水泥路面再生集料用于水稳基层的性能试验分析

水泥路面再生集料用于水稳基层的性能试验分析

胡金华

湖南通达建设工程咨询监理有限公司湖南省岳阳市414000

摘要：在对水泥混凝土路面进行破碎改造的过程中，可以对旧板块进行轧制加工，通过这种方式可以得到再生集料然后应用到水稳基层中。本文首先结合水稳基层的性能进行了深入的分析，然后针对相同试验条件下全天然集料、全再生集料以及再生料等几种方案的混合料性能进行了试验对比，最终对水泥路面再生集料的力学特征以及路用性能进行了明确。根据最终的试验结果来看，将再生集料应用于水稳基层施工过程中，可以在一定程度上满足质量方面的相关要求，在未来具有非常好的应用和推广价值。

关键词：水泥路面；再生集料；水稳基层；性能试验

0前言

因为水泥路面自身强度较高，在后期的维护保养工作中不需要太多经费的投入，并且还具有非常强的抗磨耗损能力，因此在路面建设工作中得到了非常广泛的应用。但是，因为长期受到荷载以及环境等因素的影响，造成水泥路面在使用过程中经常会产生裂缝、脱空以及沉降等问题，这些问题的存在对于路面使用质量造成了非常严重的影响。在水泥路面的改造工作中，将旧路面板块进行破碎操作然后实现再生利用，通过这种方式不但可以节省废旧材料在运输以及采购过程中所产生的费用，并且还能在一定程度上降低环境方面所造成的影响。

1、再生集料的基本性能及试验方案

结合目前的实际情况来看，我国逐渐加大了对砂石料开采的限制力度，同时也有不少研究人员投入到了再生集料在基层以及面层再生混合料中的研究工作，并且在旧路改造工作中实现了有效的应用。本文主要结合工程现场获取的再生粗集料进行了室内试验分析，在此基础上对再生粗集料的基本性能进行了明确。根据最终的试验结果来看，再生集料的每一项指标都能满足公路路面施工技术规范中水泥稳定基层集料的质量要求，但是与天然集料之间进行对比，再生集料在压碎值以及磨耗率等各方面的指标都明显较大，尤其是再生集料的磨损率一般都是18%以上。在对轧制加工工艺进行使用的基础上，可以对再生集料完成相应的改进工作，使再生集料的使用性能在原来的基础上实现进一步的提升。

为了保证再生基层混合料的性能可以达到一定的标准要求，在试验过程中再生基层混合料所采用的是4.2%水泥掺量，并且通过天然集料对其中的部分再生集料进行了替代，在此基础上对三种试验方案进行了设计，然后按照公路无机结合料稳定材料试验规程当中的相关要求，对几种试验方案进行了有效的对比。

2、水泥稳定混合料的力学性能试验

2.1无侧限抗压强度与模型

在无机结合料稳定集料基层的质量控制工作中，7d无侧限抗压强度属于其中非常重要的一项组成部分，在对材料性能进行研究的过程中，不但要对短期强度特征进行全面的了解，同时还应该对长期强度变化规律特征进行明确，这样才能确定出材料的基本性能。在室内静压成型基础上形成了各个龄期的圆柱体试验，根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程中的相关内容，对无侧限抗压强度进行了试验，最终的测试结果如下图1所示。

图13种方案不同龄期的抗压强度变化图

根据最终的试验结果来看，在龄期不断上升的基础上，混合料的抗压强度也会在原来基础上进一步提升，最终表现出第二种方案的强度最高，第三种方案的强度最差。由图1当中的内容显示，第二种方案与第三种方案在初期强度增长率上不存在太大的差异，并且都高于第一种方案。尤其是在第二种方案的后期变化中，其强度要明显高于第一种方案与第三种方案，这就说明再生集料粗集料的抗压能力达不到相应的标准要求，从而造成第三种方案的混合料强度要明显低于第一种方案的材料强度。但是第二种方案与第三种方案的初早期强度增长率要高于第二种方案，这就说明附着在再生粗集料表面的旧水泥砂浆可以对混合料早期强度的形式起到非常重要的促进作用。结合第一种方案与第二种方案最终强度对比结果进行分析，在水稳混合料强度形成过程中，再生粉料在其中发挥着十分重要的作用，这就造成第二种方案在各个龄期的强度都要明显高于其他两种方案。

2.2劈裂强度与模型

针对于半刚性的基层而言，需要进行相应的弯拉应力验算过程，这样才能对车辆荷载作用下所形成的拉应力或者是温度收缩而引起的拉应承受范围进行明确。在对半刚性材料抗弯拉力学性能进行评价的过程中，抗拉强度属于一项非常重要的分析指标。在这次试验过程中主要采用的是劈裂试验方案来对试件90d的劈裂强度进行测定，同时对无侧限抗压强度的试验结果进行了对比分析，最终的分析结果如下图2所示。

图23种方案的劈裂强度试验结果

根据最终的对比分析结果来看，抗压强度与劈裂强度之间存在十分密切的联系，其中第二种方案的劈裂强度要明显高于第一种方案与第三种方案。第三种方案的劈裂强度与第一种方案相比没有存在太大的差异，这就说明再生粗集料更有助于混合料强度的增加，同时也能对再生集料本身强度所产生的影响因素进行解决。而第二种方案的劈裂强度要明显高于第一种方案与第三种方案，这就说明再生粉料在混合料劈裂效果增长中有着非常重要的作用。

3、水稳再生基层材料的水稳定性试验分析

如果是针对稳定材料的受水浸泡进行分析，稳定再生集料与稳定天然集料进行对比之后，在材料的强度方面并没有发生明显的变化。但是如果是从抗水稳定性的角度上进行分析，在稳定的影响作用下，水会出现冻融现象从而造成材料发生损坏，当冻融循环时会进一步加大材料的劣化现象，同时表面的裂缝现象也会因此进一步的扩大，这就会造成材料的强度在原来的基础上进一步降低。根据最终的冻融循环试验结果来看，稳定再生集料的抗水冻融循环强度的降低程度并不低于稳定天然集料，具有非常好的抗冻融性。在根据之前的材料强度以及模量的试验进行分析对比，将旧路水泥混凝土路面板集料化处理之后用于水泥稳定基层，通过这种方式材料的强度不但高于稳定天然料，同时还能使材料的刚性进一步的柔化，从而使半刚性稳定结构的抵抗变形能力实现进一步的改善，在路面稳定基层结构中可以实现有效的应用。

4、结语：

综上所述，首先，在龄期不断增加的基础上，稳定集料的抗压强度也会在原来的基础上进一步提升，根据几种方案的对比结果来看，再生集料对于混合料劈裂强度增长有着非常重要的作用；其次，将这三种方案之间进行对比，抗压回弹模量与劈裂回弹模量之间在数值上不存在太大的差异，但是含有再生集料的混合料回弹模量要明显低于全天然集料，这就说明再生粗骨料表面的砂浆可以起到非常重要的柔化作用，从而可以防止半刚性基层结构在使用过程中会出现受力变形的现象；再次，针对于稳定材料的水稳定性进行分析，每一种方案的抗水性以及抗冻融性都比较好，但是全在生方案与天然方案之间相比，还具有一定的差异；最后，通过对再生集料混合料的各项力学性能与路用性能进行分析，全再生方案的优势要明显高于其他两种方案，可以在很大程度上满足公路路面施工技术规范中对于水泥稳定性方面的相关要求，并且再生集料对于混合料刚度可以起到非常重要的柔化作用，可以使半刚性稳定基层抵抗变形能力在原来的基础上得到进一步的改善，从而促进路面结构的使用性能实现明显的提升。

参考文献：

[1]徐程.旧水泥路面再生集料在水稳基层中的应用[J].江苏建筑职业技术学院学报,2015

[2]顾小安,张璠,钱海涛.水泥路面再生集料用于水稳基层的性能试验研究[J].公路工程,2014,

[3]金荣.旧水泥路面再生集料半刚性基层沥青路面性能预测研究[D].华南理工大学,2013.