再生骨料无机结合料路面路用性能探究

洪勇

(如皋市交通运输局，江苏 如皋 226500）

一、再生骨料关键指标分析

再次利用再生碎石和再生砖石材料前，需检测并分析其关键技术指标。为确保性能检测的代表性，应从处置过后的建筑废弃物中选取具有代表性的样本进行检测。首先依据集料试验规程，检测各组再生废弃物的颗粒级配，检测结果如表1所示。若再生废弃物的颗粒级配范围，满足相关规范对水泥稳定碎石材料的级配范围要求，可应用于不同等级公路底基层和基层材料的组成部分。

考虑到再生砖石吸水性相对较大，检测再生砖石骨料样本的最大干密度和最佳含水率，最大干密度为1.77g/cm3，对应的最佳含水率为14.2%。同时，通过重型击实试验检测再生砖石样本的承载比，可得检测值为83.1%，能够满足相关规范要求。

表1 再生废弃物颗粒级配检测结果

表2 压碎值检测结果

分别检测再生碎石和再生砖石骨料样本的渗透系数及吸水率，其渗透系数分别为0.562m/s和0.663m/s，吸水率分别为7.3%和18.2%，即再生砖石骨料的渗透系数和吸水率均明显高于再生碎石骨料，尤其是吸水率可达2倍以上，这是源于两类再生骨料中的主要组成部分及硬化混凝土块含量存在差异。

对两类再生骨料进行压碎值检测试验，同时取常规天然碎石作为对比组，压碎值检测结果如表2所示。

检测结果表明，三类骨料均可应用于不同等级公路底基层和基层材料组成部分。此外，天然碎石的压碎值最小，其次是再生碎石，压碎值最大的为再生砖石材料。

二、无机结合料类型选择及设计分析

（一）无机结合料类型选择

图1 配合比设计流程图

现有公路半刚性基层无机结合料类别主要包括粉煤灰、石灰及水泥等。考虑到再生骨料作为粗骨料的工程特性，且相较于二灰稳定碎石结构，水泥稳定碎石结构强度更高，能够较好地弥补再生骨料强度不足的缺陷，因此本文选取水泥作为无机结合料制备水泥稳定再生碎石和水泥稳定再生砖石。

（二）配合比设计分析

相较于天然碎石骨料，再生碎石和再生砖石颗粒表面存在较多细小裂缝。除强度相对较低外，再生骨料中常掺杂一定量的砖瓦碎砾，在嵌挤作用下容易引发再生骨料的接触挤压破坏。因此，考虑选取悬浮密实结构的设计方案，具体的配合比设计流程如图1所示。

三、路用性能分析

本文分别设计了4.5%、5.0%及5.5%水泥掺配比例的水泥稳定再生碎石和水泥稳定再生砖石，并制备了5.0%水泥掺配比例的水泥稳定碎石作为对照组展开路用性能分析。

（一）击实试验分析

按照规范要求，对制备的3组水泥稳定再生碎石、3组水泥稳定再生砖石及5.0%水泥掺配比例的水泥稳定碎石分别开展击实试验，试验结果如表3所示。

表3 击实试验检测结果

同等水泥掺配比例条件下（5.0%），水泥稳定再生碎石的最佳含水率与水泥稳定碎石相接近，但其对应的最大干密度更高，水泥稳定砖石材料的最大干密度则相对更小。水泥稳定再生碎石和水泥稳定碎石的最佳含水率均明显小于水泥稳定再生砖石材料，这主要是因为再生砖石骨料的密度本身相对较小、吸水率较大。

对于水泥稳定再生碎石和水泥稳定碎石来说，水泥掺配比例的提升，均会导致其最佳含水率值随之增长。

（二）无侧限抗压强度分析

抗压强度是体现路面材料路用性能的重要指标，检测各组试件在7d～180d养护龄期范围内的无侧限抗压强度，得出的检测结果如图2所示。

随着水泥掺配比例的提升，水泥稳定再生碎石材料各组试件的无侧限抗压强度随之增长。此外，随着养护龄期的增长，水泥稳定再生碎石材料的强度提升速率先快后慢，即早期强度较高而后期强度增长相对较小。

随着水泥掺配比例的提升，水泥稳定再生砖石材料各组试件的无侧限抗压强度无明显区别。此外，随着养护龄期的增长，水泥稳定再生砖石材料的强度提升速率也基本保持不变。

图2 无侧限抗压强度检测结果

图3 劈裂强度检测结果

值得关注的是，各养护龄期条件下5.5%水泥掺配比例的水泥稳定再生碎石材料的无侧限抗压强度值，与对照组5.0%水泥掺配比例的水泥稳定碎石材料高度接近，说明水泥结合料掺加比例的提升，能在很大程度上改善再生碎石骨料与天然骨料间的性能差别。

（三）劈裂强度分析

劈裂强度是评价路面基层和底基层抗拉强度的主要指标，检测各组试件的劈裂强度，得出的检测结果如图3所示。

同等水泥掺配比例条件下，水泥稳定再生碎石的劈裂强度均高于水泥稳定再生砖石材料。

随着水泥掺配比例的提升，水泥稳定再生碎石和水泥稳定再生砖石材料的劈裂强度均呈现出正相关趋势，且5.0%～5.5%水泥掺配比例对应的各组试件劈裂强度差值均要高于4.5%～5.0%水泥掺配比例对应的各组试件劈裂强度差值，即在相同的水泥掺配比例增长量条件下，试件劈裂强度提升量逐渐减小。

此外，与无侧限抗压强度检测结果相类似，5.5%水泥掺配比例的水泥稳定再生碎石材料的劈裂强度值与对照组5.0%水泥掺配比例的水泥稳定碎石材料较为接近，进一步验证了水泥结合料的掺加比例提升对再生碎石骨料性能的改善作用。

（四）抗冻性能分析

图4 冻融残留强度比检测结果

在潮湿环境下的基层材料应具备一定的抗冻性能，因此可通过BDR冻融残留强度比来评价两组再生骨料无机结合料的抗冻性能，检测结果如图4所示。

随着水泥掺配比例的提升，水泥稳定再生碎石和水泥稳定再生砖石材料的劈裂强度均呈现出先提升后下降的趋势，即5.0%水泥掺配比例的再生骨料无机结合料抗冻性能表现最佳。

四、结语

本文选取再生砖石和再生碎石两类典型的再生骨料制备无机结合料路面材料，测试分析关键指标，设计了3种水泥掺配比例的水泥稳定再生碎石和水泥稳定再生砖石，并制备5.0%水泥掺配比例的水泥稳定碎石作为对照组，对包括无侧限抗压强度在内的多项路用性能进行检测和对比分析，得出结论如下。

1.再生砖石骨料的渗透系数和吸水率均明显高于再生碎石骨料。

2.天然碎石的压碎值最小，其次是再生碎石，压碎值最大的为再生砖石材料。

3.水泥结合料掺加比例的提升能很大程度上改善再生碎石骨料与天然骨料间的性能差别。

4.在相同的水泥掺配比例增长量条件下，试件劈裂强度提升量逐渐减小。