固廢循環(huán)材料鐵路底砟試驗(yàn)性能研究

荊 鵬,周 強(qiáng),宋心彤,井國(guó)慶

(1.北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院,北京 100124； 2.北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,北京 100044)

1 概述

鐵路是國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)保高效的交通工具，在綜合交通體系中占有重要地位，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展有著重要的促進(jìn)作用。從鐵路軌道結(jié)構(gòu)形式來看，分為有砟軌道和無砟軌道兩大類[1]。相比于無砟軌道，有砟軌道具有造價(jià)低廉、易于施工，在不良地質(zhì)條件下、極端氣候條件下適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。另一方面，有砟軌道自身離散性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方便了后期的養(yǎng)護(hù)維修工作，降低了維護(hù)費(fèi)用；而道砟顆粒之間的空隙使得道床具有足夠的排水性能，能夠有效防止道床的板結(jié)以及雨水對(duì)道床結(jié)構(gòu)的腐蝕[2]。因此，從全球范圍來看，有砟軌道在鐵路結(jié)構(gòu)形式中仍然扮演著十分重要的角色，總里程所占比例超過90%。

有砟軌道是指軌下基礎(chǔ)為石質(zhì)散粒道床的軌道，通常也稱為碎石道床軌道[3]。其結(jié)構(gòu)組成包括鋼軌、聯(lián)結(jié)部件、軌枕、碎石道床等，如圖1所示。碎石道床由兩個(gè)顆粒層組成，即道砟層和底砟層，通常由級(jí)配碎石構(gòu)成。道床的主要作用是支撐軌枕，將軌枕上部荷載均勻地傳遞給路基，并保持軌道的幾何形位，同時(shí)便于排水。

圖 1 有砟軌道結(jié)構(gòu)組成

底砟層位于道砟層和路基表層之間，作用主要有防止道砟顆粒與路基土相互侵入，進(jìn)一步均勻地傳遞和分布荷載，防凍保溫及防滲水等[4]。目前，我國(guó)對(duì)于鐵路碎石道床底砟層的技術(shù)要求主要遵循TB/T 2897—1998《鐵路碎石道床底砟》標(biāo)準(zhǔn)。

隨著鐵路的發(fā)展，車輛載荷和列車速度大幅提升，對(duì)有砟軌道的性能提出了更高要求。為保持鐵路的安全性和穩(wěn)定性，需進(jìn)行越來越頻繁的維護(hù)，如搗固和道砟更換。然而，在這些維護(hù)過程中材料和人力的消耗也導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境問題。因此，延長(zhǎng)有砟軌道的使用壽命和使用再生材料的可持續(xù)鐵路軌道系統(tǒng)亟待研究。而天然石料資源的緊缺，導(dǎo)致了鐵路建設(shè)成本的上升，開發(fā)新的鐵路級(jí)配碎石材料迫在眉睫。

此外，隨著我國(guó)近年來城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市結(jié)構(gòu)功能和布局的逐步優(yōu)化，基礎(chǔ)設(shè)施的新建及舊有構(gòu)筑物更新改建，產(chǎn)生了大量建筑垃圾和工業(yè)廢料，對(duì)人們生活環(huán)境及整體行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。因此，對(duì)于建筑垃圾及工業(yè)廢料在建筑領(lǐng)域的綜合利用問題，已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。

再生混凝土骨料是由建筑垃圾中的廢棄混凝土經(jīng)過破碎、篩分、沖洗而制成的，經(jīng)研究其力學(xué)性能接近天然石料，具備良好的應(yīng)用前景。隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，舊房拆遷、新房修建等都會(huì)產(chǎn)生大量建筑垃圾，而其中的固廢循環(huán)材料占了大多數(shù)，然而大部分建筑廢料在沒有重復(fù)利用的情況下，被運(yùn)送到郊區(qū)或城市周邊地區(qū)填埋、堆存，浪費(fèi)土地資源的同時(shí)破壞了大自然環(huán)境。因此，通過對(duì)建筑垃圾中的混凝土塊進(jìn)行破碎再生及利用，對(duì)目前石料資源緊缺及鐵路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

再生磚渣也是可能的普通底砟的替代品。再生磚渣是對(duì)廢磚料進(jìn)行簡(jiǎn)單破碎、篩分制備而成的，其表面粗糙、顆粒棱角多、力學(xué)性能優(yōu)，具備底砟應(yīng)用前景。隨著中國(guó)基建行業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了數(shù)量巨大的磚廢料，磚渣垃圾占到我國(guó)建筑垃圾的40%左右，而目前對(duì)磚廢料的再利用極少，大部分僅是簡(jiǎn)單的填埋或暴露。因此，對(duì)磚渣的再利用不僅可以減緩磚渣垃圾對(duì)環(huán)境的污染，還能解決目前鐵路石料資源緊缺的現(xiàn)狀，具備極佳的經(jīng)濟(jì)效益，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

此外，作為鋼鐵工業(yè)中的副產(chǎn)品，鋼渣已經(jīng)被證明是一種可以用于建筑領(lǐng)域的再生材料。在20世紀(jì)，鋼鐵產(chǎn)量大幅增加，與此同時(shí)， 12%～16%的爐渣被浪費(fèi)[5]，引起了公眾的關(guān)注。鋼渣的再利用可以替代普通混凝土[6]、瀝青混凝土[7]和其他路面材料中的顆粒材料，用于道路基層、底基層和土基[8]。此外，鋼渣具有類似石材的性能，具有高耐磨性[9]，高空隙率，高排水性，以及高抗降解性，甚至更好的聯(lián)鎖性能。因此，鋼渣也可用于鐵路底砟層，且具有巨大的潛力。

由此，對(duì)再生混凝土骨料、再生磚渣和鋼渣進(jìn)行密度試驗(yàn)、洛杉磯磨耗試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)、單體壓碎試驗(yàn)，對(duì)比其與普通底砟的力學(xué)性能差別，分析這3種固廢循環(huán)材料作為底砟的可行性，為緩解鐵路石料資源緊缺及城市建筑垃圾利用等提供了一種新的解決思路。

2 材料和方法

2.1 試驗(yàn)材料

TB/T 2897—1998《鐵路碎石道床底砟》[10]規(guī)定：底砟材料可取自天然砂礫材料，也可由開山塊石或天然卵石、礫石經(jīng)破碎、篩選而成。底砟材料的粒徑級(jí)配應(yīng)符合表1規(guī)定，且0.5 mm篩以下的細(xì)集料中通過0.075 mm篩的顆粒含量應(yīng)≤66%。本研究選用的普通底砟材料為破碎礫石，其級(jí)配符合表1規(guī)定。

表1 底砟粒徑級(jí)配

圖2所示為鋼渣、再生磚渣及再生混凝土骨料。其中，鋼渣是工業(yè)中產(chǎn)生的廢渣，其產(chǎn)生率約為粗鋼產(chǎn)量的8%～15%。鋼渣的主要成分是渣鋼，以及鈣、硅、鎂等的氧化物，其中，CaO含量為40%～60%，SiO2含量為13%～20%。

圖2 鋼渣、再生磚渣、再生混凝土骨料

再生磚渣是對(duì)磚石廢料進(jìn)行破碎、篩選，最終得到的固廢循環(huán)材料。相比于天然骨料，再生磚渣由于含有大量的黏土成分，具有較強(qiáng)的親水性，較小的表觀和堆積密度。其力學(xué)特性(強(qiáng)度、抗壓碎性)弱于天然骨料。針對(duì)再生磚骨料混凝土的既有研究表明[11]：再生磚渣骨料自身強(qiáng)度低，骨料與砂漿界面的微裂縫擴(kuò)展更多地朝向骨料方向。

再生混凝土骨料由于其具有與天然砂石接近的性能，且成本低、效果好，常被用來生產(chǎn)預(yù)拌混凝土、預(yù)拌砂漿、道路水泥碎石穩(wěn)定層、透水層鋪裝和保溫承重復(fù)合墻體材料等，同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于保障房、綠色建筑、河道治理、生態(tài)修復(fù)、海綿城市建設(shè)等領(lǐng)域[12]。

本實(shí)驗(yàn)中取若干底砟顆粒，利用電子秤稱量其質(zhì)量，利用排水法得出其體積，重復(fù)3次，計(jì)算得到其密度，同理對(duì)其他3種材料進(jìn)行密度試驗(yàn)，得到3種材質(zhì)密度，如表2所示。

表2 各材質(zhì)密度

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 洛杉磯磨耗試驗(yàn)

采用洛杉磯磨耗試驗(yàn)對(duì)普通底砟材料以及3種固廢循環(huán)材料進(jìn)行抗耐磨性研究。以質(zhì)量磨耗損失百分比作為指標(biāo)參數(shù)，標(biāo)定4種材料用作鐵路底砟時(shí)抵抗沖擊、磨耗、邊緣剪切等聯(lián)合作用的能力。道砟質(zhì)量磨耗損失百分比是衡量道砟質(zhì)量重要指標(biāo)之一，在各國(guó)規(guī)范中均有詳細(xì)規(guī)定[3，13]。

洛杉磯磨耗試驗(yàn)設(shè)備如圖3所示，其圓筒內(nèi)徑為710 mm，筒內(nèi)長(zhǎng)為510 mm，轉(zhuǎn)速為31～33 r/min。試驗(yàn)所用的鼓風(fēng)干燥箱和電子天平如圖4所示，其中，電子天平的最大量程為30 kg，感量為1 g。

圖3 洛杉磯磨耗試驗(yàn)機(jī)

圖4 鼓風(fēng)干燥箱與電子天平

本研究針對(duì)鐵路底砟材料進(jìn)行洛杉磯磨耗試驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)注意在試驗(yàn)中底砟級(jí)配及所用鋼球數(shù)量和質(zhì)量與普通道砟有所區(qū)別。本研究參照TB/T 2140.2—2018《鐵路碎石道砟-第2部分：試驗(yàn)方法》[14]，試驗(yàn)所采用的洛杉磯試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速為32 r/min。箱內(nèi)所用鋼球直徑為46.0～47.6 mm，質(zhì)量為390～445 g，數(shù)量和總質(zhì)量如表3所示。

表3 底砟洛杉磯磨耗機(jī)鋼球數(shù)量

試驗(yàn)開始前，應(yīng)當(dāng)對(duì)試樣材料進(jìn)行篩分，同時(shí)保證其針、片狀顆粒的占比不超過5%。然后對(duì)試樣材料進(jìn)行沖洗、烘干(105～110 ℃烘4 h)，并按表4的級(jí)配要求進(jìn)行試樣的制備(3份)。

表4 洛杉磯磨耗率試樣質(zhì)量

試驗(yàn)過程中，將稱好的底砟材料放入試驗(yàn)機(jī)，磨耗筒旋轉(zhuǎn)達(dá)到規(guī)定的次數(shù)后，用1.7 mm方孔篩篩分試樣，再將篩上剩余的底砟材料用水洗凈并烘干(105～110 ℃烘4 h)。再次過篩后稱量篩上底砟材料質(zhì)量。底砟材料磨耗試驗(yàn)前后對(duì)比如圖5所示，試驗(yàn)過程如圖6所示。

圖5 洛杉磯磨耗試驗(yàn)前后對(duì)比

圖6 磨耗后的篩分、清洗、烘干

底砟的洛杉磯磨耗率按下式計(jì)算

LAA=(G1-G2)/G1×100%

(1)

式中，LAA為底砟洛杉磯磨耗率，%；G1為試樣磨耗前質(zhì)量，g；G2為試樣磨耗后粒徑>1.7 mm顆粒的質(zhì)量，g。

最終底砟材料的洛杉磯磨耗率取3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值。3次試驗(yàn)所得磨耗率中任意兩次之差應(yīng)小于2%，否則應(yīng)重新試驗(yàn)。

2.2.2 直剪試驗(yàn)

由于有砟軌道現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成本巨大，試驗(yàn)地點(diǎn)稀少，在有鐵路列車運(yùn)行的軌道上實(shí)施道床力學(xué)試驗(yàn)并不現(xiàn)實(shí)。而室內(nèi)大型直剪試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У啬M底砟的力學(xué)狀況。通過直剪試驗(yàn)，可以研究級(jí)配、密實(shí)度、顆粒形狀、垂向壓應(yīng)力等參數(shù)對(duì)底砟材料抗剪強(qiáng)度、黏聚力和摩擦角等力學(xué)特性的影響[15-16]。

道砟/底砟直剪試驗(yàn)即在直剪盒中裝入道砟散體，并施加與列車運(yùn)行相對(duì)應(yīng)的垂向應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)定剪切面的水平剪切，進(jìn)而確定其抗剪切強(qiáng)度[17]。

本研究使用的大型直剪試驗(yàn)臺(tái)如圖7所示。整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如下[18-19]。

圖7 直剪試驗(yàn)儀

(1)剪切盒：上下剪切盒尺寸均為150 mm×300 mm×300 mm。

(2)位移采集系統(tǒng)：通過全自動(dòng)伺服試驗(yàn)機(jī)內(nèi)置轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)算得到剪切過程中試樣的垂直位移和水平位移。

(3)加載系統(tǒng)：通過液壓伺服機(jī)器完成試樣加載，加載力為0～100 kN。剪切過程中保持上剪切盒水平方向固定，以一定速率水平推動(dòng)下剪切盒。

(4)應(yīng)力采集系統(tǒng)：剪切試驗(yàn)過程中的應(yīng)力通過相關(guān)傳感器和數(shù)采儀實(shí)現(xiàn)。

試驗(yàn)步驟如下。

(1)根據(jù)規(guī)范所規(guī)定級(jí)配對(duì)底砟試樣進(jìn)行篩分，隨后清洗、曬干。

(2)根據(jù)直剪盒體積、底砟堆積物空隙率、底砟密度，計(jì)算填滿直剪盒所需底砟質(zhì)量，并按照篩分好的級(jí)配分別稱取。

(3)如圖8所示，混合均勻的底砟材料應(yīng)等分5次填入直剪盒內(nèi)，每次裝填完成后應(yīng)用鐵塊夯實(shí)，并確保每次夯實(shí)的次數(shù)相同，夯實(shí)后保持平整。

圖8 底砟裝填過程

(4)調(diào)整上下直剪盒相對(duì)位置，保證上下直剪盒對(duì)齊，加載垂壓及水平應(yīng)力時(shí)不偏向，填料完成后裝上直剪盒蓋。

(5)在控制器輸入指定垂壓，進(jìn)行垂向加壓，待垂壓穩(wěn)定在指定數(shù)值后，通過控制器驅(qū)使直剪盒以1 mm/min的速度位移，當(dāng)橫向位移達(dá)到30 mm時(shí)，結(jié)束試驗(yàn)，停止加載，記錄數(shù)據(jù)[18-19]。

2.2.3 單體壓碎試驗(yàn)

道砟/底砟材料的劣化往往來源于單體顆粒在荷載作用下的破碎。因此，底砟材料的抗壓碎強(qiáng)度是其重要的力學(xué)指標(biāo)。單個(gè)底砟顆粒的抗壓碎強(qiáng)度是影響底砟劣化的重要因素之一?？箟核閺?qiáng)度主要體現(xiàn)在荷載下顆粒斷裂，斷裂強(qiáng)度可由平壓板之間的徑向壓縮間接測(cè)量。應(yīng)用如下公式描述底砟顆?？箟核閺?qiáng)度

σf=Ff/d2

(2)

式中，σf為抗壓碎強(qiáng)度；Ff為破壞壓力；d為顆粒直徑。

由式(2)可見，底砟顆?？箟核閺?qiáng)度與顆粒粒徑的平方成反比。通常較小粒徑顆?？箟核閺?qiáng)度比較大粒徑顆粒高，更不容易破裂。原因是顆粒較大的材料，其初始裂紋和損傷較大，更容易破裂。Mcdowell[20]進(jìn)行了一系列不同道砟母材、粒徑大小的道砟單體抗壓測(cè)試試驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明，道砟顆粒破碎符合Welbull分布，得出不同母材道砟顆粒粒徑對(duì)道砟抗壓強(qiáng)度影響不同，道砟顆粒粒徑與道砟抗壓強(qiáng)度相關(guān)，道砟顆粒粒徑對(duì)抗壓強(qiáng)度影響可通過一系列經(jīng)驗(yàn)公式表示等結(jié)論。本文所用的底砟單體壓碎試驗(yàn)裝置如圖9、圖10所示。

圖9 底砟單體壓碎試驗(yàn)示意

圖10 底砟單體壓碎試驗(yàn)

試驗(yàn)方案如下：

(1)每種材質(zhì)取粒徑約為5，10，20 mm各5顆，取單個(gè)顆粒、洗凈、稱重，將試樣顆粒放在試驗(yàn)臺(tái)上，測(cè)量圖9的d值；

(2)加壓直至破碎，破碎時(shí)壓力會(huì)急劇下降，保存數(shù)據(jù)；

(3)破碎之后把大顆粒和小顆粒分開稱重，拍照。

2.3 試驗(yàn)工況

為研究再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣的抗磨耗性能，洛杉磯磨耗試驗(yàn)工況如表5所示。

表5 底砟洛杉磯磨耗試驗(yàn)工況

為研究再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣的抗剪切性能，設(shè)置直剪試驗(yàn)工況如表6所示。

表6 直剪試驗(yàn)工況

為研究再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣的抗壓碎性能，設(shè)置單體壓碎試驗(yàn)工況如表7所示。

表7 底砟單體壓碎試驗(yàn)工況

3 結(jié)果與分析

按照2.2.1節(jié)所規(guī)定試驗(yàn)方法與步驟，進(jìn)行工況a1～a4試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 洛杉磯磨耗試驗(yàn)結(jié)果

由此可得，這4種材質(zhì)的抗磨耗性能：再生混凝土骨料>鋼渣>普通底砟>再生磚渣，再生混凝土骨料對(duì)比普通底砟抗磨耗性能提升21.04%，鋼渣對(duì)比普通底砟抗磨耗性能提升16.75%，再生磚渣對(duì)比普通底砟抗磨耗性能下降5.43%。根據(jù)TB/T 2897—1998《鐵路碎石道床底砟》標(biāo)準(zhǔn)，底砟洛杉磯磨耗率≯50%，再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣均符合規(guī)范要求。

按照2.2.2節(jié)所述試驗(yàn)方法與步驟，進(jìn)行工況b1～b12試驗(yàn)，繪制各材質(zhì)的抗剪曲線，如圖11～圖14所示。

圖11 普通底砟應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖12 鋼渣應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖13 再生混凝土骨料應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖14 再生磚渣應(yīng)力應(yīng)變曲線

如表9所示，單獨(dú)考慮普通底砟樣本，在50 kPa(工況b1)、100 kPa(工況b2)和200 kPa(工況b3)垂向應(yīng)力下的最大剪切強(qiáng)度分別為70.95，116.33，199.45 kPa；鋼渣樣本，在50 kPa(工況b4)、100 kPa(工況b5)和200 kPa(工況b6)垂向應(yīng)力下的最大剪切強(qiáng)度分別為83.3，140.43，245.28 kPa；再生混凝土骨料樣本，在50 kPa(工況b7)、100 kPa(工況b8)和200 kPa(工況b9)垂向應(yīng)力下的最大剪切強(qiáng)度分別為116.23，173.12，320.11 kPa；再生磚渣樣本，在50 kPa(工況b10)、100 kPa(工況b11)和200 kPa(工況b12)垂向應(yīng)力下的最大剪切強(qiáng)度分別為76.23，130.97，220.68 kPa。由此可見，在同種底砟樣本下，隨著垂向應(yīng)力的增大，底砟抗剪強(qiáng)度隨之增大。

表9 直剪試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)比相同垂向應(yīng)力下材料的抗剪強(qiáng)度， 50 kPa垂向應(yīng)力下，普通底砟、鋼渣、再生混凝土骨料、再生磚渣樣本的抗剪強(qiáng)度分別為70.95，83.3，116.23，76.23 kPa；鋼渣、再生混凝土骨料、再生磚渣樣本的抗剪強(qiáng)度相比普通底砟抗剪強(qiáng)度分別上升了17.41%，63.82%，7.44%。100 kPa垂向應(yīng)力下，普通底砟、鋼渣、再生混凝土骨料、再生磚渣樣本的抗剪強(qiáng)度分別為116.33，140.43，173.12，130.97 kPa；鋼渣、再生混凝土骨料、再生磚渣樣本的抗剪強(qiáng)度相比普通底砟抗剪強(qiáng)度分別上升了20.72%，48.82%，12.58%。200 kPa垂向應(yīng)力下，普通底砟、鋼渣、再生混凝土骨料、再生磚渣樣本的抗剪強(qiáng)度分別為199.45，245.28，320.11，220.68 kPa；鋼渣、再生混凝土骨料、再生磚渣樣本的抗剪強(qiáng)度相比普通底砟抗剪強(qiáng)度分別上升了22.98%，60.50%，10.64%。由此可得，在同一垂向應(yīng)力下，這幾種材質(zhì)的抗剪強(qiáng)度排序?yàn)樵偕炷凉橇?鋼渣>再生磚渣>普通底砟。因此，在抗剪強(qiáng)度上，再生混凝土骨料、鋼渣、再生磚渣3種固廢循環(huán)材料能夠適用于底砟。

按照2.2.3節(jié)所述試驗(yàn)方法與步驟，進(jìn)行工況c1～c12的單體壓碎試驗(yàn)，每種工況進(jìn)行3次試驗(yàn)，取平均值。以工況c7為例，3次試驗(yàn)的抗壓碎曲線如圖15所示。

圖15 工況c7的3組壓碎實(shí)驗(yàn)曲線

取每條曲線的最高峰為壓碎時(shí)壓力，取平均值作為該工況的壓碎時(shí)壓力，為1.573 kN，根據(jù)式(2)計(jì)算的該工況的抗壓碎強(qiáng)度為62.9 MPa，同理計(jì)算每種工況的抗壓碎強(qiáng)度，如表10所示。

表10 單體壓碎試驗(yàn)結(jié)果

由此可得，在粒徑5 mm下，再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣的抗壓碎強(qiáng)度相較普通底砟分別提高了27.8%，2.2%，13.9%；在粒徑10 mm下，再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣的抗壓碎強(qiáng)度相較普通底砟分別提高了21.3%，1.9%，12.7%；在粒徑20 mm下，再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣的抗壓碎強(qiáng)度相較普通底砟分別提高了25.5%，15.6%，19.6%。由表10可得，這4種骨料的抗壓壓碎性能排序?yàn)樵偕炷凉橇?鋼渣>再生磚渣>普通底砟。因此，在抗壓碎性能上，再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣均適用于鐵路底砟。

4 結(jié)論與展望

本研究創(chuàng)新性地對(duì)再生混凝土骨料、再生磚渣、鋼渣等固廢循環(huán)材料進(jìn)行了密度試驗(yàn)、洛杉磯磨耗試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)，以及單體壓碎試驗(yàn)等力學(xué)特性試驗(yàn)，同時(shí)以普通底砟材料作為對(duì)比，分析了固廢循環(huán)材料作為鐵路底砟的適用性，得到如下結(jié)論。

(1)再生混凝土骨料、鋼渣、再生磚渣的洛杉磯磨耗率均能滿足規(guī)范對(duì)于底砟的抗磨耗要求，其中，再生混凝土骨料、鋼渣的抗磨耗性能優(yōu)于普通底砟，再生磚渣的抗磨耗性能略弱于普通底砟。

(2)再生混凝土骨料、鋼渣、再生磚渣的抗剪強(qiáng)度均優(yōu)于普通底砟，滿足底砟材料的強(qiáng)度要求。3種固廢循環(huán)材料的抗剪強(qiáng)度排序?yàn)椋涸偕炷凉橇?鋼渣>再生磚渣。

(3)相同粒徑下，再生混凝土骨料、鋼渣、再生磚渣的抗壓碎性能均優(yōu)于普通底砟。4種材料的抗壓碎強(qiáng)度隨著顆粒粒徑的增大而減小。

(4)再生混凝土骨料、鋼渣可用來替代普通底砟材料，優(yōu)化底砟的力學(xué)特性。再生磚渣由于其抗磨耗性能略低于普通底砟材料，可以在設(shè)計(jì)時(shí)速較低的線路上作為底砟材料使用。

(5)針對(duì)固廢循環(huán)材料可能存在的結(jié)構(gòu)內(nèi)在缺陷等，應(yīng)當(dāng)在規(guī)范要求的級(jí)配范圍內(nèi)，增加小粒徑材料的占比，從而提高其抗壓碎性能。

(6)在拆遷改造地區(qū)及煉鋼廠附近區(qū)域，有效地利用再生混凝土骨料、鋼渣以及再生磚渣等固廢循環(huán)材料，對(duì)于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

以上針對(duì)固廢循環(huán)材料做鐵路底砟用料的研究成果是基于與現(xiàn)有的一種底砟材料實(shí)驗(yàn)對(duì)比而得到的。在未來的工作中將具體針對(duì)不同的固廢循環(huán)材料，按照規(guī)范要求，進(jìn)一步驗(yàn)證其檢驗(yàn)指標(biāo)。