廢舊水泥混凝土再生集料在公路工程中的應用探究

劉逢濤 周曉雨

（1.中建路橋集團有限公司，河北 邯鄲 056000；2.中路高科（北京）公路技術有限公司，北京 100088；3.公路建設與養(yǎng)護新材料技術應用交通運輸行業(yè)研發(fā)中心，北京 100088）

廢棄水泥混凝土材料具有強度高、剛度大的優(yōu)點，將廢棄的水泥混凝土材料再生利用于新建道路墊層中，一方面可以減少處理水泥混凝土垃圾對生態(tài)環(huán)境的破壞污染，另一方面可以代替筑路原材料中的天然砂石，減少石料開采，保護“金山銀山”，將廢棄水泥混凝土材料變廢為寶。綜上所述，對廢棄水泥混凝土再生集料用于公路墊層的路用性能開展研究，符合環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對于實現(xiàn)廢舊資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

一、舊水泥混凝土再生工藝分析

舊水泥混凝土集料的再生工藝按照機動性可以分為固定式再生設備和移動式再生設備，可根據(jù)再生處理現(xiàn)場需要酌情選擇。這兩種再生工藝的組成部分相同，主要是由鄂式破碎機、振動給料機、振動篩及相應的傳輸設備組成。

本文采用PE500×700鄂式破碎機將舊水泥混凝土板進行兩次破碎處理之后，通過振動給料器進行篩分。粒徑4.75mm以下部分可作為再生細集料，4.75mm～9.5mm、9.5mm～31.5mm部分作為再生粗集料，粒徑大于31.5mm的舊水泥混凝土需要二次破碎處理。

二、再生材料物理力學性能探究

（一）再生粗集料物理力學性能指標

再生粗集料物理力學性能指標如表1所示。由表可知，再生粗集料除吸水率外，其他物理性能指標均滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）要求，究其原因可能是再生粗集料表面包裹著吸水率較高的砂漿；再生粗集料各項力學性能指標均滿足規(guī)范要求，但其壓碎值較大，說明再生粗集料形狀較為不規(guī)則，且在再生集料的生產(chǎn)過程中部分碎石被再次破碎出現(xiàn)裂紋，在壓碎值試驗時導致壓碎值較大。

表1 再生粗集料物理力學性能指標

（二）再生細集料物理力學性能指標

再生細集料物理力學性能指標如表2所示。由表可知，再生細集料的各項物理力學性能指標滿足規(guī)范要求，且其堅固性比再生粗集料的堅固性大；再生細集料吸水率是再生粗集料吸水率的2.8倍，說明有相當部分的水泥砂漿存在于再生細集料中；再生細集料棱角性良好，粗糙度較大。

表2 再生細集料物理力學性能指標

三、再生材料混合料性能研究

（一）再生集料配合比選取

結合以往試驗研究及工程經(jīng)驗，再生集料級配如表3所示。

表3 再生集料配合比

（二）再生集料抗壓強度試驗分析

通過重型擊實試驗分析再生集料的抗壓強度。在旋轉壓實過程中，大粒徑的集料很容易被擊碎，且填補在空隙中，形成更為緊密的結構；通過旋轉可以進一步壓實集料結構，較為真實地模擬了路面成型的過程及受到交通荷載的受力狀況。分析旋轉壓實次數(shù)與試件強度的關系，得出最大干密度與試件強度的關系如表4和圖1～圖2所示。

表4 壓實次數(shù)與最大干密度、試件抗壓強度

圖1 壓實次數(shù)與最大干密度的關系

圖2 壓實次數(shù)與試件抗壓強度的關系

結果表明：隨著旋轉壓實次數(shù)的增加，試件強度和干密度均逐漸提高，但增長率逐漸降低，當旋轉壓實次數(shù)到達80次之后，試件強度和干密度趨于穩(wěn)定，幾乎不再增長。

（三）再生集料在碎石墊層施工過程中的質量控制

碎石墊層具有提高路面承載能力、減少車轍的形成、快速排水等特點。為了滿足以上要求，應當嚴格控制碎石墊層的施工過程，保證其各項指標滿足要求。

1.壓實度

通過旋轉壓實試驗可知，壓實次數(shù)與混合料強度有著緊密的聯(lián)系，必須經(jīng)過充分壓實，才能保證碎石墊層的強度和穩(wěn)定性。而施工過程中的壓實度與碾壓工藝、混合料的含水量都有關系。因此，在實際工程中應當嚴格按照規(guī)范要求，既不能壓實不足而影響結構層強度，更不能過度壓實而影響其排水性能。

2.含水量

含水量對墊層施工過程影響極大，合理的含水量能夠快速形成板體結構，避免集料離析，通常從以下兩方面控制碎石墊層的含水量：一方面，控制拌和場的含水量，結合天氣、氣候等條件及時調整混合料的配合比及含水量；另一方面，在攤鋪完成后，結合混合料的實際含水量，通過適當補水或自然風干等手段使墊層達到最佳含水率，再開展碾壓作業(yè)。

3.級配檢驗

級配是碎石墊層路用性能的基礎，保證級配是施工控制的重點。級配控制可以分為兩部分：一是攪拌廠出料口的級配檢驗，二是攤鋪完成但未進行碾壓的混合料級配檢驗。

四、結語

廢舊水泥混凝土再生集料除吸水率指標不能滿足規(guī)范要求外，其余各項物理力學性能指標均能滿足規(guī)范要求。由集料強度試驗可知，壓實次數(shù)與試件的干密度、強度有著直接的聯(lián)系，但并不是壓實次數(shù)越多越好，過度壓實會將一些大粒徑集料壓碎，影響集料透水性能。碎石墊層的路用性能狀況將直接影響路面性能，因此再生集料在碎石墊層施工過程中應當嚴格控制級配、含水量和壓實度。