水泥穩(wěn)定二次再生路面材料性能研究進(jìn)展

張中華

摘要當(dāng)前通過對水泥穩(wěn)定二次再生路面材料的性能研究，對于認(rèn)清材料性能，保障公路穩(wěn)定安全等方面具有積極意義?；诖耍疚暮喴U述了此問題的現(xiàn)狀，結(jié)合配合比實(shí)驗(yàn)、抗彎、抗壓實(shí)驗(yàn)、耐久性以及抗沖刷性實(shí)驗(yàn)對水泥穩(wěn)定二次路面材料進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，水泥穩(wěn)定二次再生材料強(qiáng)度低于普通水泥材料，抗壓強(qiáng)度受溫度影響較大，利用再生集料混凝土修筑水泥路面，可以滿足水泥道路質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞水泥路面；再生材料；實(shí)驗(yàn)分析；性能研究

現(xiàn)階段，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，各地建筑如雨后春筍般興起，而工程建設(shè)所需巨大的材料支撐與舊有建筑因拆除造成材料浪費(fèi)的矛盾并存著。據(jù)悉，在山西省某投資達(dá)百億的工程項(xiàng)目中，產(chǎn)生了100多萬噸的廢棄材料，且大多暴露于室外，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了巨大影響。在當(dāng)前提倡資源高效利用、實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的科學(xué)理念的背景下，如何在保障工程安全的情況下做到材料的再次利用是每個(gè)工程建設(shè)者都值得考慮的問題。

1問題的提出

二次再生利用技術(shù)指的是在原有路面基礎(chǔ)上，利用廢舊路面材料，加入適當(dāng)?shù)男铝线M(jìn)行摻和而得到質(zhì)量較好的再生混合材料，對廢舊路面進(jìn)行二次修建。瀝青路面再生技術(shù)是一種環(huán)保、節(jié)能、成熟的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)?，F(xiàn)階段，這種技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)有了初步應(yīng)用，而早在20世紀(jì)70年代，路面再生利用技術(shù)便在發(fā)達(dá)國家中出現(xiàn)并得到了很大程度的重視。中國擁有廣闊的領(lǐng)土面積，也有漫長的公路線，通過再生技術(shù)延長公路使用壽命，無疑是一個(gè)具有跨時(shí)代意義的。筆者通過實(shí)驗(yàn)研究，對水泥穩(wěn)定二次再生路面材料各項(xiàng)性能進(jìn)行了相關(guān)分析。

2水泥穩(wěn)定二次再生路面材料性能試驗(yàn)

2.1再生集料混凝土配合比設(shè)計(jì)

再生集料混凝土配合比設(shè)計(jì)是再生路面材料性能實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。普通水泥混凝土配合比需要滿足工作性能、耐久性能以及抗彎抗拉強(qiáng)度性能的技術(shù)要求。對于再生混凝土，根據(jù)相關(guān)調(diào)查表明舊混凝土加工破碎后的骨料同普通骨料相比，存在視密度低、吸水率更高的特點(diǎn)，這就意味著配置的需水量更大、強(qiáng)度和收縮性較差。因此在實(shí)驗(yàn)過程中，再生混凝土的配置不能簡單照用普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，為保證混凝土耐久性能和工作性能，需綜合考慮舊混凝土骨料的吸水率、孔隙率等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。最終配合比如下表1所示。

2.2抗彎拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度

通過實(shí)驗(yàn)測定出再生集料水泥混凝土以及天然集料混凝土部分時(shí)間段的抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，繪出再生材料與天然集料抗彎拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度隨齡期的變化規(guī)律，并進(jìn)行對比。如圖所示：

可以看出，再生集料水泥混凝土同天然集料混凝土相比，其抗壓強(qiáng)度有所降低，但幅度不大，主要考慮由以下因素造成：一方面是由于再生集料表面存在硬化水泥砂漿包裹情況，使得強(qiáng)度變低；另一方面，硬化水泥砂漿孔隙率較大，密度偏低，對水分的需求較高。在制作混凝土過程中，若出現(xiàn)水量不足，則極容易引起水泥混凝土強(qiáng)度降低的情況；也可以看出，再生混凝土在強(qiáng)度方面能夠滿足水泥混凝土路面材料所需的強(qiáng)度要求。

2.3耐久性

對材料的耐久性的試驗(yàn)，本文通過對相同等級強(qiáng)度的兩種混凝土進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，測定兩種材料凍融前后混凝土的抗壓強(qiáng)度，比較抗凍性能。

通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：兩種混凝土受同等程度壓力后，再生集料混凝土的抗壓強(qiáng)度的損失較大。造成這種現(xiàn)象的原因可以通過微觀結(jié)構(gòu)的觀察給出解釋。再生混凝土集料較普通混凝土具有孔隙率大的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，混凝土吸水膨脹，混凝土內(nèi)存在的裂紋也會(huì)隨著孔隙體積膨脹而加大，不利于混凝土的耐久性保持；另一方面，由于新舊水泥之間存在結(jié)合不牢的區(qū)域，當(dāng)受到外力時(shí)，極容易破壞。

2.4抗沖刷性

混凝土路面在使用過程中容易產(chǎn)生裂縫，這是由于源于面層縫隙或邊緣的水受到反復(fù)的碾壓作用后，結(jié)合面承受壓力持續(xù)增加，盡管水量少，但時(shí)間短，形成的壓強(qiáng)較大，形成的沖擊壓力依然會(huì)沖刷路面。并且隨著時(shí)間的推移，被沖刷的部位便會(huì)形成坑洞，最終致使路面遭受破壞。本文通過抗沖刷實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，再生混凝土集料沖刷損失隨時(shí)間增加而降低，表明再生集料有較好的抗沖刷性能。這是由于水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行使得混合集料空隙減少所造成的。

3工程應(yīng)用試驗(yàn)分析

本研究結(jié)合某工程實(shí)例，在工程項(xiàng)目中選取兩段作為實(shí)驗(yàn)路段。實(shí)驗(yàn)路段選用混凝土等級C30的再生混凝土集成材料。具體配比如上表1所示?？紤]到當(dāng)?shù)販夭畲蟆穸葟?qiáng)的特性，需減少混凝土的收縮，采用大粒徑的粗集料。同時(shí)考慮到混凝土抗拉彎的限制，在進(jìn)行粗集料配比時(shí)，通過粗集料形成骨架、砂漿和細(xì)集料盡量填補(bǔ)存在的孔隙，使水泥混凝土密實(shí)。

本項(xiàng)目將該路段附近廢棄混凝土進(jìn)行了選擇性搜集，并再次利用。工程實(shí)踐證明，混凝土的再次利用技術(shù)將廢棄混凝土收集、加工到利用的流程是可行的，這項(xiàng)技術(shù)能夠有效節(jié)省天然集料，減少資源浪費(fèi)情況。另一方面，該路段建成以來，路面性能依然保持良好，說明經(jīng)過合理的配合比設(shè)計(jì)，再生集料形成的水泥混凝土，可以滿足該路段所需的性能需求。

4結(jié)論

實(shí)驗(yàn)證明，再生混凝土集料與天然混凝土集料相比密度更小、吸水性更強(qiáng)。其抗彎拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度與天然混凝土變化基本相同，再生集料混凝土在抗拉彎強(qiáng)度上完全可以滿足水泥混凝土路面的強(qiáng)度要求。多年來，經(jīng)過相關(guān)工程實(shí)踐，二次再生混合料的使用己逐漸被人們所接受，相信憑借其社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)保效益的巨大優(yōu)勢，未來二次再生混合料的使用將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展前景。