再生砖骨料沥青混合料性能研究

贾艳东， 刘俊杰， 韩 硕， 甄 艳， 蔡向辉

(1.辽宁工业大学 土木建筑工程学院，辽宁 锦州 121001；2.锦州市市政工程总公司,辽宁 锦州 121000)

再生砖骨料沥青混合料性能研究

贾艳东1， 刘俊杰1， 韩 硕1， 甄 艳2， 蔡向辉2

(1.辽宁工业大学 土木建筑工程学院，辽宁 锦州 121001；2.锦州市市政工程总公司,辽宁 锦州 121000)

随着经济的高速发展，老旧小区改建、拆迁造成建筑垃圾大幅增长，开展砖骨料应用于沥青路面的研究具有一定的实用价值和环保意义。废弃砖的利用能够解决骨料短缺的问题，还可以解决环境污染问题。目前砖骨料应用于沥青路面的研究还很少，通过马歇尔试验进行再生砖骨料沥青混合料配合比设计，分析不同沥青用量下沥青混合料的性能，使其满足我国现行规范的要求。研究结果表明：当沥青用量为5%时，再生砖骨料沥青混合料各项指标均符合现行规范要求。

再生砖骨料；沥青混合料；马歇尔试验；路用性能

1990～2000年间，我国城市建筑主要以砖混结构为主，砖与混凝土成为主要的建筑材料。所以，这些建筑物在达到设计使用年限或新建拆除后将产生大量的建筑废砖。如图1所示。

图1 砖混结构拆除

随着交通与建筑行业的快速发展，砂石等建筑材料的需求量急剧增加。因此，在倡导节能和可持续发展的当今社会，对于废弃砖的再生利用研究显得尤为重要[1-5]。

目前，绝大部分废弃砖都未经任何处理，除少部分用于填筑外，有的堆放在露天，有的填埋在地势低洼的地方，造成严重的环境污染和资源浪费，因此将废弃砖处理为再生骨料(RCA)十分必要[6]。

由于大部分废弃砖强度低、空隙率大、微裂纹多、吸水性大，再生砖骨料复合材料的综合性能普遍较差[6]，但是可以应用于人行道、广场、农村道路等对于承载能力要求不高的路段。

砖的最大特点是孔隙率大，吸水能力强、吸油能力强，故需针对不同沥青含量的沥青混合料分别进行物理性能试验，从而确定砖骨料沥青混合料的最佳沥青用量。

本文通过马歇尔试验，研究了不同沥青用量下，再生砖骨料沥青混合料的性能。

1 再生砖骨料混合料配合比设计

再生砖骨料在基本物理力学性能上与天然骨料有较大不同[7-9]，再生砖骨料基本物理力学性能如表1所列。

表1 再生砖骨料的基本物理力学性能

天然骨料使用锦州市市政工程总公司搅拌站采购的集料，按照工程实验要求检测它们的基本力学性能，如表2、表3所列，沥青混合料的所有集料的筛分结果如表4所列。

级配理论是依据矿料混合体积最大密实度确定的，与骨料的力学特性无关，所以传统的级配理论能够用于砖骨料沥青混合料的级配设计。将砖骨料通过一系列标准筛进行筛分，计算不同筛孔尺寸下砖骨料的通过百分率。沥青混合料配合比计算如表5所列。

表2 矿粉的基本物理力学性能

表3 天然骨料的基本物理力学性能

表4 集料筛分结果

表5 沥青混合料配合比计算表

采用马歇尔试验方法进行沥青混合料配合比设计。沥青采用AH90沥青，沥青比重为1.006 7。其中，砖骨料和沥青的各项性能指标均符合规范要求。

马歇尔试验沥青混合料类型采用AC-13型沥青混合料，砖骨料级配在规范范围内进行设计，并呈“S”形曲线，拌和温度为145 ℃。通过混合料配合比计算可以看出，砖骨料沥青混合料配合比在规范要求的高、低限之间，如图2所示，说明砖骨料沥青混合料配合比满足规范要求。

图2 砖骨料沥青混合料配合比曲线图

2 马歇尔试验

本文采用砖骨料掺加不同用量的沥青(4.5%、5%、5.5%)，分析沥青混合料的稳定度、流值等性能指标。砖骨料沥青混合料马歇尔试件如图3所示。在马歇尔试件的制作过程中发现：拌制混合料时，有花白料出现，这是因为砖与沥青间的粘结性较差，砖粒不容易被沥青包裹；击实成型时，由于砖的承载能力较低，部分砖骨料被击碎。

图3 再生砖骨料沥青混合料马歇尔试件

根据试验规程[10]的要求，采用击实仪双面击实75次的成型方法制作马歇尔试件。为了降低试验误差，相同沥青含量的试验分别制作四个平行试件，并在试验过程中严格控制拌和温度及各组分的用量。砖骨料沥青混合料马歇尔试验结论见表6所列。

表6 马歇尔试验

由表6可以看出，随着沥青用量的增加，马歇尔试件的实际密度增大，但都小于理论密度，这是因为砖骨料表面附有大量水泥砂浆，造成骨料密度偏小，从而引起沥青混合料密度偏小；此外，砖骨料孔隙率较大，吸油能力强，造成砖骨料沥青混合料粒料间空隙率较大。

当沥青用量为4.5%时，马歇尔稳定度不符合规范要求，说明沥青混合料的承载能力不足，这是因为砖骨料的吸油能力较强，沥青用量较少，导致骨料间粘结力较小，因此不能采用；当沥青用量为5%时，各项指标均符合规范要求，可以应用于沥青路面结构；当沥青用量为5.5%时，粒料间空隙率不符合规范要求，由于过大的粒料间空隙率会使表面积水渗入基层，引起基层浸水，从而降低基层的承载能力，因此也不能采用。

粒料间空隙率与饱和度随沥青用量的增加而增加，说明沥青混合料的水稳定性降低；随着沥青用量的增加，马歇尔稳定度增大，这是由于砖骨料表面粗糙，并含一定的水泥砂浆，孔隙较多，从而吸附更多的沥青，沥青用量越多，吸附力越大，从而马歇尔试件能够承受的荷载越大；沥青用量增加时，流值逐渐减小，说明砖骨料消耗的沥青大部分被吸收，提高了沥青混合料的抗车辙能力与高温稳定性。

3 结 论

(1) 通过本文研究，说明当沥青用量为5%时，砖骨料沥青混合料马歇尔试验各项指标均满足我国现行规范的要求，因此通过合理处理后的废弃砖可以应用于对承载能力要求不高的人行道、广场、农村道路等的沥青面层。

(2) 由于砖骨料与天然骨料有较大的区别，因此砖骨料沥青混合料的拌和温度要高于天然骨料沥青混合料，以便形成更好的沥青膜，增强沥青混合料的承载能力。粒料间空隙率与饱和度随沥青用量的增加而增加，说明沥青混合料的水稳定性降低。

(3) 在沥青混合料中，沥青用量关系到沥青混凝土的稳定性。通过本试验研究，可以看出随着沥青用量的增加，马歇尔稳定度逐渐增加，说明承载能力增强；而流值逐渐减小，说明抗车辙能力增加。

[1] 邓宗才,张戊晨，张小满.砖含量对再生骨料沥青混凝土性能影响的试验研究[J].公路,2013(12):188～193.

[2] 邓宗才，尉中兴，张志清．不同种类再生粗骨料沥青混全程 料路用性能试验[J]．公路交通科技，2013，30(2)：9～13．

[3] 邓宗才，刘 欢，张志清．再生混凝土骨料沥青混合料级配设计新方法探讨[J]．国防交通工程与技术，2011(4)：19～23．

[4] 钟进军．再生细骨料性能研究及其在沥青混凝土中的应用[D]．武汉：武汉理工大学，2012．

[5] Yoon H C,Taeyoung Y,In T K,et al．The application of recycled Concrete Aggregate (RCA) forHot Mix Asphalt (HMA) base Layer Aggregate[J]．KSCE Journal of Civil Engineering,2011,15(3):473～478．

[6] 关子豪,梁敬敏,杨 洁,等.再生矿料沥青混合料性能研究[J].非金属矿, 2014,37(1):25～27.

[7] 刘 昕，张 雄，李雯霞,等.国内外再生粗骨料研究新进展[J].建筑技术,2010(1):63～66.

[8] 佘向军,邓宗才.再生混凝土骨料在沥青混凝土路面中的应用研究[J].公路,2008(10):189～192.

[9] 李云霞，李秋义，赵铁军．再生骨料与再生混凝土的研究进展[J]．青岛理工大学学报，2005，26(5)：16～19，44．

[10] JTG E20-2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

2016-10-27；修改日期：2016-10-31

辽宁省大学生实践教育基地(工程实践教育中心)建设项目“辽宁工业大学-锦州市市政工程总公司工程实践教育中心”(2013126)

贾艳东(1969-)，男，满族，辽宁凌海人，辽宁工业大学教授．

U416

A

1673-5781(2016)05-0666-03