再生骨料無機(jī)結(jié)合料路面路用性能探究

洪勇

(如皋市交通運(yùn)輸局，江蘇 如皋 226500）

一、再生骨料關(guān)鍵指標(biāo)分析

再次利用再生碎石和再生磚石材料前，需檢測并分析其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。為確保性能檢測的代表性，應(yīng)從處置過后的建筑廢棄物中選取具有代表性的樣本進(jìn)行檢測。首先依據(jù)集料試驗(yàn)規(guī)程，檢測各組再生廢棄物的顆粒級配，檢測結(jié)果如表1所示。若再生廢棄物的顆粒級配范圍，滿足相關(guān)規(guī)范對水泥穩(wěn)定碎石材料的級配范圍要求，可應(yīng)用于不同等級公路底基層和基層材料的組成部分。

考慮到再生磚石吸水性相對較大，檢測再生磚石骨料樣本的最大干密度和最佳含水率，最大干密度為1.77g/cm3，對應(yīng)的最佳含水率為14.2%。同時(shí)，通過重型擊實(shí)試驗(yàn)檢測再生磚石樣本的承載比，可得檢測值為83.1%，能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求。

表1 再生廢棄物顆粒級配檢測結(jié)果

表2 壓碎值檢測結(jié)果

分別檢測再生碎石和再生磚石骨料樣本的滲透系數(shù)及吸水率，其滲透系數(shù)分別為0.562m/s和0.663m/s，吸水率分別為7.3%和18.2%，即再生磚石骨料的滲透系數(shù)和吸水率均明顯高于再生碎石骨料，尤其是吸水率可達(dá)2倍以上，這是源于兩類再生骨料中的主要組成部分及硬化混凝土塊含量存在差異。

對兩類再生骨料進(jìn)行壓碎值檢測試驗(yàn)，同時(shí)取常規(guī)天然碎石作為對比組，壓碎值檢測結(jié)果如表2所示。

檢測結(jié)果表明，三類骨料均可應(yīng)用于不同等級公路底基層和基層材料組成部分。此外，天然碎石的壓碎值最小，其次是再生碎石，壓碎值最大的為再生磚石材料。

二、無機(jī)結(jié)合料類型選擇及設(shè)計(jì)分析

（一）無機(jī)結(jié)合料類型選擇

圖1 配合比設(shè)計(jì)流程圖

現(xiàn)有公路半剛性基層無機(jī)結(jié)合料類別主要包括粉煤灰、石灰及水泥等。考慮到再生骨料作為粗骨料的工程特性，且相較于二灰穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)，水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高，能夠較好地彌補(bǔ)再生骨料強(qiáng)度不足的缺陷，因此本文選取水泥作為無機(jī)結(jié)合料制備水泥穩(wěn)定再生碎石和水泥穩(wěn)定再生磚石。

（二）配合比設(shè)計(jì)分析

相較于天然碎石骨料，再生碎石和再生磚石顆粒表面存在較多細(xì)小裂縫。除強(qiáng)度相對較低外，再生骨料中常摻雜一定量的磚瓦碎礫，在嵌擠作用下容易引發(fā)再生骨料的接觸擠壓破壞。因此，考慮選取懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，具體的配合比設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

三、路用性能分析

本文分別設(shè)計(jì)了4.5%、5.0%及5.5%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定再生碎石和水泥穩(wěn)定再生磚石，并制備了5.0%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定碎石作為對照組展開路用性能分析。

（一）擊實(shí)試驗(yàn)分析

按照規(guī)范要求，對制備的3組水泥穩(wěn)定再生碎石、3組水泥穩(wěn)定再生磚石及5.0%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定碎石分別開展擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 擊實(shí)試驗(yàn)檢測結(jié)果

同等水泥摻配比例條件下（5.0%），水泥穩(wěn)定再生碎石的最佳含水率與水泥穩(wěn)定碎石相接近，但其對應(yīng)的最大干密度更高，水泥穩(wěn)定磚石材料的最大干密度則相對更小。水泥穩(wěn)定再生碎石和水泥穩(wěn)定碎石的最佳含水率均明顯小于水泥穩(wěn)定再生磚石材料，這主要是因?yàn)樵偕u石骨料的密度本身相對較小、吸水率較大。

對于水泥穩(wěn)定再生碎石和水泥穩(wěn)定碎石來說，水泥摻配比例的提升，均會導(dǎo)致其最佳含水率值隨之增長。

（二）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分析

抗壓強(qiáng)度是體現(xiàn)路面材料路用性能的重要指標(biāo)，檢測各組試件在7d～180d養(yǎng)護(hù)齡期范圍內(nèi)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，得出的檢測結(jié)果如圖2所示。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩(wěn)定再生碎石材料各組試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨之增長。此外，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長，水泥穩(wěn)定再生碎石材料的強(qiáng)度提升速率先快后慢，即早期強(qiáng)度較高而后期強(qiáng)度增長相對較小。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩(wěn)定再生磚石材料各組試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度無明顯區(qū)別。此外，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長，水泥穩(wěn)定再生磚石材料的強(qiáng)度提升速率也基本保持不變。

圖2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果

圖3 劈裂強(qiáng)度檢測結(jié)果

值得關(guān)注的是，各養(yǎng)護(hù)齡期條件下5.5%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定再生碎石材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值，與對照組5.0%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定碎石材料高度接近，說明水泥結(jié)合料摻加比例的提升，能在很大程度上改善再生碎石骨料與天然骨料間的性能差別。

（三）劈裂強(qiáng)度分析

劈裂強(qiáng)度是評價(jià)路面基層和底基層抗拉強(qiáng)度的主要指標(biāo)，檢測各組試件的劈裂強(qiáng)度，得出的檢測結(jié)果如圖3所示。

同等水泥摻配比例條件下，水泥穩(wěn)定再生碎石的劈裂強(qiáng)度均高于水泥穩(wěn)定再生磚石材料。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩(wěn)定再生碎石和水泥穩(wěn)定再生磚石材料的劈裂強(qiáng)度均呈現(xiàn)出正相關(guān)趨勢，且5.0%～5.5%水泥摻配比例對應(yīng)的各組試件劈裂強(qiáng)度差值均要高于4.5%～5.0%水泥摻配比例對應(yīng)的各組試件劈裂強(qiáng)度差值，即在相同的水泥摻配比例增長量條件下，試件劈裂強(qiáng)度提升量逐漸減小。

此外，與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果相類似，5.5%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定再生碎石材料的劈裂強(qiáng)度值與對照組5.0%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定碎石材料較為接近，進(jìn)一步驗(yàn)證了水泥結(jié)合料的摻加比例提升對再生碎石骨料性能的改善作用。

（四）抗凍性能分析

圖4 凍融殘留強(qiáng)度比檢測結(jié)果

在潮濕環(huán)境下的基層材料應(yīng)具備一定的抗凍性能，因此可通過BDR凍融殘留強(qiáng)度比來評價(jià)兩組再生骨料無機(jī)結(jié)合料的抗凍性能，檢測結(jié)果如圖4所示。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩(wěn)定再生碎石和水泥穩(wěn)定再生磚石材料的劈裂強(qiáng)度均呈現(xiàn)出先提升后下降的趨勢，即5.0%水泥摻配比例的再生骨料無機(jī)結(jié)合料抗凍性能表現(xiàn)最佳。

四、結(jié)語

本文選取再生磚石和再生碎石兩類典型的再生骨料制備無機(jī)結(jié)合料路面材料，測試分析關(guān)鍵指標(biāo)，設(shè)計(jì)了3種水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定再生碎石和水泥穩(wěn)定再生磚石，并制備5.0%水泥摻配比例的水泥穩(wěn)定碎石作為對照組，對包括無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在內(nèi)的多項(xiàng)路用性能進(jìn)行檢測和對比分析，得出結(jié)論如下。

1.再生磚石骨料的滲透系數(shù)和吸水率均明顯高于再生碎石骨料。

2.天然碎石的壓碎值最小，其次是再生碎石，壓碎值最大的為再生磚石材料。

3.水泥結(jié)合料摻加比例的提升能很大程度上改善再生碎石骨料與天然骨料間的性能差別。

4.在相同的水泥摻配比例增長量條件下，試件劈裂強(qiáng)度提升量逐漸減小。