水泥稳定碎石再生技术

2020-11-16

中国公路 2020年20期

（石家庄市交投津石高速公路建设管理有限公司深正分公司，河北石家庄 050000）

一、引言

随着道路服役年限增加，路面病害问题相继出现，致使维修和改扩建工程产生了大量路面废弃用料，若无法再次利用，则形成大量建筑垃圾，这不仅违背我国可持续绿色发展理念，还严重浪费土地资源、水资源。因此，如何实现路面废料的再循环使用，成为当今路面路基工程的热点问题，亟需关注并解决。

水泥稳定碎石再生技术是通过合理利用废弃回收料（Recycled Aggregate，以下简称“RA”），达到废料循环使用、节约成本的目的。首先，需要铁刨、运输RA，然后再人工破碎、筛分，以备水泥稳定碎石的再生利用。

二、再生水泥稳定碎石级配设计

现阶段，水泥稳定碎石再生技术比较成熟，常用的方法有厂拌法和路拌法，其中，为满足道路规范要求，需合理设计再生水泥稳定碎石级配。大量研究表明，C-C-2级配具有更广的适用范围，能最大限度保证集料的均匀性和密实性，可适用于大交通量荷载路面；同时C-C-2级配中0.075mm的骨料含量相对较低，不易发生收缩问题，有利于提高再生水泥稳定碎石的抗开裂能力。现采用C-C-2级配，设计4组试验，结果如表1～表3所示。

表1.再生集料新旧掺配比例

表2.再生混合料合成级配

表3.再生混合料最大干密度及最佳含水量

三、再生水泥稳定碎石力学性能研究

路基基层及底基层为满足行车荷载要求，需具有一定强度和抗变形的能力，因此再生水泥稳定碎石也需具有一定抗劈裂和抗弯拉强度，本研究主要测定了上述4组再生水泥稳定碎石的力学性能。

（一）劈裂强度

劈裂强度试验，对试件施加侧向压力来模拟行车荷载由路面向下传递的剪切应力。试验首先将试件放置在25±2℃条件下进行养护，测得试件7d、28d劈裂强度，由数据可知，随着RA掺量增加，7d和28d劈裂强度先增加后减少，一定RA掺量能够提高再生水泥稳定混合料的劈裂强度，这是因为再生料中RA表面纹理更粗糙，具有更多棱角，使混合料之间获得更强的嵌挤作用，但当RA掺量过多时，因整体混合料强度不足，新料无法充分形成骨架，导致内部薄弱点过多，劈裂强度下降。

（二）无侧限抗压强度

制作直径15cm、高15cm的圆柱体抗压试件，放置在25±2℃条件下进行养护，测得试件7d、28d劈裂强度，由数据得知，4种试件7d、28d抗压强度先增大后减小，强度值呈抛物线形，在试件3处表现出最大值，分别为4.48MPa和5.22MPa，均满足规范要求。故掺入适量的RA对再生水泥混合料具有有利作用，这是因为再生料中针片状集料较少，且集料外层水泥砂浆能实现二次放热，提高试件无侧限抗压强度。但随着RA掺量增多，再生水泥稳定碎石整体性能会下降，因此需控制RA掺量，以达到最佳无侧限抗压强度值。

（三）无侧限抗压回弹模量

制作直径15cm、高15cm的圆柱体抗压试件，放置在25±2℃条件下进行养护，测得试件7d、28d的抗压回弹模量，由数据得知，当7d、28d回弹模量与劈裂强度在新料、旧料比为4：6时，表现最好，分别为1233MPa和14883MPa。由此可知，适量的RA能提升再生水泥稳定碎石的抗压回弹模量。如果回弹模量提升情况不显著，可能是因为养护时间不够，水化反应不完全，导致初期测定值无明显提升。综上所述，选用新料、旧料掺量比为4：6最佳。

四、综合效益分析

本文基于某道路工程进行效益分析，该路段全长10km，设计速度60km/h。首先，需收集再生材料，保证再生料干净整洁。因此，建议先进行铁刨，然后再破碎水凝混凝土板块；同时可以封闭部分道路，或夜间施工避开白天车流量高峰期；考虑夜间噪音影响，可以安排2倍或3倍施工人员集中作业，提高施工效率；可安装喷水喷头减少施工产生的灰尘和有害细小颗粒；指定堆放建筑垃圾位置，并统一运输清理。现场可安排指挥调度人员疏通车辆、指挥施工进度。如果再生水泥稳定碎石沾有大量尘土，需利用水枪清洗，再二次使用。

从经济效益方面来看，水泥稳定碎石基层能对旧路资源再生利用，路面破碎成本可由原有的100元/m3减少至60元/m3，因此，10km道路可节省60万元。同时，选取60%掺量的再生水泥稳定碎石代替旧料，旧料相比新料可节省30元/吨，每10万吨再生骨料可节省300万元。

从社会效益方面来看，将再生水泥稳定碎石应用于路面基层建设，不仅能够满足工程规范要求，还能有效提高再生稳定碎石基层及底基层的力学性能，延长路面使用年限，减少病害率和维修时间。

从环境效益方面来看，再生水泥稳定碎石实现废料再次利用，能有效缓解建筑垃圾对生活环境的影响，保证居民的健康饮水，增大绿地和耕田面积。

从资源节约方面来看，再生水泥稳定碎石能减少不可再生资源的使用，避免大规模的开山或泥沙开采。