水泥穩(wěn)定碎石再生技術(shù)

（石家莊市交投津石高速公路建設(shè)管理有限公司深正分公司，河北 石家莊 050000）

一、引言

隨著道路服役年限增加，路面病害問題相繼出現(xiàn)，致使維修和改擴(kuò)建工程產(chǎn)生了大量路面廢棄用料，若無法再次利用，則形成大量建筑垃圾，這不僅違背我國可持續(xù)綠色發(fā)展理念，還嚴(yán)重浪費(fèi)土地資源、水資源。因此，如何實(shí)現(xiàn)路面廢料的再循環(huán)使用，成為當(dāng)今路面路基工程的熱點(diǎn)問題，亟需關(guān)注并解決。

水泥穩(wěn)定碎石再生技術(shù)是通過合理利用廢棄回收料（Recycled Aggregate，以下簡稱“RA”），達(dá)到廢料循環(huán)使用、節(jié)約成本的目的。首先，需要鐵刨、運(yùn)輸RA，然后再人工破碎、篩分，以備水泥穩(wěn)定碎石的再生利用。

二、再生水泥穩(wěn)定碎石級配設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，水泥穩(wěn)定碎石再生技術(shù)比較成熟，常用的方法有廠拌法和路拌法，其中，為滿足道路規(guī)范要求，需合理設(shè)計(jì)再生水泥穩(wěn)定碎石級配。大量研究表明，C-C-2級配具有更廣的適用范圍，能最大限度保證集料的均勻性和密實(shí)性，可適用于大交通量荷載路面；同時(shí)C-C-2級配中0.075mm的骨料含量相對較低，不易發(fā)生收縮問題，有利于提高再生水泥穩(wěn)定碎石的抗開裂能力。現(xiàn)采用C-C-2級配，設(shè)計(jì)4組試驗(yàn)，結(jié)果如表1～表3所示。

表1.再生集料新舊摻配比例

表2.再生混合料合成級配

表3.再生混合料最大干密度及最佳含水量

三、再生水泥穩(wěn)定碎石力學(xué)性能研究

路基基層及底基層為滿足行車荷載要求，需具有一定強(qiáng)度和抗變形的能力，因此再生水泥穩(wěn)定碎石也需具有一定抗劈裂和抗彎拉強(qiáng)度，本研究主要測定了上述4組再生水泥穩(wěn)定碎石的力學(xué)性能。

（一）劈裂強(qiáng)度

劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，對試件施加側(cè)向壓力來模擬行車荷載由路面向下傳遞的剪切應(yīng)力。試驗(yàn)首先將試件放置在25±2℃條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，測得試件7d、28d劈裂強(qiáng)度，由數(shù)據(jù)可知，隨著RA摻量增加，7d和28d劈裂強(qiáng)度先增加后減少，一定RA摻量能夠提高再生水泥穩(wěn)定混合料的劈裂強(qiáng)度，這是因?yàn)樵偕现蠷A表面紋理更粗糙，具有更多棱角，使混合料之間獲得更強(qiáng)的嵌擠作用，但當(dāng)RA摻量過多時(shí)，因整體混合料強(qiáng)度不足，新料無法充分形成骨架，導(dǎo)致內(nèi)部薄弱點(diǎn)過多，劈裂強(qiáng)度下降。

（二）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

制作直徑15cm、高15cm的圓柱體抗壓試件，放置在25±2℃條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，測得試件7d、28d劈裂強(qiáng)度，由數(shù)據(jù)得知，4種試件7d、28d抗壓強(qiáng)度先增大后減小，強(qiáng)度值呈拋物線形，在試件3處表現(xiàn)出最大值，分別為4.48MPa和5.22MPa，均滿足規(guī)范要求。故摻入適量的RA對再生水泥混合料具有有利作用，這是因?yàn)樵偕现嗅樒瑺罴陷^少，且集料外層水泥砂漿能實(shí)現(xiàn)二次放熱，提高試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。但隨著RA摻量增多，再生水泥穩(wěn)定碎石整體性能會下降，因此需控制RA摻量，以達(dá)到最佳無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值。

（三）無側(cè)限抗壓回彈模量

制作直徑15cm、高15cm的圓柱體抗壓試件，放置在25±2℃條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，測得試件7d、28d的抗壓回彈模量，由數(shù)據(jù)得知，當(dāng)7d、28d回彈模量與劈裂強(qiáng)度在新料、舊料比為4：6時(shí)，表現(xiàn)最好，分別為1233MPa和14883MPa。由此可知，適量的RA能提升再生水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量。如果回彈模量提升情況不顯著，可能是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，水化反應(yīng)不完全，導(dǎo)致初期測定值無明顯提升。綜上所述，選用新料、舊料摻量比為4：6最佳。

四、綜合效益分析

本文基于某道路工程進(jìn)行效益分析，該路段全長10km，設(shè)計(jì)速度60km/h。首先，需收集再生材料，保證再生料干凈整潔。因此，建議先進(jìn)行鐵刨，然后再破碎水凝混凝土板塊；同時(shí)可以封閉部分道路，或夜間施工避開白天車流量高峰期；考慮夜間噪音影響，可以安排2倍或3倍施工人員集中作業(yè)，提高施工效率；可安裝噴水噴頭減少施工產(chǎn)生的灰塵和有害細(xì)小顆粒；指定堆放建筑垃圾位置，并統(tǒng)一運(yùn)輸清理。現(xiàn)場可安排指揮調(diào)度人員疏通車輛、指揮施工進(jìn)度。如果再生水泥穩(wěn)定碎石沾有大量塵土，需利用水槍清洗，再二次使用。

從經(jīng)濟(jì)效益方面來看，水泥穩(wěn)定碎石基層能對舊路資源再生利用，路面破碎成本可由原有的100元/m3減少至60元/m3，因此，10km道路可節(jié)省60萬元。同時(shí)，選取60%摻量的再生水泥穩(wěn)定碎石代替舊料，舊料相比新料可節(jié)省30元/噸，每10萬噸再生骨料可節(jié)省300萬元。

從社會效益方面來看，將再生水泥穩(wěn)定碎石應(yīng)用于路面基層建設(shè)，不僅能夠滿足工程規(guī)范要求，還能有效提高再生穩(wěn)定碎石基層及底基層的力學(xué)性能，延長路面使用年限，減少病害率和維修時(shí)間。

從環(huán)境效益方面來看，再生水泥穩(wěn)定碎石實(shí)現(xiàn)廢料再次利用，能有效緩解建筑垃圾對生活環(huán)境的影響，保證居民的健康飲水，增大綠地和耕田面積。

從資源節(jié)約方面來看，再生水泥穩(wěn)定碎石能減少不可再生資源的使用，避免大規(guī)模的開山或泥沙開采。

五、結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，資源成為每個行業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。再生水泥穩(wěn)定碎石不但能夠滿足道路規(guī)范要求，而且具備較好的力學(xué)性能，因此大規(guī)模用于路面基層或底基層。本文從經(jīng)濟(jì)效益、社會、環(huán)境、資源四個不同角度進(jìn)行分析，認(rèn)為水泥穩(wěn)定碎石再生技術(shù)前景可觀。

同時(shí)，如何將再生水泥穩(wěn)定碎石用于不同路面結(jié)構(gòu)層，充分發(fā)揮其作用，以及如何管理施工過程，實(shí)現(xiàn)效益最大化，再次提高舊料回收比率等問題還需進(jìn)一步探索，這對于道路工程材料循環(huán)利用具有重要實(shí)用價(jià)值。