水泥穩定碎石再生集料的強化及配合比設計研究

摘 ?要：本文在全面了解再生集料性質的基礎上，分析了再生集料強化試驗和配合比設計相關內容，以期能夠有效提升水泥穩定碎石銑刨料利用率，推進公路事業可持續發展。

關鍵詞：水泥穩定碎石再生集料;強化試驗;配合比設計

中圖分類號：U416.2 ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2020）05-0000-00

1 再生集料性質

在再生集料性質分析中，主要采用兩種不同集料進行對比分析的方法，本文以石灰巖為天然集料，以某省道改造工程銑刨廢舊水泥穩定碎石為再生集料[1]將二者進行對比分析。

1.1 級配對比

通過水篩法進行再生集料篩分，再生集料31.5mm篩孔通過率為100%，26.5mm篩孔通過率為95.7%，19mm篩孔通過率為87.2%，9.5mm篩孔通過率為55.2%，4.75mm篩孔通過率為28.4%，2.36mm篩孔通過率為13.9%，0.6mm篩孔通過率為10.0%，0.075mm篩孔通過率為1.9%。在骨架密實型級配和懸浮密實型級配要求中，再生集料僅能達到懸浮密實型級配規定。相比懸浮密實型規范要求，19mm篩孔通過率（80.5%）下集料相對高一些，但在4.75mm篩孔通過率（39%）則低于規范值。由此表明，再生集料多集中在4.75～19mm之間。結合篩分結果，在現場施工中摻加適量天然集料，可優化級配，增加骨架密實性。

銑刨處理后，再生集料粗集料含量下降，細集料增加，這種情況下，可以大大增加級配的連續性，保證骨架密實度，提高再生水泥穩定碎石強度[2]。

1.2 吸水率

于再生水泥穩定碎石最佳含水率而言，再生集料吸水率影響較大，是再生集料性質檢驗的標準之一。經試驗分析，當集料粒徑為0～2.36mm時，再生集料的吸水率為5.211%，天然料的吸水率為1.436%;當粒徑為2.36～4.75mm時，再生集料吸水率為3.732%，天然料為1.375%;當粒徑為4.75～9.5mm時，再生集料吸水率為3.5%，天然料為1.274%;當粒徑為9.5～19mm時，再生集料吸水率為3.040%，天然料為1.114%;當粒徑為19～26.5mm，再生集料吸水率為2.884%，天然料為1.064%;當粒徑為26.5～31.5mm時，再生集料吸水率為3.074%，天然料為1.011%。

由此可見，隨著粒徑加大，兩種集料吸水率均隨之降低。相比之下，再生集料吸水率變化較大。

1.3 壓碎值對比

集料強度往往采用壓碎值衡量，其同樣也會直接影響水泥穩定碎石的力學性能。以粒徑9.5～13.2mm為例，經試驗分析可知，再生集料壓碎值為32.9%，天然集料壓碎值為20.5%。相比之下，再生集料壓碎值更大。根據現行標準要求，二級及二級以下公路基層需控制在35%以內，底基層需控制在40%以下。由此表明，再生集料可滿足該標準要求，且仍具有良好強度。

通過上述分析，可得出水泥穩定碎石再生集料的物理力學性能良好，依據現行標準規范，可達到二級及二級以下公路水泥穩定碎石底基層施工應用規定。

2 再生集料強化分析

天然集料和附著砂漿為再生集料的主要構成成分，此類材料特點為吸水率高、壓碎值大等。相比天然集料技術指標，再生集料技術指標存在很大區別。為滿足施工要求，本文通過四種不同試驗方法進行再生集料強化分析，其中方法1、2為物理強化，方法3、4為化學強化，如表1所示。

強化分析中，主要分析對象為吸水率和壓碎值。所得試驗結果如下：

（1）方法1，吸水率為2.11%，壓碎值為25.9%;

（2）方法2，吸水率為2.87%，壓碎值為29.7%;

（3）方法3，吸水率為2.91%，壓碎值為28.7%。

相比之下，在吸水率方面，方法1強化后，再生集料的吸水率最低，通過方法1強化處理，可有效降低再生集料的吸水率。在壓碎值方面，方法1的壓碎值改善效果最好。根據規范要求集料吸水率≤3%，壓碎值≤35%，上述四種強化方法均可滿足規范要求，其中方法1效果最好。

3 水泥穩定碎石再生集料配合比設計要點

3.1 集料級配和水泥劑量

在水泥穩定材料中，天然集料將被再生集料所取代，因此，對于混合料性能而言，其再生集料摻加比例多少是造成不同程度影響的關鍵。為盡可能降低級配的影響程度，本文決定以懸浮密實型結構為主，通過篩分再生集料和天然集料，在結合規范上下限等值進行級配優化，最終保證級配滿足施工要求。根據試驗結果，混合料級配組成為31.5mm篩孔通過率為100%，26.5mm篩孔通過率為96.36%，19mm篩孔通過率為81.82%，9.5mm篩孔通過率為56.36%，4.75mm篩孔通過率為38.18%，2.36mm篩孔通過率為35.45%，0.6mm篩孔通過率為12.72%，0.075mm篩孔通過率為3.63%。

依據現行規范要求，一般采用3%～6%之間的基層與底基層水泥用量，因此，在水泥劑量方面，本文采用4%、5%水泥用量。

3.2 擊實試驗

此次試驗中，共選取8個試件，其中試件1～4用于4%水泥用量條件下，試件5～8用于5%水泥用量條件下，并采用四種不同再生集料摻加量，即0%、30%、60%、100%進行對比分析，所得結果如下：

（1）當水泥劑量為4%時，試件1再生集料含量為0%時，最大干密度為2.255g/cm3，最佳含水量為5.5%;試件2再生集料含量為30%時，最大干密度為2.197 g/cm3，最佳含水量為5.8%;試件3再生集料含量為60%時，最大干密度為2.141 g/cm3，最佳含水量為6.2%;試件4再生集料含量為100%時，最大干密度為2.055 g/cm3，最佳含水量為6.7%。

（2）當水泥劑量為5%時，試件5再生集料含量為0%時，最大干密度為2.283g/cm3，最佳含水量為6.1%;試件6再生集料含量為30%時，最大干密度為2.246 g/cm3，最佳含水量為6.3%;試件7再生集料含量為60%時，最大干密度為2.174 g/cm3，最佳含水量為6.7%;試件8再生集料含量為100%時，最大干密度為2.087g/cm3，最佳含水量為7.3%。

由此可見，隨著再生集料含量的不斷增加，水泥穩定碎石最大干密度將隨之下降，含水量則隨之增加。再生集料含量相同時，當水泥含量由4%增至5%時，最大干密度和最佳含水量則都會隨之增加，這種情況下，將會增加集料之間的潤滑程度，有助于壓實，同時，還利于將混合料間的孔隙填滿，加大干密度，這表明再生集料性能良好。

4 結語

綜上所述，在環保形勢要求日趨嚴峻的當下，利用再生水泥穩定碎石材料，可解決上述問題，滿足公路可持續發展要求。因此，做好水泥穩定碎石再生集料強化和配合比設計研究具有重大意義。

參考文獻

[1]鐵磊.水泥穩定碎石冷再生基層施工質量控制[J].價值工程，2019，38（32）：128-130.

[2]溫廣香，歐陽添資，周藝，等.水泥穩定再生碎石基層增強型抗泥劑的研制[J].新型建筑材料，2019，46（10）：79-83.

收稿日期：2020-04-07

作者簡介：李春梅（1982—），女，河南民權人，本科，工程師，研究方向：交通工程。

Abstract： Based on the comprehensive understanding of the properties of recycled aggregate，this paper analyzes the related contents of recycled aggregate strengthening test and mix proportion design， hoping to effectively improve the utilization rate of cement stabilized macadam milling material and promote the sustainable development of highway industry.

Keywords：cement stabilized macadam recycled aggregate; strengthening test; mix proportion design