水泥稳定碎石再生集料的强化及配合比设计研究

摘  要：本文在全面了解再生集料性质的基础上，分析了再生集料强化试验和配合比设计相关内容，以期能够有效提升水泥稳定碎石铣刨料利用率，推进公路事业可持续发展。

关键词：水泥稳定碎石再生集料;强化试验;配合比设计

中图分类号：U416.2    文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2020）05-0000-00

1 再生集料性质

在再生集料性质分析中，主要采用两种不同集料进行对比分析的方法，本文以石灰岩为天然集料，以某省道改造工程铣刨废旧水泥稳定碎石为再生集料[1]将二者进行对比分析。

1.1 级配对比

通过水筛法进行再生集料筛分，再生集料31.5mm筛孔通过率为100%，26.5mm筛孔通过率为95.7%，19mm筛孔通过率为87.2%，9.5mm筛孔通过率为55.2%，4.75mm筛孔通过率为28.4%，2.36mm筛孔通过率为13.9%，0.6mm筛孔通过率为10.0%，0.075mm筛孔通过率为1.9%。在骨架密实型级配和悬浮密实型级配要求中，再生集料仅能达到悬浮密实型级配规定。相比悬浮密实型规范要求，19mm筛孔通过率（80.5%）下集料相对高一些，但在4.75mm筛孔通过率（39%）则低于规范值。由此表明，再生集料多集中在4.75～19mm之间。结合筛分结果，在现场施工中掺加适量天然集料，可优化级配，增加骨架密实性。

铣刨处理后，再生集料粗集料含量下降，细集料增加，这种情况下，可以大大增加级配的连续性，保证骨架密实度，提高再生水泥稳定碎石强度[2]。

1.2 吸水率

于再生水泥稳定碎石最佳含水率而言，再生集料吸水率影响较大，是再生集料性质检验的标准之一。经试验分析，当集料粒径为0～2.36mm时，再生集料的吸水率为5.211%，天然料的吸水率为1.436%;当粒径为2.36～4.75mm时，再生集料吸水率为3.732%，天然料为1.375%;当粒径为4.75～9.5mm时，再生集料吸水率为3.5%，天然料为1.274%;当粒径为9.5～19mm时，再生集料吸水率为3.040%，天然料为1.114%;当粒径为19～26.5mm，再生集料吸水率为2.884%，天然料为1.064%;当粒径为26.5～31.5mm时，再生集料吸水率为3.074%，天然料为1.011%。

由此可见，随着粒径加大，两种集料吸水率均随之降低。相比之下，再生集料吸水率变化较大。

1.3 压碎值对比

集料强度往往采用压碎值衡量，其同样也会直接影响水泥穩定碎石的力学性能。以粒径9.5～13.2mm为例，经试验分析可知，再生集料压碎值为32.9%，天然集料压碎值为20.5%。相比之下，再生集料压碎值更大。根据现行标准要求，二级及二级以下公路基层需控制在35%以内，底基层需控制在40%以下。由此表明，再生集料可满足该标准要求，且仍具有良好强度。

通过上述分析，可得出水泥稳定碎石再生集料的物理力学性能良好，依据现行标准规范，可达到二级及二级以下公路水泥稳定碎石底基层施工应用规定。

2 再生集料强化分析

天然集料和附着砂浆为再生集料的主要构成成分，此类材料特点为吸水率高、压碎值大等。相比天然集料技术指标，再生集料技术指标存在很大区别。为满足施工要求，本文通过四种不同试验方法进行再生集料强化分析，其中方法1、2为物理强化，方法3、4为化学强化，如表1所示。

强化分析中，主要分析对象为吸水率和压碎值。所得试验结果如下：

（1）方法1，吸水率为2.11%，压碎值为25.9%;

（2）方法2，吸水率为2.87%，压碎值为29.7%;

（3）方法3，吸水率为2.91%，压碎值为28.7%。

相比之下，在吸水率方面，方法1强化后，再生集料的吸水率最低，通过方法1强化处理，可有效降低再生集料的吸水率。在压碎值方面，方法1的压碎值改善效果最好。根据规范要求集料吸水率≤3%，压碎值≤35%，上述四种强化方法均可满足规范要求，其中方法1效果最好。

3 水泥稳定碎石再生集料配合比设计要点

3.1 集料级配和水泥剂量

在水泥稳定材料中，天然集料将被再生集料所取代，因此，对于混合料性能而言，其再生集料掺加比例多少是造成不同程度影响的关键。为尽可能降低级配的影响程度，本文决定以悬浮密实型结构为主，通过筛分再生集料和天然集料，在结合规范上下限等值进行级配优化，最终保证级配满足施工要求。根据试验结果，混合料级配组成为31.5mm筛孔通过率为100%，26.5mm筛孔通过率为96.36%，19mm筛孔通过率为81.82%，9.5mm筛孔通过率为56.36%，4.75mm筛孔通过率为38.18%，2.36mm筛孔通过率为35.45%，0.6mm筛孔通过率为12.72%，0.075mm筛孔通过率为3.63%。

依据现行规范要求，一般采用3%～6%之间的基层与底基层水泥用量，因此，在水泥剂量方面，本文采用4%、5%水泥用量。

3.2 击实试验

此次试验中，共选取8个试件，其中试件1～4用于4%水泥用量条件下，试件5～8用于5%水泥用量条件下，并采用四种不同再生集料掺加量，即0%、30%、60%、100%进行对比分析，所得结果如下：

（1）当水泥剂量为4%时，试件1再生集料含量为0%时，最大干密度为2.255g/cm³，最佳含水量为5.5%;试件2再生集料含量为30%时，最大干密度为2.197 g/cm³，最佳含水量为5.8%;试件3再生集料含量为60%时，最大干密度为2.141 g/cm³，最佳含水量为6.2%;试件4再生集料含量为100%时，最大干密度为2.055 g/cm³，最佳含水量为6.7%。

（2）当水泥剂量为5%时，试件5再生集料含量为0%时，最大干密度为2.283g/cm³，最佳含水量为6.1%;试件6再生集料含量为30%时，最大干密度为2.246 g/cm³，最佳含水量为6.3%;试件7再生集料含量为60%时，最大干密度为2.174 g/cm³，最佳含水量为6.7%;试件8再生集料含量为100%时，最大干密度为2.087g/cm³，最佳含水量为7.3%。

由此可见，随着再生集料含量的不断增加，水泥稳定碎石最大干密度将随之下降，含水量则随之增加。再生集料含量相同时，当水泥含量由4%增至5%时，最大干密度和最佳含水量则都会随之增加，这种情况下，将会增加集料之间的润滑程度，有助于压实，同时，还利于将混合料间的孔隙填满，加大干密度，这表明再生集料性能良好。

4 结语

综上所述，在环保形势要求日趋严峻的当下，利用再生水泥稳定碎石材料，可解决上述问题，满足公路可持续发展要求。因此，做好水泥稳定碎石再生集料强化和配合比设计研究具有重大意义。

参考文献

[1]铁磊.水泥稳定碎石冷再生基层施工质量控制[J].价值工程，2019，38（32）：128-130.

[2]溫广香，欧阳添资，周艺，等.水泥稳定再生碎石基层增强型抗泥剂的研制[J].新型建筑材料，2019，46（10）：79-83.

收稿日期：2020-04-07

作者简介：李春梅（1982—），女，河南民权人，本科，工程师，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