再生水泥稳定碎石再生机理和抗压强度研究

李新鹏 穆 勇 李典豪

(贵州高速公路集团有限公司养护管理技术中心，贵州 贵阳 550014)

再生水泥稳定碎石再生机理和抗压强度研究

李新鹏 穆 勇 李典豪

(贵州高速公路集团有限公司养护管理技术中心，贵州 贵阳 550014)

从水泥水化的角度对再生水泥稳定碎石的再生机理进行了分析，在相同条件下采用水泥对新碎石材料和回收水泥混凝土材料进行了稳定，并在不同水泥剂量下采用振动法成型了试件，测定了两种混合料试件各龄期下的无侧限抗压强度，并作了对比分析，研究结果表明，新水泥稳定碎石材料和再生水泥稳定碎石材料的各项强度均随水泥剂量和龄期的增长而增长，再生水泥稳定碎石的7 d强度高于新材料而90 d强度略低于新材料。

水泥稳定碎石，再生机理，抗压强度，力学性能

水泥混凝土路面由于强度高、板体性好等特点在我国道路工程，尤其是低等级公路和农村道路中广泛使用[1]。然而，水泥混凝土路面在使用一定年限后，在自然因素和交通荷载的综合作用下，会出现开裂、脱空、沉陷等病害，严重时将会使路面丧失承载能力而面临废弃[2，3]。废弃的水泥混凝土材料不但因堆放会占用土地资源，还会对环境造成污染。再生水泥稳定碎石是将废弃的水泥混凝土材料采用水泥重新稳定后用于路面基层等层位，对节约资源、保护环境都有着重要的意义。目前，国内外对于再生路面和水泥稳定碎石材料已经进行了很多研究和探索，并取得了一些重要的研究成果[4]，但针对再生稳定碎石材料的研究却并不多见。

通过在相同条件下采用水泥对新碎石材料和回收水泥混凝土材料进行了稳定，并在不同水泥剂量下采用振动法成型了试件，测定了两种混合料试件各龄期下的无侧限抗压强度、劈裂强度和弯拉强度，并进行了对比分析。

1 再生机理分析

再生水泥稳定碎石是采用回收水泥混凝土材料作为骨料，并采用水泥进行稳定的一种工艺。水泥与水拌合后，水泥熟料与水发生水化反应，生成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。

在水化初期，水泥浆体具有流动性，流动的浆体一方面将回收水泥混凝土骨料包裹、粘结在一起，另一方面流动的浆体也浸入回收水泥混凝土骨料的裂缝和空隙中，在水泥硬化后可使骨料间的联系更为紧密。在水泥胶浆凝结前，采用机械压实的方法使骨料颗粒紧密接触，待凝结硬化后便可形成强度。

铣刨机把废旧的水泥稳定碎石进行破碎，即可得到再生原材料水泥稳定碎石废料在铣刨时，水泥砂浆包裹在碎石表面，与新料相比，废旧水泥稳定碎石再生强度可能有所不同，主要特点有：1)废旧骨料吸水能力变差，与新料同配比相比，水灰比相对减少，强度增大[5]；2)废料碎石表面存在裂缝，水泥砂浆更易填充骨料空隙；3)旧料破碎，骨料产生新的断面，碎石表面比新碎石粗糙度高。

2 原材料和混合料设计

实验所用水泥为42.5普通硅酸盐水泥，相关技术指标如表1所示。

表1 试验用水泥技术指标

实验所用水泥混凝土回收料为某水泥路面回收料，相关技术指标如表2所示，并对其进行破碎处理。

表2 回收水泥混凝土材料技术指标 %

设计级配为骨架密实型级配，如表3所示。

表3 混合料设计级配

3 无侧限抗压强度试验

有研究表明，采用振动成型法更能模拟施工机械的实际施工过程，且所成型试件与实际路面性能最为相似[6]，因此，本文采用振动成型法分别成型再生水泥稳定碎石试件和新水泥稳定碎石试件，水泥剂量选择3%和4%两个剂量，测定7 d,28 d，60 d和90 d的无侧限抗压强度，并计算95%保证率下的强度代表值，结果如表4所示。

表4 无侧限抗压强度试验结果

从图1可以看出，再生材料和新材料的无侧限抗压强度均随龄期和水泥剂量的增加而升高；再生材料的7 d抗压强度高于新材料的抗压强度，这可能是由于再生材料中除新加入的水泥外，其中的回收混凝土材料中也存有少量的水泥活性成分，可以增强骨料间的胶结能力；随着龄期的增长，再生材料的无侧限抗压强度逐渐低于新材料，这是由于随着龄期的增长，水泥得到进一步的水化，而再生材料中的回收混凝土骨料由于曾经经受过长期的温度和荷载作用，其内部存在更多的微裂缝，这些微裂缝对再生后材料的强度起到不利的作用，除此之外，回收混凝土材料空隙中的粘土颗粒等物质也会影响再生后材料的强度。

4 结语

1)水泥浆体通过包裹回收混凝土骨料和浸入骨料中的裂缝及空隙将回收水泥混凝土材料胶结起来，待硬化后形成强度。

2)再生水泥稳定碎石材料和新水泥稳定碎石材料的强度均随龄期和水泥剂量的增加而升高。

3)再生水泥稳定碎石材料的初期强度高于新水泥稳定碎石材料，但终期的强度低于新水泥稳定碎石材料。

[1] 杨 斌.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D].西安:长安大学,2005.

[2] 慕长春,杨锡武.重庆地区水泥砼路面病害分析及治理对策[J].重庆交通学院学报,2000(3):47-50，53.

[3] 张集州,胡 甜,甘先永.运营期路基工作性能与路面病害相关性分析[J].中外公路,2013(2):12-14.

[4] 蒋应军,李明杰,张俊杰,等.水泥稳定碎石强度影响因素[J].长安大学学报(自然科学版),2010(4):1-7.

[5] 张 毅.水泥稳定碎石配合比及无侧限抗压强度的完整性[J].山西建筑，2014，40(34):125-126.

[6] 周 成.水泥稳定碎石基层再生利用探析[J].技术研发，2011(5):28-29.

[7] 蒋应军.基于振动法设计的抗裂型水泥稳定碎石基层应用研究[J].公路,2008(12):36-41.

Study on recycled mechanism and compressive strength of recycled cement-stabilized macadam

Li Xinpeng Mu Yong Li Dianhao

(MaintenanceandManagementTechnologyCenter,GuizhouHighwayGroupCo.,Ltd,Guiyang550014,China)

Starting from the aspect of cement hydration, the paper analyzes recycled mechanism of recycled cement-stabilized macadam, makes a stabilization for new macadam materials and recycled cement concrete materials with cement under similar conditions, forms testing components with vibration method under different cement dosage, tests unconfined compressive strength of two kinds of mixture testing components under their different ages, and makes a comparative analysis. The research results show that: the strength of new cement-stabilized macadam material and recycled cement-stabilized macadam material increases with the cement dosage and age increasing, the 7 d strength of recycled cement-stabilized macadam is higher than that of new material, however, the 90 d strength of recycled cement-stabilized macadam is lower than that of new material.

cement-stabilized macadam, recycled mechanism, compressive strength, mechanical property

2015-01-28

李新鹏(1979- )，男，硕士，助理工程师； 穆 勇(1988- )，男，硕士，助理工程师； 李典豪(1986- )，男，硕士，助理工程师

1009-6825(2015)10-0122-02

U416.26

A