摘 要

渣土混合料由建筑废渣和黏土按一定比例混合而成，可用作建筑工程的回填材料，具有较高的经济效益和环保意义。但是建筑渣料在实际工程应用中会发生显著的颗粒破碎，从而影响渣土混合料的压实性能。本文对国内外建筑渣土和颗粒破碎研究情况进行总结性论述，并在颗粒破碎度量指标的选取和影响渣土混合料破碎的因素这两方面进行重点研究。

本文首先获取供试土料的组分及物理特性，对原始建筑渣料进行实地调研并取样，经过成分分析和颗粒组分分析之后，确定原始渣料不适用于试验，因此从河南郑州获取符合试验条件要求的级配渣料。将供试土料和级配渣料按要求混合之后得到渣土混合料，对渣土混合料开展一系列以重型击实为主的土工试验，并利用湿筛法获得击实后的渣料级配曲线。基于级配曲线，使用不同的颗粒破碎指标进行破碎率的计算。取得的主要成果如下：

（1）分析比较各个不同的颗粒破碎指标，发现单粒径指标在使用过程中偶然性过大，计算所得破碎率存在较大偏差，不建议用来表征颗粒破碎。多粒径指标相较单粒径指标整体性更好，其中相对破碎率指标由于能结合颗粒级配曲线的整体变化趋势，表征结果与实际符合程度最高。

（2）建立在相对破碎率上的颗粒破碎特性分析发现，渣料破碎程度随着掺渣量的增大而加剧，初始级配均匀的渣料比非均匀级配的渣料破碎更显著，颗粒破碎随着粒径增大而加剧。并结合土的骨架结构形式对颗粒破碎作出解释。

关键词：建筑废渣；渣土混合料；颗粒破碎；相对破碎指标

Abstract

The slag-clay mixtures made of construction waste slag mixed with certain proportion clay can effectively make use of the waste slag. The mixture itself can be used as backfill materials , which has a significant effect on social economy and environment. However, the slag-clay mixture has been observed to undergo significant particle breakage when compacted in practical engineering, and thus affects the compaction properties of the mixture. Based on the summary of the previous literature about the construction waste situation and particle crushing ，an investigation was made into the selection of breakage indices and the factors affecting the particle crushing.

The composition and physical properties of the testing clay are obtained first, then make a in-situ investigation into the original construction waste slag . Based on the composition and the gradation analysis of original slag samples, original construction waste slag is not advised to be used as testing slag, and qualified testing slag is found in Zhengzhou, Henan. A series of geotechnical tests especially compaction tests are conducted on slag-clay mixtures, and wet-sieving method was carried out to obtain the size gradation curve of slag after compaction. Different particle breakage indices are used to calculate the degree of particle crushing. And the results are as follows:

(1) The analysis of different breakage indices shows that the single-grained indices are not advised to be used as breakage indices, since they will be easily affected by accidental change in the curve and result in great inaccuracy. Multiple-grained indices are much more preferable compared with the single-grained indices but still has limitations. The relative breakage index takes into account the overall change of size gradation curve and can be used as the particle breakage index to quantify the particle breakage.

(2) The results of particle breakage show that the relative breakage of slag particles increases with slag content during the compaction. The relative breakage is greater for uniformly graded than for well-graded slag, and greater breakage can be observed in larger size slag. The compaction properties of slag-clay mixtures are explained by linking the structural response of slag-clay mixtures with the slag content and behavior of particle breakage.

Key Words: construction waste slag; slag-clay mixtures; particle breakage；relative breakage index

目 录

摘 要 I

目 录 I

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状分析 2

1.2.1建筑渣土的研究现状分析 2

1.2.2颗粒破碎的研究现状分析 2

1.3研究内容和拟解决的关键问题 6

1.4研究创新点 7

1.5 论文进度安排 7

1.6 论文技术路线 8

第2章 渣土混合料试样制备与试验方法 9

2.1 前言 9

2.2 供试土料 9

2.3 原始渣料 9

2.4 级配渣料 12

2.5 渣土混合料 16

2.5.1建筑渣料掺渣量影响 16

2.5.2建筑渣料初始级配影响 16

2.6 重型击实试验 16

第3章 渣土混合料的最优掺渣量 20

3.1 前言 20

3.2 渣土混合料的击实曲线 20

3.3 渣土混合料的最优掺渣量 21

第4章 渣土混合料的颗粒破碎特性 24

4.1 前言 24

4.2 建筑渣料掺渣量对颗粒破碎的影响 24

4.2.1 不同度量指标计算的颗粒破碎率 24

4.2.2颗粒破碎度量指标与掺渣量之间的关系 25

4.2.3破碎率增长的解释 28

4.3 建筑渣料初始级配对颗粒破碎的影响 29

4.3.1 不同度量指标计算的颗粒破碎率 29

4.3.2针对破碎率的解释 30

第5章 结论 32

5.1结论 32

参考文献 33

致 谢 36

本科生期间主持的科研项目和发表的学术论文 37

一、主持的科研项目 37

二、发表的学术论文 37

三、成果获奖 37

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

近年来，中国高速发展的经济加快了城市化进程，为满足人口居住要求，相应的城市建设速度也大幅提升，由此产生了数目庞大的建筑废渣，在城市垃圾总量中的占比高达40%。这些建筑废渣中的绝大部分在没有经过处理的情况下，便被随意弃置堆放在城市道路边上，或者运往郊外的某处荒地简易填埋[^[1]]。随意弃置的建筑废渣侵蚀了市民的生活环境，使城市本就匮乏的土地资源更加紧张，很大程度上也影响了城市的市容整洁。向郊外运输的过程不仅耗费了大量的人力财力，并且未对建筑废渣进行有效的回收利用。因此，若能采取一定的方法有效利用建筑废渣，不仅能为城市建设和绿化提供足够的空间，也能够通过将建筑废渣变废为宝获取一定的经济效益，有助于生态环境和社会经济的协调发展。

不少实际工程尝试直接将建筑废渣用于回填，然而建筑废渣的成分很复杂，不同类型的房屋拆迁得到的建筑废渣成分各异，除了有砖块、砌块等建筑材料碎块，还有玻璃、瓷砖、塑料薄膜纸、有机物等各种废物，不能将其单纯视作土壤看待。此外，建筑废渣是由房屋经过简易拆除得到的，破碎不充分，颗粒成分的粒径都较大，棱角分明，颗粒表面较粗糙，细小粒径的颗粒数目也很少。因此，粗大颗粒之间无法紧密连接在一起，形成肉眼可见的孔隙，导致建筑废渣的各项工程特性都很差，已经有许多实际工程验证建筑废渣的路用性能不佳[^[2],[3]]。