再生砖骨料在底基层用水泥稳定材料中的应用研究

熊 磊，金 阳，宋宇衡，张 滨，李天龙，朱留莉

(1.江苏绿和环境科技有限公司，常州 213168；2.常州市政工程设计研究院有限公司，常州 213004)

随着城镇化的建设，产生了越来越多的建筑垃圾，尤其是拆迁垃圾，对环境造成了严重的负担[1，2]。随着新固废法的出台，对建筑垃圾的处置以及资源化利用提出了更高的要求，另一方面，在建筑垃圾中占有较高比例的砖垃圾，所制备的再生砖骨料由于吸水率高、成分复杂、强度低等原因，制约了其资源化利用[3-5]。

水泥稳定材料作为硬质路面与土质路基的过渡材料，对骨料性能要求较结构混凝土较低，尤其是路面底基层用水泥稳定材料，因此，如能实现再生砖骨料在水泥稳定材料中的应用，将会极大的拓展再生砖骨料的资源化利用途径，可真正实现砖垃圾的绿色再生以及经济的循环发展，并减少大量天然骨料的使用，具有重要的经济意义与社会意义[6]。

使用再生砖骨料制备水泥稳定材料，考察了砖骨料使用量、不同级配砖骨料掺和比例、水泥用量等因素对水泥稳定材料最佳含水率、最大干密度以及7 d无侧限抗压强度的影响。通过与标准要求对比，分析再生砖骨料制备的水泥稳定材料在路面底基层中应用的可行性。

1 试 验

1.1 原材料

1) 水泥：采用盘固PO42.5水泥，比表面积342 m2/kg，3 d抗压强度为25.6 MPa，28 d抗压强度48.5 MPa，其性能满足GB175—2007标准的相关要求。

2) 再生砼骨料1(简称砼246)：颗粒级配5～31.5 mm，压碎值19，针片状含量1%，筛分析见表1。

3) 再生砼骨料2(简称砼瓜子片)：颗粒级配5～20 mm，压碎值16，针片状含量2%，筛分析见表1。

4) 再生砼骨料3(简称砼0～7)：颗粒级配0～7 mm，筛分析见表1。

5) 再生砖骨料1(简称砖246)：颗粒级配5～31.5 mm，压碎值28，针片状含量2%，筛分析见表1。

6) 再生砖骨料2(简称砖0～14)：颗粒级配0～14 mm，筛分析见表1。

表1 再生骨料级配

1.2 试验方案及方法

使用再生砖骨料制备水泥稳定材料，通过与再生砼骨料进行对比，考察不同的再生砖骨料使用量条件下所制备的水稳最佳含水率、最大干密度以及7 d无侧限抗压强度变化；调整不同级配砖骨料掺和比例，根据水稳7 d无侧限抗压强度变化，优选最佳掺和比例；测试不同水泥用量条件下，使用再生砖骨料制备的水稳试件7 d无侧限抗压强度，分析水泥用量对水稳试件7 d无侧限抗压强度的影响，并根据水泥用量与7 d无侧限抗压强度关系拟合曲线公式，为实际工程中不同等级道路路面底基层用水泥稳定材料选取适宜的水泥用量提供依据。

击实试验、试件成型、养生及7 d无侧限抗压强度检测方法按照JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料实验规程》中的规定进行，其中击实试验采用重型击实。

2 结果与分析

2.1 砖骨料使用量对水稳性能的影响

分别使用纯再生砼骨料、砖246取代砼246、纯砖骨料制备水稳材料，固定水泥用量5%，材料配比见表2，考察不同砖骨料使用量条件下的水稳性能。

表2 再生水稳配合比/%

图1为不同种类与粒级骨料合成的级配曲线，从中可以看出编号1、编号2、编号3的实际通过率均在规范上限与规范下限之间，趋于规范中值，以考察在级配较为一致的条件下，砖骨料的用量对再生水稳性能影响，结果见表3。

表3 砖骨料使用量对水稳性能影响

从表3中可以看出，再生水稳的最佳含水率随着砖骨料用量增加而增大，这是由于砖骨料吸水率较高所致，最大干密度随着砖骨料用量增加逐渐降低。且随着砖骨料用量增加，再生水稳7 d无侧限抗压强度减小，强度变异系数增大(均满足标准中变异系数≤15%的要求)，这说明与砼骨料相比，使用砖骨料制备的水稳强度值比较离散。

2.2 不同级配砖骨料掺和比例对水稳性能的影响

固定水泥用量4%，改变砖246与砖0～14比例，分别为20%∶80%、40%∶60%、60%∶40%，考察所制备材料的水稳性能变化，结果如表4所示。

表4 砖骨料掺和比例对再生砖骨料水稳性能的影响

由于砖骨料中细集料吸水率较粗集料要高，上述三种配比，编号1的细集料含量最大，编号2次之，编号3细集料含量最小，导致最佳含水率结果编号1>编号2>编号3。

从表4中可以看出7 d无侧限抗压强度编号1<编号3<编号2，这是由于无侧限抗压强度主要来源于水泥砂浆对骨料颗粒的粘结作用，相同水泥砂浆量的情况下，编号1即砖骨料246∶砖骨料0～14=20%∶80%时，水稳结构细颗粒含量多，比表面积大，而编号2、编号3中粗颗粒含量多，比表面积小，从而平均骨料表面下包裹的水泥砂浆量编号1<编号2<编号3，但同时，编号3粗颗粒含量过多，细集料无法填充粗颗粒之间的空隙，导致空隙较多，空隙部分由于没有水泥砂浆包裹而形成缺陷，而编号2即砖骨料246∶砖骨料0～14=40%∶60%时，水稳结构中既有较多的细颗粒填充于粗骨料之间的空隙，又有一定的水泥砂浆包裹着骨料颗粒，因此无侧限抗压强度最高。

2.3 水泥用量对再生水稳性能的影响

固定砖246与砖0～14比例为40%∶60%，改变水泥用量分别为3%、4%、5%、6%，考察所制备材料的水稳性能变化，结果如表5所示。

表5 水泥用量对再生砖骨料水稳性能的影响

图2给出了水泥掺量与再生砖骨料水稳7 d无侧限抗压强度的关系，从中可以看出，随着水泥用量增加，所制备的再生砖骨料水稳7 d无侧限抗压强度逐渐增大，根据曲线拟合公式Rd=0.48·C+0.54(C为水泥用量，%)，可为实际工程中不同等级的道路用水泥稳定材料选取适宜的水泥用量。

对比表6(标准JC/T2281—2014《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》中对城镇道路底基层强度要求)，发现水泥掺量3%时，使用砖骨料制备的水泥稳定材料满足其他等级道路底基层要求，当水泥掺量为4%时，所制备的水泥稳定材料满足主干路及其他等级道路底基层要求，当水泥掺量为5%～6%时，所制备的水泥稳定材料可满足快速路底基层要求。

表6 底基层用水泥稳定材料7 d无侧限抗压强度 /MPa

3 结 论

a.再生水稳材料的最佳含水率随着砖骨料用量增加而增大，最大干密度随着砖骨料用量增加逐渐降低。且随着砖骨料用量增加，再生水稳7 d无侧限抗压强度减小，强度变异系数增大。

b.随着砖骨料中细集料掺量增加，最佳含水率逐渐增大；当砖246∶砖0～14的比例为40%∶60%时，所制备的水稳试件7 d无侧限抗压强度最高。

c.随着水泥用量增加，所制备的再生砖骨料水稳试件的7 d无侧限抗压强度逐渐增大，根据曲线拟合公式Rd=0.48·C+0.54(C为水泥用量，%)，可为实际工程中不同等级的道路用水泥稳定材料选取适宜的水泥用量提供依据。对比标准JC/T2281—2014《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》中对城镇道路底基层强度要求，当水泥掺量3%时，使用砖骨料制备的水泥稳定材料满足其他等级道路底基层要求，当水泥掺量为4%时，所制备的水泥稳定材料满足主干路及其他等级道路底基层要求，当水泥掺量为5%～6%时，所制备的水泥稳定材料可满足快速路底基层要求。