再生料在水泥稳定碎石中的运用

再生料在水泥稳定碎石中的运用

孙雷

上海弘枫建材有限公司上海市201414

摘要：水泥稳定碎石的再生利用能够使原材料的使用减少，使工程造价降低，环境也能得到保护。本篇对水泥稳定碎石的概念进行了阐述，对其性能分析，主要探析再生水泥稳定碎石的实用性、配合比以及应用。

关键词：水泥稳定碎石；再生料；实验

经济发展已经全球化，而在此间，土木工程迎来了前所未有的腾飞。根据数据了解，全年的混凝土消耗超过三十亿立方米，其中75%都是石骨料和砂料[1]。这些材料并不是源源不断的。而每年有大量的建筑物使用年限结束，面临拆除和重建，这其中对于材料的需求又是一个天文数字。同时还会对自然环境造成极为严重的破坏，所以再生技术对于未来的土木工程价值远超想象。

一、水泥稳定碎石性能要求及废料特点

在上世纪60年代末，比利时和瑞士、德国及荷兰就已经使用再生骨料搭建高速公路，在十数年后美国在公路中也开始使用再生骨料，日本则利用再生骨料代替石灰石生产再生水泥。和别的国家相比，我国在再生骨料上起步要晚一些。2001年进行了大量实验,长安大学研究人员对开封和兰考的道路进行了改建。长安大学使用废弃混凝土再生骨料在基层铺设了厚度为15厘米，长为40厘米的水泥稳定再生基料，取得较好的反响。在03年，统计大学肖建庄用废弃混凝土在学校修筑了二十平方米的再生路，该道路由负责人长时间监测，一切稳定。

1、水泥稳定碎石性能

湿度、温度的变化对于水泥稳定碎石影响极大。基层铺设需要合理的厚度、材料、结构层次、模量，因为在强度形成过程和运营期间会产生温缩裂缝、干缩裂缝，使路面反射裂缝，路面破坏加剧[2]。基层有扩散荷载应力以及承重的作用，水泥稳定碎石基层材料性能要满足刚度、冰冻稳定性、抗裂性能，抗疲劳性能、抗冲刷性能等。

2、水泥稳定碎石废料特点

废旧物料的稳定性以及水温强度和新材料有些不同。旧骨料可以增加基层的强度，相同配比下，水灰比会减少，吸水性较好。而且旧骨料在和水泥砂浆混合时，由于表层缝隙较大，利于水泥颗粒的进入，使粘性性得到一定增涨。当大粒径粗骨料进行铣刨时，会产生新的、粗糙的断面，能够使级配更加富有连续性。

二、水泥稳定碎石配合比设计及性能分析

1、骨料的级配特点

级配就是指将骨料之间的密实性最大，空隙达到最小，提高骨料的结构强度，让骨料发挥出自身最大程度的作用。级配也分种类，一种是间断级配，另一种则是连续级配。不同颗粒的再生骨料根据标准配量形成配比，在配比过程其材料达到平滑的曲线，就是指连续级配。将骨料分成等级进行配比就是间接级配，能够混合成为混合料。

水泥稳定碎石材料在进行成型时，利用气相、固相、液相对水泥稳定碎石的共同作用，可以让其刚度达到标准，强度更强。混合料之间，相互作用的内摩阻力和粘结力是其强度的决定性因素。混合料中水泥的细骨料及砂浆和其粘结力受配量和成分的直接影响，但与材料的强度关系并不大，骨料中的颗粒精细度和材料的内摩阻力关系成正比。

水泥稳定碎石材料配合比在设计过程中，内摩阻力因为骨料的大小直径也大不相同，整体强度也会受其直接性的影响。对骨料进行分配的过程中，通过粗细进行分类可以使质量得到控制，同时也有利于对骨料结构的分析。粗骨料在骨料占比较大时，由于粗骨料颗粒直径大，能够形成密切排列的结构，占据大多数的空间，粗骨料的空间有细骨料的填补，使得混合骨料的收缩性和强度更有保障，骨料的结构也更加稳定。

水泥砂浆、骨料和砂浆的配比、骨料，这三种材料决定着水泥稳定碎石的强度。再生骨料的结构较为粗糙，这也使其吸水性高出很多，在搅拌过程中，可以降低水泥稳定碎石材料的水灰比，使得水泥稳定碎石的稳定性得到一定的提高。

2、再生骨料的结构以及配比

颗粒相互联系、相对分布的状况，组成材料间的交互特点就是指混合料的结构[3]。水泥稳定碎石本身的结构特点和他的路用性能有较为密切的关系，水泥稳定碎石的结构特点能将混合料的受力特性反映出来，结构特点发生变化时，混合料的力学特性也会随之发生变化。混合料的结构有三种：

悬浮密室结构，采用连续密集配比，粗骨料之间接触较少，细骨料比较多，具有较高的粘结力，悬浮在细颗粒之间，不能形成骨架。摩擦角下，强度在有粘结力的控制下，外部荷载作用下不容易发生破坏。

骨架空隙结构着悬浮密室相反，这种结构细骨料少，但粗骨料较多。这种材料内部空隙较大，粘结力较小，摩阻力较大，抗收缩能力强，但耐久性差。强度是由摩阻力确定，基层受材料材质影响较小。

骨架密实结构，此结构集前二者所长，在粗骨料形成的股价中填充细骨料，有较好的摩阻力以及粘阻力，力学性能、抗疲劳性、抗收缩性、抗裂性都较为好。

再生骨料受包裹强度和外层包裹物数量和其强度关系极大，骨料的粘附性受外层水泥包裹含量的影响。用国家标准方形筛筛选对象，依据筛取情况承重以及分类可以确定辅料等级。再生骨料一般使用技术对废料进行粉碎再形成包裹砂浆水泥的石屑，而破碎中表面程度有较大的差别。粗骨料的石屑中，产生的新茬能够到破碎总量35%的数量。再生骨料的棱角较多，表面粗糙。再生骨料的特性新材料并不具备，道路基层完全可以将其用于基层材料。

3、混合料的配合比设计以及实验步骤

理论计算和实际工程存在一定的差异性，配合料配比设计依据级配标准计算得到的级配范围并不能应用所有筛孔，实际施工需要按照公路不同方位，依据实验结果进行调整。混合比中的最佳配比，要求密实的水泥砂浆将骨架结构稳固，而且对粗骨料的排列也需要紧密，配合比则需要使水泥和水、粗骨料、细骨料根据比例调和。

实践出真知，实验步骤如下：

3.1对实验材料进行检测（表1）

对材料如水泥、粗骨料、细骨料进行检测，这是实验的基础，保证其有效用。

3.2水泥稳定再生混合料检测

主要对再生料进行粒径分布的检测，检测其结构分类以及密实性等。

3.3对材料进行击实实验

对得到的混合料进行干密性以及含水量进行测试。

3.4水泥稳定材料实验

对材料进行物理力学性能的测试，到此就可以进入理论对照的环节，最后得出实验结论。

表1：某公司粗骨料检测

三、再生混合料的性能分析

稳定性能的分析是对于再生材料的抗冲刷性和抗冻性进行测试。基层材料作为空隙材料，内部空隙水产生冻胀对空隙壁产生压力，此压力与冻结速度与水的大小以及其流动距离。流动水对于水泥稳定碎石影响也是极大的，如果路面结构水不能及时排除，基层材料发生膨胀，形成内部压力的同时还要面对路面的荷载压力，也会对基层产生冲刷影响。

抗收缩性包括干湿和温度收缩。温度发生变化时，再生混合料的热胀冷缩性能不同，从而内应力产生。固相颗粒相互作用便是收缩性的表现。温缩性能与时间有关，干缩性能是由于混合料体内水分减少，吸附水和分子间的作用，毛细管张力以及层间水作用之下的表现。

力学性能分析，不同水泥含量的水泥稳定碎石跟随使用年限增长，强度也在增长，水泥成分越多则抗压能力越强。强度的增长规律与回弹模量几乎一样。

四、工程实例

1、工程概述

在上海市鸿枫建材公司进行厂外道路建设，承重要求在55吨以上，施工道路长达400米，完全使用再生水泥稳定碎石材料。

2、施工准备工作

修建便利交通通道对物料进行运输，使工程施工材料供给畅通。在施工前在就近寻找到电源，沿施工地点布置供电线路并将其接通。现场配备有发电机组，以供停电或用电高峰使用，施工用水在当地借用。

3、清表和基础处理

和当地有关部门及居民磋商，将施工范围内的农作物以及杂物、杂草进行处理，并达到了施工路基要求的场地标准。对不良土质地区进行处理以及进行了原地面碾压测验，检验合格。

4、路基施工

按照图纸规划对道路进行测量放样，恢复中线以及对横断面进行复测，对开挖边线进行设计，路基宽度超出实际宽度五十厘米，使得宽度内的压实得到保证。开工初期进行了试验路段路床开挖以及碾压施工，数据正常，选择了相对压实的设备以及机械，对碾压次数也进行了设计。工程施工展开后路床使用挖掘机甩方，推土机按标准高度进行了路床整平。在再生料填充过程中，含水量最佳时进行碾压，采用振动碾压机施工。至此，路段成型。之后进行了沥青面层施工。

5、工程验收及效果

交工验收合格后，公司提交报告，正式竣工。路段材料完全使用再生水泥稳定碎石材料，自2016年建成，全路段2400平方米面积，平均每年车载流量在40万吨以上，至今路况良好，无修葺记录。

结束语

材料的回收利用是时代自我调整手段，未来人类的路途有多漫长这份事业如是。混凝土中的砂浆和石子是无法再生的固有资源，再利用是环保的必经之路，再利用可以有效的减少无法再生的固有资源的使用。

参考文献

[1]陈绍辉,梅庆斌,王永立,等.水泥稳定碎石基层厂拌再生技术在国道改造中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2017(06):195-196.