浅谈再生水泥稳定碎石混合材料的试验配合比

浅谈再生水泥稳定碎石混合材料的试验配合比

朱合明

东莞市东田混凝土搅拌有限公司

摘要：根据市政道路改造工程，在水泥混凝土路面破碎后采用压实、无侧限抗压强度以及抗冻性的方法对得到的再生集料进行了试验研究，对再生集料水泥稳定碎石材料的路用性等进行试验分析比较确定了再生水泥稳定碎石混合料的最佳配比。测试结论为公路基地的实际工程配比设计提供了有效的技术依据。

关键词：再生集料、废旧水泥混凝土路面、路用性能试验、配合比设计

引言

作为一个人口大国，中国应该重视环境保护，提倡节约，在工程施工中旧混凝土板的再生使用，体现可重复使用资源的环保意识，如果找到有效利用废旧混凝土的具体方法，不仅可以改变浪费为宝物，减少对环境的污染，还可以节省相当一部分独立的建筑基金。在本文中，我们通过实验研究了废旧再生水泥稳定碎石的路用性能，确定再生水泥的稳定性固定碎石混合物的相容性比率(下称"再生集料")设计提供了理论依据。

一、原材料及再生集料物理力学性质

水泥：硅酸盐水泥可用于稳定水基，不能使用快硬，早强水泥。

混合水：实验使用混合水作为饮用水。

集料：合肥旧混凝土路面破碎为再生集料收集，普通集料(用于实验比较)为巢湖自然生产石灰岩。

在本文中，这两段路的再生集料的粉碎值为22.6%，巢湖石灰岩集料粉碎值20.6%，再生集料的破碎值略高于巢湖石灰岩集料的破碎值。再生集料的粉碎值符合路面材料的要求表明再生集料的形状特性以及力学性质都比普通的集料好。与天然砂石材料相比，再生集料的表面因为包裹了数量庞大的水泥砂浆，所以表面粗糙，棱角较大。由于水泥砂浆的孔隙性大，高吸水性，加上混凝土面板在使用和打破的时候被破坏导致再生集料内部的一些微裂纹，从而导致再生集料的表观密度比普通集料低，水的吸收速率比高且快。再生集料的表观密度和吸水率与旧水泥混凝土使用材料的性质、混凝土的混合比、强度等因素都有关系，所以道路不同对废旧混凝土的检测指标存在明显差异。因下列原因而再生的水量：表面粘着砂浆在计算吸水时，必须考虑旧水泥混凝土干燥和加热过程中内部水分以及内部水分分解导致再生集料质量的损失的影响。因此，它不能根据常规方法计算吸水率。计算吸水性时，必须扣除集料的内部含水量导致的质量损失，否则吸水性指标非常大。根据相关文献记载，再生集料的吸收率在2.5%至12%之间，这估计是没有考虑到内部水分分解的造成的结果。再生集料中针状颗粒的含量在3.51至10.95之间。集料中针状颗粒含量应小于普通集料，满足《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中二级集料<15%的要求，表明再生集料的颗粒形状不会对再生的水泥材料性能的稳定性有显著的负面影响。

二、级配设计

粒料类基本结构有骨架间隙结构、骨架紧凑结构和悬浮紧凑结构3种。其中骨架间隙结构的紧密度低，粘附性差，但通透性好，不易冻结，骨架紧实结构的剪切强度和紧密度提高，通透性降低。悬架结构紧凑易压实，但压实率低，难渗透，易结冰，强度和稳定性受含水量影响较大。在比较的基础上，选择骨架紧凑结构作为主要研究对象。

采用集料混合疏松密度法测定粗集料的比例。根据《公路沥青路面设计规范》和《路面基础施工技术规范》初选3种（表2中1#~3#）等级分配，等级4为悬挂式密集型、4、5,和6被分级以比较测试。相应的分层曲线如图1所示。

对每一项最初提议的级配进行击实测试，以比较各级最合适的匹配干燥的密度。结论如下：（1）骨架紧凑结构，级配结构在1#~3#中，1#级是最大的干燥密度，表示其结构最密集（2）一般集料级配的最大干密度为6#，大于级配5#，表示6#优于5#；（3）骨架紧致型比悬浮密实型级配混合物的密度大；（4）最佳耗水量随着细集料的增加而增加；（5）最大干密度的再生集料混合物比普通的集料混合物小10%左右，干燥密度为2.31~2.37吨/立方米、再生集料混合物的最大干度密度为2.11~2.12吨/立方米；回收集料混合物的最佳水含量数量值比普通集料混合物高出约2%。

三、无侧限抗压强度检验

无侧限抗压强度是测量半刚性材料性能的一种方法，这是一个重要的指标，因此对于再生水泥的稳定性粒料来说，也是一样的注重研究它的强度，在本文中，每组初选级配

进行7d无侧限饱水强度测试，结果如表3所示

从测试结果可以看出，1级和6级的匹配组合设计是最优的，进一步使用不同的水泥剂量和水泥标签进行了测试，1和6无侧限压力强度随着水泥剂量和标签数量的增加而逐渐增大，与水泥稳定基础材料强度增加的规律相一致。

与普通集料相比，7d无侧限压强度与普通集料水稳混和料相似。当使用po.32.5水泥时，再生集料水稳定材料的抗压强度略低。当使用po.42.5水泥时，普通集料水稳定材料的抗压强度略低，但可以满足规范的要求。从试验结果可以看出，使用骨头紧凑型结构中7d压力强度不受侧向限制对等级分配的敏感性比对水泥标签的敏感性更强。尤其是在级配时细料使用的数量是非常重要的，当细料使用的数量由25%改为27%时，强度有了很大的提高，所以，在设计上，必须注意细料使用的数量

从表4可以看出，混凝土在这一地区的强度随年龄的增长二变得缓慢，略低于28d的设计值，以及60d之后设计值达118.2%。可考虑是因为添加粉煤灰等材料，以减少先前强度的增加。对于这种情况，对配合比率作部分调整，则调整后的配比情况列于表5。试验得出混合性能良好，用于邵威工程11层墙柱和顶梁板梯。表6显示了某一年龄阶段后的反弹测试数据。根据表6，可以发现60d龄期混凝土的强度与监理中心工程的试验结果相差不大，均超过了118.8%的设计值，但经调整的混凝土强度达到设计值的105.4%的时间为28d。早期的强度一般高于表1。

综合分析，将两表数据做成曲线图，如图5所示，从图5、表4和表6可以看出，有两种类型的混凝土28d强度能达到设计标准，都是合格的混凝土随着年龄的增长，混凝土的强度在增加，而且最后60d强度的增加并没有太大的不同，约为设计值的118%但与28d-60d的混凝土强度相比，改进后的邵圩项目混凝土强度高于同年龄监控中心的混凝土强度，结果表明，改进后的混凝土具有更高、更早的强度程度，比混凝土改善前的强度更加稳定，表明改进后的混凝土达到了预期的目的。

四、结论和建议

根据水泥稳定粒料的强度形成机理和影响其强度的因素，根据规范要求对水泥稳定材料的粒料配比进行了分析初步设计并得到了水泥稳定颗粒的配合比结论如下：

1、参考颗粒分级的计算方法，得出了前几组匹配比（其中以骨架紧凑结构为主），采用重击试验确定每一组组合的最大干密度和最佳含水量，通过比较选择最密集的结构（即干燥密度最大的结构）作为最佳配合比结构(29:20:25:7:19)

2、根据对无侧限抗压强度的测试得到了水泥剂量在相等的时候，本文用于研究的配合比相对的强度是最佳的，而且和普通水泥稳定碎石混合料的对比也是相差不多，在水泥剂量为4.0％~5.0％的情况下能够满足规范的要求强度值，可以在高等级公路的路面基层材料中使用。

结束语

1.用回弹法对混凝土构件抗压强度和实际阻力进行推定压力强度存在一定的偏差。钻芯抽样结果略高于反弹假设值；

2.28d抗压结果受商品混凝土配合比的调整的影响；

3.混凝土前期的强度增长下降是因为添加了粉煤灰；

4.根据回弹法等方法的后期测试结果对混凝土的质量控制有重要意义，能够及时发现混凝土质量问题。

建议为了进一步评估再生水泥稳定砂砾混合料的性能，有必要进行一系列的道路设计协调测试性能，比如：不同时期的无侧限抗压强度，抗冻融循环性能、回弹模量和抗收缩性能，并希望在整体来说捕捉再生水泥稳定砂砾混合物的性能并使其成为一个实用的项目为设计和施工提供必要的指导。

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