廢舊混凝土路面再生骨料路用性能研究

河南省交通科學技術研究院有限公司/范齊

引言

建筑產業是支持國民經濟發展的支柱性產業，伴隨著近幾年來我國經濟社會的不斷發展，城市基礎設施更新速度加快，建筑垃圾數量不斷增加。水泥混凝土施工是建筑工程施工中產檢的檢出材料，在建筑物與道路結構不斷被破壞、翻新、重建過程中，將會產生極大數量的廢棄混凝土，不僅會占用大量的土地資源，由于其堆放的隨意性也將會出現一定的安全隱患。與此同時每一年的道路重建與改造均會消耗大量的天然砂石以及碎石，在自然資源保護意識與日俱增的背景下，天然砂石的開采數量已經得到限制。道路工程項目相較于建筑工程項目性能要求而言相對寬松，將廢棄混凝土破碎后形成再生骨料可應用至道路修復、重建環節之中，不僅能夠節省天然石材資源，降低道路工程項目施工成本，在緩解天然石材資源緊缺的前提下，也能減少城市的建筑垃圾排放數量，對于社會發展與生態環境保護有著現實意義。

一、廢舊水泥混凝土

廢舊水泥混凝土主要是指將使用期年滿的建筑物進行拆除、市政道路進行改造翻修以及新建工程項目的殘留廢料，數量龐大的廢舊水泥混凝土嚴重阻礙生態環境保護，為此需要基于回收利用經濟要求對于傳統廢舊水泥混凝土進行分類回收。廢舊水泥混凝土分類方法如下所示。

第一，民用源廢舊水泥混凝土。這一類型的廢舊混凝土主要來源于老居民住宅拆遷，這些建筑的建成時代久遠，使用時間相對較長，對于混凝土施工強度等級要求相對較低，骨料品質也相對較差，民用源廢舊水泥混凝土的品質斑駁，可回收利用的成分相對極少。

第二，公用院廢舊水泥混凝土。這一類型的廢舊混凝土主要來源于公路改建、橋梁翻修以及大型市政工程拆后所剩下的廢舊水泥混凝土，其中多為參與鋼筋以及廢舊水泥混凝土塊等價值相對高的施工磁療，再生骨料的產出率相對較高。

第三，工業與實驗類廢舊水泥混凝土。這一類型的廢舊混凝土主要來源于實驗室廢舊材料以及化工廠廢舊水泥混凝土等，廢棄混凝土的成分相對復雜，受到外部污染的可能性極強，該類型的廢舊水泥混凝土生產再生骨料，其生產成本不僅相對較高，還極有可能產生二次污染，因此并不建議回收與利用工業與實驗類廢舊水泥混凝土。

二、廢舊混凝土再生骨料在道路工程中的應用

（一）道路墊層中的應用

通常情況下，將廢舊混凝土的再生骨料應用至道路墊層之中，可有效改善道路工程項目的土基濕度與土基溫度。碎石墊層的級配是確保施工質量控制的關鍵所在。特殊情況下施工人員為了考慮工期，需要提高道路墊層的早期強度，需要將再生骨料與石灰、黏土進行配比，最大程度增加道路墊層的增長速度，但由于廢棄混凝土破碎成本相對較高，因此其應用范圍并不廣泛。

（二）道路基層中的應用

再生骨料與天然碎石相比較而言，存在吸水率高、壓碎值高以及施工密度相對較低的應用缺點，雖然能夠滿足公路基層規范要求，但種種缺點因素的存在將會增加道路裂縫的發生機率。在水泥劑量不斷增加的前提下，同等級配再生骨料的力學性能將會跟隨水泥劑量的增加而增強，同時再生骨料混合料的強度將會跟隨其應用齡期的增長而增大，而水泥穩定下再生骨料混合料的最佳含水量在11%左右，而普通集料的最佳含水量只能達到8%，針對這一問題，施工人員常常應用的解決方法為加入減水劑類的外加劑，或者是減少再生骨料的應用數量。

（三）道路面層中的應用

再生骨料在水泥混凝土路面中的應用，其最為重要的是對拌合水量的確定。再生骨料在破碎過程中時常會遺留下相對較多的微裂紋，骨料上也將會殘存大量的水泥漿，因此在拌合過程中其吸水現象較為嚴重，在進行再生混凝土制備過程中，施工人員需要先將再生骨料進行浸泡，測量其吸水率，以此為基礎進行拌合前水總量的有效調整。再生骨料應用至混凝土路面施工中有一定的施工優勢，混凝土路面在同樣的荷載條件下，其產生的應變力越小所產生的極限應變值越高，繼而可以有效降低裂縫發生機率。粉煤灰與混凝土的拌合應用，能夠提升再生骨料混凝土路面的抗裂能力，對于體積穩定性的提升有著促進作用。

三、廢舊混凝土路面再生骨料路用性能

（一）力學性能

混凝土的抗壓強度是衡量混凝土品質的衡量指標之一，抗壓強度也成為了研究水泥混凝土力學性能的重要方向。抗壓強度主要是指混凝土抵抗承受豎向荷載直至橫向拉伸破壞的能力，在混凝土土塊破裂前，一定單位時間內混凝土所承受的豎向承載力越大，則代表混凝土的抗壓強度越高。相較于天然骨料而言，再生骨料本身的應用性能并不強，極易對混凝土的力學性能帶來負面影響，尤其是再生骨料的取代率對于混凝土的力學性能有著極大的影響。

如5mm 至10mm 的再生粗骨料混凝土的抗壓強度值將會伴隨著再生骨料取代率的增加逐步呈現先升后降的發展趨勢。在同等試驗條件下，10mm 以上的天然骨料起到了應用的骨架支撐作用，5mm 至10mm 的再生粗骨料也起到一定的支撐左右，在受到再生骨料表面粗糙程度相對較高的影響，骨料與骨料以及水泥石之間產生更為優質的嵌合力，繼而大大提升了再生粗骨料的水泥混凝土抗壓強度水平。其次，應用5mm 至10mm 再生粗骨料的再生混凝土劈裂強度值總體上要低于普通混凝土，再生料取代率逐步增加的前提下，再生混凝土的劈裂強度值將會出現明顯性降低。40%的再生骨料取代率的再生混凝土劈裂強度均值要高于普通混凝土劈裂強度均值9%，這一因素出現的主要原因在于，再生粗骨料的應用可增強再生混凝土的內部摩擦力以及嵌合力，在起到再生混凝土內部支撐作用的前提下，還能進一步提升骨料與水泥石間的粘結強度，強化再生骨料混凝土的劈裂抗拉能力。最后，應用5mm 至10mm 再生粗骨料的再生混凝土抗折強度，將會隨著再生骨料取代率的增加呈現出現先增加后降低的發展趨勢，40%再生骨料取代率的抗折強度要高于普通混凝土的抗折強度。

（二）耐久性能

水泥混凝土的應用耐久性能與混凝土路面的使用壽命、應用穩定性以及后期維護費用有著極大的關聯性，為此需要確保路用水泥混凝土的應用耐久性。對于水泥混凝土耐久性的影響因素主要為兩方面，分別是水泥質量因素和骨料因素，因此應用骨料的種類、性能乃至級配均會對水泥混凝土的耐久性能造成影響。再生骨料是再生混凝土的主要原材料之一，再生骨料本身具備的高吸水性、壓碎值以及微裂隙等情況，對于再生骨料混凝土的耐久性能均有著負面影響。

如5mm 至10mm 再生粗骨料混凝土的抗沖擊能量值要高于普通水泥混凝土，同時再生混凝土的抗擊沖擊性能與再生骨料的取代率并未有線性關聯系，無論是再生骨料混凝土以及普通混凝土在其摻入粉煤灰后，水泥混凝土的抗沖擊性能均要低于摻入粉煤灰的混凝土。其次，5mm 至10mm 再生粗骨料混凝土的再生骨料取代率與其耐磨性能并未有直接性聯系，再生骨料取代率提升時再生混凝土的磨耗值并不會發生變化，同時摻入粉煤灰的再生粗骨料混凝土的磨耗值低于再生骨料磨耗值，因此可通過增加適當比例的粉煤灰來提升再生骨料混凝土的耐磨性能。最后，5mm至10mm 再生粗骨料混凝土的抗滲性能與再生骨料取代率有著極大的關聯性，當再生骨料取代率達到40%時，再生粗骨料混凝土的抗滲等級要比S12 混凝土的抗滲等級高一級。

（三）變形性能

再生骨料混凝土的變形性能與普通混凝土的變形性能類似，再生混凝土的徐變變形情況將會伴隨再生骨料取代率的增加而逐步增大，而應力水平的增加同樣也會導致再生混凝土徐變量的增加。為了控制再生骨料混凝土的收縮變形程度，可通過增加礦物摻合料進行控制。如在再生骨料混凝土中摻和不同比例的粉煤灰，將會對再生骨料混凝土的變形性能帶來影響，在粉煤灰摻量逐步增加的前提下，再生骨料混凝土的收縮應變情況將會呈現出先減小后增大的發展情況，在粉煤灰摻量在30%時，再生骨料混凝土的收縮應變值達到最小值。

四、結語

總而言之，再生骨料主要來自于工程與生活當中產生的廢棄混凝土，大大減少施工單位的天然砂石開采費用，對于施工單位而言有著良好的經濟應用價值。同時建筑垃圾的堆放處理將會產生大量的有害氣體，大量天然骨料的開挖也會對山體的生態系統造成破壞，再生骨料的應用能夠有效解決施工資源，減少項目施工成本。為此道路施工過程中，施工人員需要充分發揮廢舊混凝土路面再生骨料路用性能，不斷研究最優級配方案，推動施工行業的可持續化發展。