再生骨料無機結合料路面路用性能探究

洪勇

(如皋市交通運輸局，江蘇 如皋 226500）

一、再生骨料關鍵指標分析

再次利用再生碎石和再生磚石材料前，需檢測并分析其關鍵技術指標。為確保性能檢測的代表性，應從處置過后的建筑廢棄物中選取具有代表性的樣本進行檢測。首先依據集料試驗規程，檢測各組再生廢棄物的顆粒級配，檢測結果如表1所示。若再生廢棄物的顆粒級配范圍，滿足相關規范對水泥穩定碎石材料的級配范圍要求，可應用于不同等級公路底基層和基層材料的組成部分。

考慮到再生磚石吸水性相對較大，檢測再生磚石骨料樣本的最大干密度和最佳含水率，最大干密度為1.77g/cm3，對應的最佳含水率為14.2%。同時，通過重型擊實試驗檢測再生磚石樣本的承載比，可得檢測值為83.1%，能夠滿足相關規范要求。

表1 再生廢棄物顆粒級配檢測結果

表2 壓碎值檢測結果

分別檢測再生碎石和再生磚石骨料樣本的滲透系數及吸水率，其滲透系數分別為0.562m/s和0.663m/s，吸水率分別為7.3%和18.2%，即再生磚石骨料的滲透系數和吸水率均明顯高于再生碎石骨料，尤其是吸水率可達2倍以上，這是源于兩類再生骨料中的主要組成部分及硬化混凝土塊含量存在差異。

對兩類再生骨料進行壓碎值檢測試驗，同時取常規天然碎石作為對比組，壓碎值檢測結果如表2所示。

檢測結果表明，三類骨料均可應用于不同等級公路底基層和基層材料組成部分。此外，天然碎石的壓碎值最小，其次是再生碎石，壓碎值最大的為再生磚石材料。

二、無機結合料類型選擇及設計分析

（一）無機結合料類型選擇

圖1 配合比設計流程圖

現有公路半剛性基層無機結合料類別主要包括粉煤灰、石灰及水泥等。考慮到再生骨料作為粗骨料的工程特性，且相較于二灰穩定碎石結構，水泥穩定碎石結構強度更高，能夠較好地彌補再生骨料強度不足的缺陷，因此本文選取水泥作為無機結合料制備水泥穩定再生碎石和水泥穩定再生磚石。

（二）配合比設計分析

相較于天然碎石骨料，再生碎石和再生磚石顆粒表面存在較多細小裂縫。除強度相對較低外，再生骨料中常摻雜一定量的磚瓦碎礫，在嵌擠作用下容易引發再生骨料的接觸擠壓破壞。因此，考慮選取懸浮密實結構的設計方案，具體的配合比設計流程如圖1所示。

三、路用性能分析

本文分別設計了4.5%、5.0%及5.5%水泥摻配比例的水泥穩定再生碎石和水泥穩定再生磚石，并制備了5.0%水泥摻配比例的水泥穩定碎石作為對照組展開路用性能分析。

（一）擊實試驗分析

按照規范要求，對制備的3組水泥穩定再生碎石、3組水泥穩定再生磚石及5.0%水泥摻配比例的水泥穩定碎石分別開展擊實試驗，試驗結果如表3所示。

表3 擊實試驗檢測結果

同等水泥摻配比例條件下（5.0%），水泥穩定再生碎石的最佳含水率與水泥穩定碎石相接近，但其對應的最大干密度更高，水泥穩定磚石材料的最大干密度則相對更小。水泥穩定再生碎石和水泥穩定碎石的最佳含水率均明顯小于水泥穩定再生磚石材料，這主要是因為再生磚石骨料的密度本身相對較小、吸水率較大。

對于水泥穩定再生碎石和水泥穩定碎石來說，水泥摻配比例的提升，均會導致其最佳含水率值隨之增長。

（二）無側限抗壓強度分析

抗壓強度是體現路面材料路用性能的重要指標，檢測各組試件在7d～180d養護齡期范圍內的無側限抗壓強度，得出的檢測結果如圖2所示。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩定再生碎石材料各組試件的無側限抗壓強度隨之增長。此外，隨著養護齡期的增長，水泥穩定再生碎石材料的強度提升速率先快后慢，即早期強度較高而后期強度增長相對較小。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩定再生磚石材料各組試件的無側限抗壓強度無明顯區別。此外，隨著養護齡期的增長，水泥穩定再生磚石材料的強度提升速率也基本保持不變。

圖2 無側限抗壓強度檢測結果

圖3 劈裂強度檢測結果

值得關注的是，各養護齡期條件下5.5%水泥摻配比例的水泥穩定再生碎石材料的無側限抗壓強度值，與對照組5.0%水泥摻配比例的水泥穩定碎石材料高度接近，說明水泥結合料摻加比例的提升，能在很大程度上改善再生碎石骨料與天然骨料間的性能差別。

（三）劈裂強度分析

劈裂強度是評價路面基層和底基層抗拉強度的主要指標，檢測各組試件的劈裂強度，得出的檢測結果如圖3所示。

同等水泥摻配比例條件下，水泥穩定再生碎石的劈裂強度均高于水泥穩定再生磚石材料。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩定再生碎石和水泥穩定再生磚石材料的劈裂強度均呈現出正相關趨勢，且5.0%～5.5%水泥摻配比例對應的各組試件劈裂強度差值均要高于4.5%～5.0%水泥摻配比例對應的各組試件劈裂強度差值，即在相同的水泥摻配比例增長量條件下，試件劈裂強度提升量逐漸減小。

此外，與無側限抗壓強度檢測結果相類似，5.5%水泥摻配比例的水泥穩定再生碎石材料的劈裂強度值與對照組5.0%水泥摻配比例的水泥穩定碎石材料較為接近，進一步驗證了水泥結合料的摻加比例提升對再生碎石骨料性能的改善作用。

（四）抗凍性能分析

圖4 凍融殘留強度比檢測結果

在潮濕環境下的基層材料應具備一定的抗凍性能，因此可通過BDR凍融殘留強度比來評價兩組再生骨料無機結合料的抗凍性能，檢測結果如圖4所示。

隨著水泥摻配比例的提升，水泥穩定再生碎石和水泥穩定再生磚石材料的劈裂強度均呈現出先提升后下降的趨勢，即5.0%水泥摻配比例的再生骨料無機結合料抗凍性能表現最佳。

四、結語

本文選取再生磚石和再生碎石兩類典型的再生骨料制備無機結合料路面材料，測試分析關鍵指標，設計了3種水泥摻配比例的水泥穩定再生碎石和水泥穩定再生磚石，并制備5.0%水泥摻配比例的水泥穩定碎石作為對照組，對包括無側限抗壓強度在內的多項路用性能進行檢測和對比分析，得出結論如下。

1.再生磚石骨料的滲透系數和吸水率均明顯高于再生碎石骨料。

2.天然碎石的壓碎值最小，其次是再生碎石，壓碎值最大的為再生磚石材料。

3.水泥結合料摻加比例的提升能很大程度上改善再生碎石骨料與天然骨料間的性能差別。

4.在相同的水泥摻配比例增長量條件下，試件劈裂強度提升量逐漸減小。