废旧混凝土路面再生骨料路用性能研究

河南省交通科学技术研究院有限公司/范齐

引言

建筑产业是支持国民经济发展的支柱性产业，伴随着近几年来我国经济社会的不断发展，城市基础设施更新速度加快，建筑垃圾数量不断增加。水泥混凝土施工是建筑工程施工中产检的检出材料，在建筑物与道路结构不断被破坏、翻新、重建过程中，将会产生极大数量的废弃混凝土，不仅会占用大量的土地资源，由于其堆放的随意性也将会出现一定的安全隐患。与此同时每一年的道路重建与改造均会消耗大量的天然砂石以及碎石，在自然资源保护意识与日俱增的背景下，天然砂石的开采数量已经得到限制。道路工程项目相较于建筑工程项目性能要求而言相对宽松，将废弃混凝土破碎后形成再生骨料可应用至道路修复、重建环节之中，不仅能够节省天然石材资源，降低道路工程项目施工成本，在缓解天然石材资源紧缺的前提下，也能减少城市的建筑垃圾排放数量，对于社会发展与生态环境保护有着现实意义。

一、废旧水泥混凝土

废旧水泥混凝土主要是指将使用期年满的建筑物进行拆除、市政道路进行改造翻修以及新建工程项目的残留废料，数量庞大的废旧水泥混凝土严重阻碍生态环境保护，为此需要基于回收利用经济要求对于传统废旧水泥混凝土进行分类回收。废旧水泥混凝土分类方法如下所示。

第一，民用源废旧水泥混凝土。这一类型的废旧混凝土主要来源于老居民住宅拆迁，这些建筑的建成时代久远，使用时间相对较长，对于混凝土施工强度等级要求相对较低，骨料品质也相对较差，民用源废旧水泥混凝土的品质斑驳，可回收利用的成分相对极少。

第二，公用院废旧水泥混凝土。这一类型的废旧混凝土主要来源于公路改建、桥梁翻修以及大型市政工程拆后所剩下的废旧水泥混凝土，其中多为参与钢筋以及废旧水泥混凝土块等价值相对高的施工磁疗，再生骨料的产出率相对较高。

第三，工业与实验类废旧水泥混凝土。这一类型的废旧混凝土主要来源于实验室废旧材料以及化工厂废旧水泥混凝土等，废弃混凝土的成分相对复杂，受到外部污染的可能性极强，该类型的废旧水泥混凝土生产再生骨料，其生产成本不仅相对较高，还极有可能产生二次污染，因此并不建议回收与利用工业与实验类废旧水泥混凝土。

二、废旧混凝土再生骨料在道路工程中的应用

（一）道路垫层中的应用

通常情况下，将废旧混凝土的再生骨料应用至道路垫层之中，可有效改善道路工程项目的土基湿度与土基温度。碎石垫层的级配是确保施工质量控制的关键所在。特殊情况下施工人员为了考虑工期，需要提高道路垫层的早期强度，需要将再生骨料与石灰、黏土进行配比，最大程度增加道路垫层的增长速度，但由于废弃混凝土破碎成本相对较高，因此其应用范围并不广泛。

（二）道路基层中的应用

再生骨料与天然碎石相比较而言，存在吸水率高、压碎值高以及施工密度相对较低的应用缺点，虽然能够满足公路基层规范要求，但种种缺点因素的存在将会增加道路裂缝的发生机率。在水泥剂量不断增加的前提下，同等级配再生骨料的力学性能将会跟随水泥剂量的增加而增强，同时再生骨料混合料的强度将会跟随其应用龄期的增长而增大，而水泥稳定下再生骨料混合料的最佳含水量在11%左右，而普通集料的最佳含水量只能达到8%，针对这一问题，施工人员常常应用的解决方法为加入减水剂类的外加剂，或者是减少再生骨料的应用数量。

（三）道路面层中的应用

再生骨料在水泥混凝土路面中的应用，其最为重要的是对拌合水量的确定。再生骨料在破碎过程中时常会遗留下相对较多的微裂纹，骨料上也将会残存大量的水泥浆，因此在拌合过程中其吸水现象较为严重，在进行再生混凝土制备过程中，施工人员需要先将再生骨料进行浸泡，测量其吸水率，以此为基础进行拌合前水总量的有效调整。再生骨料应用至混凝土路面施工中有一定的施工优势，混凝土路面在同样的荷载条件下，其产生的应变力越小所产生的极限应变值越高，继而可以有效降低裂缝发生机率。粉煤灰与混凝土的拌合应用，能够提升再生骨料混凝土路面的抗裂能力，对于体积稳定性的提升有着促进作用。

三、废旧混凝土路面再生骨料路用性能

（一）力学性能

混凝土的抗压强度是衡量混凝土品质的衡量指标之一，抗压强度也成为了研究水泥混凝土力学性能的重要方向。抗压强度主要是指混凝土抵抗承受竖向荷载直至横向拉伸破坏的能力，在混凝土土块破裂前，一定单位时间内混凝土所承受的竖向承载力越大，则代表混凝土的抗压强度越高。相较于天然骨料而言，再生骨料本身的应用性能并不强，极易对混凝土的力学性能带来负面影响，尤其是再生骨料的取代率对于混凝土的力学性能有着极大的影响。

如5mm 至10mm 的再生粗骨料混凝土的抗压强度值将会伴随着再生骨料取代率的增加逐步呈现先升后降的发展趋势。在同等试验条件下，10mm 以上的天然骨料起到了应用的骨架支撑作用，5mm 至10mm 的再生粗骨料也起到一定的支撑左右，在受到再生骨料表面粗糙程度相对较高的影响，骨料与骨料以及水泥石之间产生更为优质的嵌合力，继而大大提升了再生粗骨料的水泥混凝土抗压强度水平。其次，应用5mm 至10mm 再生粗骨料的再生混凝土劈裂强度值总体上要低于普通混凝土，再生料取代率逐步增加的前提下，再生混凝土的劈裂强度值将会出现明显性降低。40%的再生骨料取代率的再生混凝土劈裂强度均值要高于普通混凝土劈裂强度均值9%，这一因素出现的主要原因在于，再生粗骨料的应用可增强再生混凝土的内部摩擦力以及嵌合力，在起到再生混凝土内部支撑作用的前提下，还能进一步提升骨料与水泥石间的粘结强度，强化再生骨料混凝土的劈裂抗拉能力。最后，应用5mm 至10mm 再生粗骨料的再生混凝土抗折强度，将会随着再生骨料取代率的增加呈现出现先增加后降低的发展趋势，40%再生骨料取代率的抗折强度要高于普通混凝土的抗折强度。

（二）耐久性能

水泥混凝土的应用耐久性能与混凝土路面的使用寿命、应用稳定性以及后期维护费用有着极大的关联性，为此需要确保路用水泥混凝土的应用耐久性。对于水泥混凝土耐久性的影响因素主要为两方面，分别是水泥质量因素和骨料因素，因此应用骨料的种类、性能乃至级配均会对水泥混凝土的耐久性能造成影响。再生骨料是再生混凝土的主要原材料之一，再生骨料本身具备的高吸水性、压碎值以及微裂隙等情况，对于再生骨料混凝土的耐久性能均有着负面影响。

如5mm 至10mm 再生粗骨料混凝土的抗冲击能量值要高于普通水泥混凝土，同时再生混凝土的抗击冲击性能与再生骨料的取代率并未有线性关联系，无论是再生骨料混凝土以及普通混凝土在其掺入粉煤灰后，水泥混凝土的抗冲击性能均要低于掺入粉煤灰的混凝土。其次，5mm 至10mm 再生粗骨料混凝土的再生骨料取代率与其耐磨性能并未有直接性联系，再生骨料取代率提升时再生混凝土的磨耗值并不会发生变化，同时掺入粉煤灰的再生粗骨料混凝土的磨耗值低于再生骨料磨耗值，因此可通过增加适当比例的粉煤灰来提升再生骨料混凝土的耐磨性能。最后，5mm至10mm 再生粗骨料混凝土的抗渗性能与再生骨料取代率有着极大的关联性，当再生骨料取代率达到40%时，再生粗骨料混凝土的抗渗等级要比S12 混凝土的抗渗等级高一级。

（三）变形性能

再生骨料混凝土的变形性能与普通混凝土的变形性能类似，再生混凝土的徐变变形情况将会伴随再生骨料取代率的增加而逐步增大，而应力水平的增加同样也会导致再生混凝土徐变量的增加。为了控制再生骨料混凝土的收缩变形程度，可通过增加矿物掺合料进行控制。如在再生骨料混凝土中掺和不同比例的粉煤灰，将会对再生骨料混凝土的变形性能带来影响，在粉煤灰掺量逐步增加的前提下，再生骨料混凝土的收缩应变情况将会呈现出先减小后增大的发展情况，在粉煤灰掺量在30%时，再生骨料混凝土的收缩应变值达到最小值。

四、结语

总而言之，再生骨料主要来自于工程与生活当中产生的废弃混凝土，大大减少施工单位的天然砂石开采费用，对于施工单位而言有着良好的经济应用价值。同时建筑垃圾的堆放处理将会产生大量的有害气体，大量天然骨料的开挖也会对山体的生态系统造成破坏，再生骨料的应用能够有效解决施工资源，减少项目施工成本。为此道路施工过程中，施工人员需要充分发挥废旧混凝土路面再生骨料路用性能，不断研究最优级配方案，推动施工行业的可持续化发展。