水泥路面再生混凝土的路用性能

吳 博

（邢臺市公路工程質量監督站，河北 邢臺 054000）

一直以來，我國的許多道路修建都是采用水泥路面，而早期的水泥路面受到施工質量以及使用年限的影響，已經出現了非常多的破損現象，需要進行重修與維護才可以使出現嚴重路面破損的路段重新投入使用。而在水泥路面重修的過程中，會產生非常多的廢舊水泥混凝土，若處理不當，不僅是對道路建設材料的嚴重浪費，更會造成一定的環境污染，引起多方面的惡劣影響。因此，如果能將廢棄的水泥混凝土利用起來，重新投入水泥路面的施工中，那么將能夠很好地解決這類問題。本文選取了河北邢臺的一段老舊水泥公路進行調查，分析該水泥公路重建中廢棄水泥混凝土再生的主要路用性能及其變化規律，并根據其變化規律找到了將廢棄水泥混凝土重新投入水泥路面施工的可行方法。

1 水泥路面概況及二次施工標準

該條水泥公路位于河北省邢臺市境內，在當初建造時按照國家二級公路的標準進行路寬以及水泥路面厚度的設計，當時已達到了二級公路的指標要求。但該條公路自2002年年底開始通車，至今已使用了10多年，已經超過了普通二級公路的預計使用年限，水泥路面幾乎已經全部出現了不同程度的破損，需要進行全面的重建。重建依然按照國家普通二級公路的標準執行，需要路面的抗壓能力以及使用壽命都達到相應的要求。

而在達到二級公路要求的基礎上，為了降低重建成本，減少廢棄水泥混凝土對周圍環境的污染，施工單位決定對再生混凝土的主要路用性能進行詳細的分析。

2 再生混凝土主要路用性能的分析方案

本文通過試驗的方法對廢棄的水泥混凝土進行主要的路用性能分析。試驗所選取的材料包括粗骨料、細集料以及水泥等打造水泥路面混凝土所必需的幾種材料。其中，水泥選用普通公路工程中所使用的硅酸鹽水泥，細集料選用自然界的天然河砂，河砂的含泥量小于2%。而粗骨料則是由兩部分組成，將試驗分成若干組，不同的試驗組采用不一樣的兩種組分配比。其中，一種組分為廢棄的水泥混凝土敲碎處理之后所得到的粒徑大于5mm的粗骨料，其壓碎值為19.8%，堅固性為11.4%；另一種組分為石灰巖的碎石，其壓碎值為12.8%，堅固性為7.5%。通過對兩種組分的不同比例混合情況下的抗壓性能、抗彎性能以及耐磨性能等數值進行比較，來分析再生混凝土的主要路用性能。

對河北邢臺的這條公路上的廢棄水泥混凝土進行破碎篩選處理并得到再生混凝土的粗骨料之后，選擇將再生混凝土粗骨料混入新的粗骨料之中，而其他水泥、河砂、混凝土總量等條件均保持一致。調查中將試驗分為三組進行，分別是在混凝土中不混入再生粗骨料，命名為試驗組一，在混凝土中混入一半粗骨料，命名為試驗組二，粗骨料的成分全部采用再生粗骨料，命名為試驗組三。

將所設定的這三組混凝土，經過澆筑得到統一規格的混凝土樣品試材，對三種樣品分別進行抗壓性能、抗彎性能以及耐磨性能等方面的測試并比較。通過對三種組分不同的試驗混凝土材料的比較，就可以判斷出再生混凝土的主要路用性能情況，以量化的形式找出再生混凝土的優點與缺陷，從而尋找到最適合投入水泥路面重修施工的再生混凝土使用比例。為了保證試驗結果的精準，除了再生粗骨料成分的不同以及需要配以不同量的適合水分之外，其他組分以及環境條件均相同。在樣品澆筑完成之后，需要特定養護一段時間，并對每一個養護時間點的三組樣品的路用性能進行比較。

3 再生混凝土主要性能的試驗結果與分析

在澆筑好三組混凝土樣品之后，分別在養護3d、7d、30d、90d的時間點進行路用性能測試，并將測試結果進行比較。為了簡化比較過程，只對混凝土樣品的抗壓性能、抗彎性能以及耐磨性能這三種最主要的路用性能進行比較，而其他方面的指標參數則可以根據這三種主要性能進行一定的推算而得到。經過測試與比較，得出了三組混凝土樣品在不同養護時間點的三種路用性能量化參數。

3.1 再生混凝土抗壓性能的測定

混凝土的抗壓性能是影響其在水泥公路重修施工應用中非常關鍵的一項指標。如果再生混凝土的抗壓性能不夠強，那么將其應用在水泥公路的重修施工中，將會出現公路路面質量不達標的情況。因此，如果想要將再生混凝土用在重修的水泥路面中，最基本的要求就是要保證其抗壓性能能夠達標，滿足車輛的行駛要求。將保證路面質量與節約成本兩方面的因素結合起來進行充分考慮，找到二者之間的平衡點，才能使再生混凝土的應用真正成為可能。通過試驗測試發現，三組混凝土樣品在養護后的3d、7d、30d、90d等時間點的抗壓性能如表1所示。

表1 再生混凝土的抗壓性能比較

從表1中可以看出，一方面，隨著養護時間的增加，混凝土的抗壓性能在逐步提升，通常公路施工中的養護時間為90d，因此試驗中將養護90d的時間點作為最終的混凝土樣品的抗壓性能比較時間點。另一方面，隨著再生粗骨料組分比例的逐漸增大，混凝土樣品的抗壓性能在隨之下降，試驗組二與試驗組三的抗壓性能，無論是在哪一個養護時間點，差別都比較大，特別是在混凝土基本穩定之后，抗壓性能之間的大小相差達到了10MPa左右，差別非常明顯。而試驗組一和試驗組二之間的同一養護時間點的抗壓性能比較也有一定差別，但差別相對較小，大約是試驗組二與試驗組三之間差別的一半。

混入再生粗骨料之后混凝土的抗壓性能會出現一定程度的降低，是因為加入了再生粗骨料之后，再生粗骨料上原有的水泥會影響到新的混凝土黏結，使混凝土內的組分之間黏結不穩，結構疏松，在受到外力干擾的情況下十分容易發生形變，從而造成了混凝土抗壓性能下降的情況。

3.2 再生混凝土抗彎性能的測定

測定混凝土的抗彎性能的方法與測定抗壓性能類似，同樣是將三組混凝土樣品在養護后的3d、7d、30d以及90d等時間點進行抗彎性能的測試比較。由于水泥路面的抗彎性能與抗壓性能的作用比較類似，都是影響公路結構質量的重要參數，因此試驗測試的時間是按照國家水泥公路相關施工標準確定的。通過對三組混凝土樣品的試驗測試，比較其抗彎性能的大小如表2所示。

從表2中可以看出，經過對混凝土樣品的養護，每一組混凝土的抗彎性能在逐漸增強，而加入了越多再生粗骨料，則混凝土的抗彎性能也就相對越低。比如試驗組一與試驗組二進行比較，在同一養護時間點，其混凝土抗彎性能存在著一定差別，試驗組二的抗彎性能相較于試驗組一更差。而試驗組三與試驗組二之間的抗彎性能差別更加明顯，在同一養護時間點，試驗組三的抗彎性能下降趨勢非常明顯，其抗彎性能的量化指標與其他兩組試驗相差很多。

同時，水泥路面的抗彎性能與抗壓性能一樣，都是屬于路面的結構性能，直接影響到路面在汽車行駛過程中的穩定性，從而進一步影響到其使用壽命。混凝土抗彎性能下降的原因也是其內部的再生粗骨料與混凝土水泥漿等組分黏結不牢，在外力的干擾下，十分容易發生混凝土結構的變化。因此，在考慮水泥路面的結構質量時，通常是將抗彎性能與抗壓性能結合到一起考慮，要保證兩種影響路面結構質量的核心性能達到標準。而從兩種性能的試驗比較中可以看出，無論是抗彎性能還是抗壓性能，都受到加入的再生粗骨料的影響。因此，再生粗骨料的應用一方面要注意達到節約成本的目的；另一方面更要注意控制再生粗骨料的加入量，要保證再生混凝土的結構質量達到水泥路面的基本施工要求。

3.3 再生混凝土耐磨性能的測定

水泥路面的耐磨性能會直接影響到道路的使用壽命。如果其耐磨性能較差，那么在過往車輛的反復碾壓摩擦之下，路面材料會很快出現磨損，從而造成路面組分的消失，引起結構上的嚴重破壞。因此，在分析再生混凝土的主要路用性能時，耐磨性能也是必須要知曉的一項參數。和抗壓性能以及抗彎性能的測試比較方法有所不同，由于水泥路面的耐磨性能通常是在養護后一個月就趨于穩定，所以試驗過程中著重對三組試驗樣品在養護后一個月進行耐磨性能的測試與比較。并且由于河北邢臺的該條水泥路具有加入粉煤灰增加耐磨性能的條件，因此，在試驗結果比較中將加入粉煤灰的情況也考慮進來，其具體的比較結果見表3，其中耐磨性能的量化參考數值以一個月內的單位面積混凝土磨損量為依據，磨損量越小，證明耐磨性能越好。

表3 再生混凝土的耐磨性能比較

從表3中可以看出，在加入適量粉煤灰之后，相同試驗組的耐磨性能會得到一定程度的提升，但以不超過30%為宜，當達到30%以后，粉煤灰的加入對提升混凝土的耐磨性能無明顯效果。另外，隨著再生粗骨料加入比例的增大，混凝土的耐磨性能會有明顯的下降現象，特別是在再生粗骨料的加入量超過50%以后，耐磨性能的差異會越來越大。比如在不加粉煤灰的情況下，試驗組三比試驗組二在一個月內的單位面積上的混凝土磨損量要大許多，其耐磨性能顯著下降。而在再生粗骨料的加入量不超過50%的情況下，再生混凝土的耐磨性能雖然也出現了一定程度的下降，但其下降趨勢并不是非常明顯，不會嚴重影響到水泥路面的正常使用。

4 結語

通過對水泥路面再生混凝土的主要路用性能的試驗分析可以發現，當加入的再生粗骨料不超過50%時，對再生混凝土的路用性能并不會造成非常大的影響，同時可以起到很好地節約成本的效果。但如果加入的再生粗骨料過多，就會使水泥路面的施工質量不合格。因此，要在保證水泥路面質量的同時達到節約成本的目的，可以以石灰巖與再生粗骨料各占一半的方式組成混凝土的粗骨料，這樣對水泥路面的質量并不會造成非常大的影響。

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