道路基層水泥穩(wěn)定碎石材料的再生利用

張子太

摘? ? 要：現(xiàn)代社會發(fā)展比較快速，對道路的質(zhì)量要求也是非常高，在基層水泥穩(wěn)定碎石材料是道路施工中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，水泥穩(wěn)定碎石的再生利用能夠有效的提高材料的使用頻率，減少原材料成本的支出，從而降低整體工程的造價(jià);同時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石材料的使用還能夠保護(hù)施工周邊的環(huán)境，提高生態(tài)保護(hù)力度。

關(guān)鍵詞：道路基層;水泥穩(wěn)定;碎石材料;再生利用

1? 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層是一種半剛性的基層材料，具有整體性好、強(qiáng)度高、透水性小的特點(diǎn)，水泥穩(wěn)定碎石道路基層材料的再生利用可以節(jié)約大量的材料，節(jié)省工程投資，保護(hù)環(huán)境，減少新材料的開采，避免水土流失，梳理良好的社會形象，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。高等級公路主要有瀝青路面和混凝土路面兩大類，目前我國高等級公路路面材料的再生技術(shù)已經(jīng)相對完善，形成了系統(tǒng)的再生工藝，但由于基層材料的使用壽命較長，進(jìn)入大修期較晚，所以對基層材料的再生利用沒有引起足夠的重視。

2? 水泥穩(wěn)定碎石的組成結(jié)構(gòu)

混合料的結(jié)構(gòu)是指組成材料之間相互作用特點(diǎn)，顆粒的相對分布、相互聯(lián)系的狀況。水泥穩(wěn)定碎石的路用性能和其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有很大關(guān)系，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能反映出混合料的受力特性，當(dāng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)變化時(shí)，混合料的力學(xué)特性也會相應(yīng)發(fā)生變化。其結(jié)構(gòu)可以分為以下三種。懸浮密室結(jié)構(gòu)，通常采用連續(xù)密級配，細(xì)骨料較多，粗骨料之間接觸少，不能形成骨架，懸浮在細(xì)顆粒之間，具有較高的粘結(jié)力，摩擦角下，強(qiáng)度主要有粘結(jié)力控制，外部荷載作用下容易發(fā)生破壞。骨架空隙結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中粗骨料較多，細(xì)骨料較少，體內(nèi)空隙大，具有較大的摩阻力，粘結(jié)力較小，強(qiáng)度主要有摩阻力確定，基層受材料性質(zhì)的影響較小，抗收縮能力強(qiáng)，耐久性不好。骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)綜合另外兩種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在粗骨料形成的骨架中填充細(xì)骨料，具有較好的粘結(jié)力和摩阻力，力學(xué)性能、抗收縮性、抗裂性、抗沖刷性和疲勞性能較好。

3? 基層舊水泥穩(wěn)定碎石材料性能分析

3.1? 基層水泥穩(wěn)定碎石碎石廢料特點(diǎn)

在道路基層是施工的過程中，其廢舊物料與新物料一定存在很大的不同，其中廢舊物料因?yàn)槠湟呀?jīng)被使用過，所以其吸水性能比較好，在與其它材料進(jìn)行配合比的情況下，使用的水灰比例會相對的縮小，這樣能夠強(qiáng)化道路基層的強(qiáng)度。同時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石材料在施工中所包裹的砂漿表面會出現(xiàn)很多細(xì)微的小空隙，這樣有利于水泥砂漿的滲入，從而強(qiáng)化整體基層路面的穩(wěn)定和粘結(jié)力。

3.2? 再生骨料的性質(zhì)特點(diǎn)及級配驗(yàn)證

再生骨料的性質(zhì)特點(diǎn)如下：因再生骨料都是水泥砂漿所混合石子在外面進(jìn)行包裹，其外面水泥砂漿石子的包裹程度和數(shù)量與其強(qiáng)度有著非常大關(guān)系，在外面包裹的水泥含量越高，其骨料的粘附性就會越高。再者，針對再生輔料的等級驗(yàn)證，則需要利用國家標(biāo)準(zhǔn)的方形篩進(jìn)行篩取，根據(jù)篩取的情況進(jìn)行分類和承重，因再生骨料都是通過技術(shù)將廢料進(jìn)行破碎后形成包裹水泥砂漿的石屑，在破碎的過程中，表面包裹的程度存在很大的差異性，粗骨料和石屑中，產(chǎn)生的新茬的數(shù)量能夠達(dá)到破碎總量的35%左右，新茬也是被包裹著。所以，再生骨料中多為表面比較粗糙，棱角比較多的材料。由于再生骨料的特性，異常與新材料，其擁有新材料沒有的性質(zhì)，所以水泥穩(wěn)定碎石材料在一定的條件下，更加適合用于道路基層施工，施工單位完全可以利用舊材料和廢棄的材料作為基層材料進(jìn)行鋪設(shè)。

3.3? 再生骨料對再生水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度機(jī)理分析

水泥穩(wěn)定碎石材料在成型的過程中，讓水泥穩(wěn)定碎石材料能夠強(qiáng)度更好，剛度達(dá)標(biāo)，就需要利用固相、液相、氣相共同作用與水泥穩(wěn)定碎石材料。其中決定強(qiáng)度受到因素主要是混合料中相互之間的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力，其相互的作用形成了水泥穩(wěn)定碎石材料的強(qiáng)度?；旌喜牧现械恼辰Y(jié)力與水泥的砂漿和細(xì)骨料有關(guān)，他們的成分和配量直接決定了混合料的粘結(jié)力。但是這種混合料與強(qiáng)度的關(guān)系并不大?；旌喜牧现械膬?nèi)摩阻力，則是與骨料材料中的顆粒細(xì)致程度有關(guān)。水泥穩(wěn)定碎石材料的強(qiáng)度則是由另外三種材料決定的，水泥砂漿、骨料、骨料和砂漿的界面，三方面決定的，因再生骨料的形態(tài)比較粗糙，所以其吸水率要比正常的骨料吸水率高出很多，是其在攪拌的過程中，能夠稀釋一定的水分，從而降低水泥穩(wěn)定碎石材料中的水灰比例，在這樣的作用下，提高了水泥穩(wěn)定碎石材料的穩(wěn)定強(qiáng)度。

4? 再生水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)及性能分析

4.1? 級配理論綜述及組細(xì)骨料的級配特點(diǎn)

良好的級配狀態(tài)是在最小孔隙率的情況下保證骨料之間處于緊密的狀態(tài)，最大限度的發(fā)揮其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度效應(yīng)，常用的級配有連續(xù)級配和間斷級配兩種。連續(xù)級配是不同粒徑的粒料按照一定的比例組成，級配曲線平順光滑，又可以分為連續(xù)密級配和連續(xù)開級配。間斷級配則是去除幾個(gè)分級，形成不連續(xù)的混合料。常用的級配理論有最大密度曲線理論和粒子干涉理論。骨料由于粒徑不同會引起混合料之間的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力的不同，從而影響水泥穩(wěn)定碎石混合料的強(qiáng)度，將骨料分為粗骨料和細(xì)骨料可以較好的對骨料質(zhì)量進(jìn)行控制，有利于分析混合料的結(jié)構(gòu)。粗骨料的作用是形成排列緊密的多級空間骨架結(jié)構(gòu)，細(xì)骨料的功能為填充粗骨料的空隙，穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)，并影響混合料成型后的強(qiáng)度和收縮性。

4.2? 混合料的配合比設(shè)計(jì)

混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)級配標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，但實(shí)際工程使用和理論計(jì)算存在一定的差異性，計(jì)算得到的級配范圍有時(shí)不能應(yīng)用于所有的篩孔，實(shí)際施工時(shí)也會根據(jù)公路不同部位，通過試驗(yàn)做出相應(yīng)的調(diào)整。最佳混合料配合比除了要求水泥穩(wěn)定碎石中的粗骨料能夠緊密排列，還要求密室的水泥砂漿將整個(gè)骨架粘結(jié)成整體，配合比設(shè)計(jì)時(shí)要使粗骨料、細(xì)骨料、水泥和水按照最佳的比例摻合。

4.3? 再生混合料的性能分析

穩(wěn)定性能分析，再生材料的穩(wěn)定性包括抗凍性能和抗沖刷性能?；鶎硬牧蠟榭障恫牧希趦鋈谘h(huán)作用下，內(nèi)部的空隙水會凍脹產(chǎn)生附加應(yīng)力對空隙壁造成壓力，這種壓力的大小還和水的流動距離，凍結(jié)速度等有關(guān)。溶液部分結(jié)冰時(shí)還會引起一定的滲透壓力，從而造成基層的破壞。水泥穩(wěn)定碎石再利用后不僅受到靜態(tài)水的作用，同時(shí)受流動水的影響，當(dāng)進(jìn)入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水不能及時(shí)排除時(shí)，就會造成基層材料的膨脹，在荷載的作用下形成很大的動水壓力，對基層材料造成沖刷破壞?？故湛s性能，收縮性能包括溫度收縮和干濕收縮。在溫度變化時(shí)，混合料的之間的熱脹冷縮性能不同，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，表現(xiàn)在固相顆粒之間相互牽制和制約，溫縮性能和時(shí)間有一定的關(guān)系，找出規(guī)律能夠更好的養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)其使用性能。干縮性能是由于混合料體內(nèi)水分的減少，在毛細(xì)管張力、吸附水和分子之間的作用力、層間水的作用下產(chǎn)生的。力學(xué)性能分析，不同水泥含量的水泥穩(wěn)定碎石其強(qiáng)度隨著齡期的增加而增長，水泥含量越高，抗壓強(qiáng)度越高?；貜椖Ａ康脑鲩L規(guī)律和強(qiáng)度的增長規(guī)律基本一致，取決于原材料本身的模量和組成結(jié)構(gòu)形式等，在初期由于膠結(jié)材料沒有形成較高的強(qiáng)度，回彈模量主要由材料組成結(jié)構(gòu)和原材料本身模量決定，隨著反應(yīng)進(jìn)行，顆粒之間的粘結(jié)連接不斷增強(qiáng)，回彈模量也相應(yīng)增大。

5? 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石材料的再生使用已經(jīng)成為各個(gè)施工單位在基層道路施工中的主要工藝，這種方式能夠有效的利用廢舊材料，提高材料的使用頻率，同時(shí)能夠改善周邊環(huán)境，不在為施工廢料無法處理而擔(dān)心。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉庭英.探討市政道路水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量管理[J].江西建材，2017（14）：138～139.

[2] 何敏杰，錢炯.芻議市政道路水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（15）：248.