的土块进行收集，并筛选混凝土块粒径大于100mm的土块。将筛选的大粒径混凝土块放入细碎破碎机，最终破碎为粒径≤37.5mm的混凝土块。
3）、对所有混凝土块及粗骨料进行磁选，并称量。
4）、分别取三组所需的水泥、砂、石砾、混凝土块，用量筒量取定量的自来水，搅拌至均匀，注入三个模具（200×200×200mm）内。成型。
5）、分别对三组实验混凝土块进行强度等特性检验。
抗压强度测试：
1．计算试件的受压面积A(mm2)
2． 将试件安放在压力机的下泵压板上均匀加荷（以三个试件为一组）
加荷速度： 因 低于C30所以为0.3～0.5 Mpa/s
3．计算试件的抗压强度：fcc=P/A
以上试件的算术平均值作为改组试件的抗压强度值
4．矫正：三个测定值中的最大或最小值，如有一个与中间值超过15%左右，则把最大值及最小值舍去，取中间值作为抗压强度值；如果两个测定值与中间值的差值均超过中间值的15%，则此组试验无效。
6）、养护：1.应在浇筑完毕后的12h以内对砌体加以覆盖并保湿养护；
2.砌体浇水养护的时间:7D
3.浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态;砌体养护用水应与拌制用水相同；
4.采用塑料布覆盖养护的砌体,其敞露的全部表面应覆盖严密,并应保持塑料布内有凝结水；
5.砌体强度达到1.2N/㎜2前,不得在其上踩踏或安装模板及支架.（注: 1.当日平均气温低于5℃时,不得浇水；
2.采用阿嚏品种水泥时,砌体的养护时间应根据所采用水泥的技术性能确定；
3.砌体表面不便浇水或使用塑料布是,宜涂刷养护剂；）
7）、针对实验，并根据实验结果制定细分的后续实验。
【成果形式】
【课题研究的组织机构和人员分工】
指导老师：刘心中
具体分工：资料收集 ：图书馆资料查询 林晓栋 陈加杰
网络资源查询 蔡文彬 华林香 于 跃
资料整理 ：林晓栋 陈加杰
校 对 ：于 跃 华林香
实验取材 ：
实 验 ：
结果处理 ：
分析结论 ：