再生料石粉水泥稳定碎石基层在城市道路建设中的应用

再生料石粉水泥稳定碎石基层在城市道路建设中的应用

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济南黄河路桥建设集团有限公司，山东 济南，250000

摘  要：结合济南市药山南路改建工程，本文主要阐述再生料石粉水泥水稳碎石（以下简称“再生石粉水稳”）基层配合比设计、混合料的生产、摊铺、碾压及施工质量控制，充分验证了它具有良好的力学性能和板体性。与其它半刚性材料相比，有早期强度高、强度增长快、抗冲刷性能好、原材料来源广泛等优点，在城市道路的建设中有极为广阔的发展前景。

关键词：再生料石粉水泥水稳碎石；配合比设计；混合料的生产与施工质量控制

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0 引言

随着环保意识的日益增强和资源利用的最大化需求，再生材料在工程建设中的应用逐渐受到关注。其中，再生石粉是由建筑废弃混凝土块磨制而成，作为一种可循环利用的材料，其在水泥稳定碎石混合料中的应用可行性成为了当前研究的热点。

首先，从环保角度来看，再生石粉来源于建筑废弃物经过破碎、筛分等工艺处理后的细粒料，其利用可有效减少建筑废弃物的排放，降低对环境的污染。同时，采用再生石粉作为水稳材料的一部分，有利于实现资源的再利用，符合可持续发展的理念。

其次，从工程性能角度来看，再生石粉具有一定的活性，能够与水泥等胶凝材料发生化学反应，形成更为紧密的结构。在水稳混合料中掺入适量的再生石粉，可以提高混合料的密实度和强度，改善其工作性能。此外，再生石粉的颗粒形状和级配也能在一定程度上影响水稳混合料的性能，因此，在实际应用中需要根据具体情况进行配合比设计和优化。

1再生石粉水稳配合比设计

1.1设计资料

 药山南路改建工程K0+020~K2+180，长2160米 。基层水泥稳定碎石厚为36cm（两层18cm），7天无侧限（浸水）抗压强度要求值为3.0~4.0Mpa。

1.2集料

1.2.1粗集料

再生石粉水稳混合料中粗集料起到骨架作用，粗集料的质量和其物理性能严重地影响着混合料的使用性能，因此混合料中粗集料宜采用各种硬质岩石或砾石加工成的碎石，也可直接采用天然砾石。，其颗粒性状良好，细长及扁平颗粒含量不应超过18%，集料压碎值应不大于22%，每种集料单粒径规格应满足«公路路面基层施工技术细则»JTG/TF20-2015的要求。

1.2.2细集料

细集料应洁净、干燥、无分化、无杂质，并具有一定的颗粒级配，再生料石粉水稳中的细集料采用建筑废弃混凝土块破碎而成。采用反击式或锤式破碎机生产的再生料经过筛选的小于4.75mm的部分具有较好的角砾性，用于城市快速路和主干路，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于15%。技术指标应满足规范要求。试验结果见表1 

表1细集料的技术要求

1.3、水

符合现行生活饮用水卫生标准的饮用水可直接作为基层、底基层材料拌和与养生用水。

1.4、水泥

本配比水泥选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，经试验水泥的凝结时间符合，初凝时间应大于3h，终凝时间应大于6h且小于10h的要求，其强度指标要求符合现行«公路水泥混凝土路面施工技术细则»的规定。

1.5配合比设计

混合料的组成按设计图纸要求，综合考虑公路等级、交通荷载等级、结构形式、材料类型等因素确定材料的技术要求。再生石粉水稳基层作为道路的主要承重层，要具有足够强度和刚度，以满足车辆荷载的长期作用，抗裂性能达到最佳的原则，因此设计的混合料要形成骨架结构，采用骨架密实级配的方式构成，以级配的公称最大粒径及通过率、4.75mm及通过率和0.075mm及通过率为3个重要控制点，根据原材料各项试验结果及筛分结果， 确定原材料合成比例为：20-30mm石灰岩：10-20mm石灰岩：5-10mm石灰岩：再生石粉=19:32:20:29，合成级配见表2：

表2 合成级配

1.6目标配合比确定

在再生石粉水稳目标配合比中，应按上述设计的级配组成选择5种水泥剂量，分别确定各剂量条件下混合料的最佳含水量和最大干密度。然后根据试验确定的最佳含水量、最大干密度及压实度要求成型标准试件，验证不同水泥剂量条件下混合料的技术性能，确定满足要求的最佳水泥剂量，最终选择的最佳水泥剂量需满足«公路路面基层施工技术细则»JTG/TF20-2015中规定的最小剂量的要求。

按上述试验，根据设计强度要求，最终确定目标配合比如下20-30mm石灰岩：10-20mm石灰岩：5-10mm石灰岩：再生石粉=19:32:20:29，水泥剂量为4.5%，最佳含水量为5.3%。

1.7生产配合比调试

根据目标配合比确定各档材料比例，对拌和设备进行调试和标定，确定合理的生产参数。拌和设备调试和标定应包括料斗称量精度的标定、水泥剂量标准曲线的标定和拌和设备加水量的控制等内容。

通过标定和调整，使得最终生产的混合料级配能够与室内试验确定的级配尽量吻合一致。

    对于再生石粉水稳材料，应分别进行不同成型时间条件下的混合料7d无侧限抗压强度试验，绘制相应的延迟时间曲线，并根据设计要求确定容许延迟时间。

2 混合料生产与施工质量控制

2.1混合料的拌和

混合料的拌和、摊铺、压实能力必须相匹配。为保证再生石粉水稳混合料的连续施工，拌和机生产量不能小于500吨/小时。所需各种原材料严禁混杂，应分档隔仓堆放，且应堆放于专门的材料防雨棚内，拌合机配备料仓数量应与规定的备料档数相匹配，一般不少于5个，且料仓之间的挡板高度不小于1m，以防止上料过程中的混仓。每个料仓下面应安装称量精度±0.5%的电子计量装置。装水泥的料仓应密闭、干燥，同时内部应装有破拱装置，并配备计重装置。

在拌和过程中，应实时监测各个料仓的生产计量，对于城市快速路和主干路，应每10min打印各档料仓的用量，每种材料实际掺加量与设计要求值相差不超过10%，方能正常生产。天气炎热或者运距较远时，混合料拌合时宜适当增加含水量，粗粒材料可高于最佳含水量0.5-1个百分点。

2.2 混合料运输

应根据工程工程量大小和运距，配备足够数量的混合料运输车，装料前应保障车厢内干净、清洁、不的存有杂物。运输过程中应尽量避免急刹车，以减少混合料的离析。由于混合料的特殊性容易离析，所以要从开始就注意避免离析的发生，在往运输车装料时要求料车做到前后移动分多堆装车；运输车辆应当备有覆盖蓬布，以保证混合料在运输过程中水分尽量不损失。同时运输能力要比摊铺能力有所富余，以避免摊铺机的长时间待料，并保证摊铺的连续性。

2.3 混合料摊铺

混合料的摊铺应保持合理的速度，根据拌和站的拌和能力进行合理调整，一般不得大于2m/min，做到缓慢、均匀、不间断的摊铺。摊铺机应调整到最佳工作状态，调整好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。

2.4混合料的压实

由于混合料采用骨架密实结构，施工时既要保证粗骨料的骨架结构，又要防止由于过度碾压而导致骨架棱角的破坏。结合药山南路双向6车道设计要求，为达到良好的压实效果，采用压实设备的基本配备如下：

11-13吨双轮振动压路机        2台

20-30吨胶轮压路机          2台

35吨重型压路机                     2台

根据试验段确定，混合料摊铺以后压路机即可进行跟踪压实，具体压实工艺如下：

初压：11-13t双轮振动压路机前进静压2-3遍。

复压：采用35t重型振动压路机振动压实2～3遍，压实速度宜为1.5～2km/h，相邻碾压带轮迹重合为1/3轮宽左右。振动过后，25t胶轮压路机继续碾压1～2遍至混合料密实。

终压：采用钢轮压路机，速度可控制在2～4km/h，碾至消除轮迹。碾压完成后应及时进行压实度检测，若达不到设计要求的压实度标准，应及时进行补压。

2.5混合料养生

   混合料碾压完成并经压实度检测合格后，应及时养生，养生可采取洒水养生、毛毡覆盖或土工布覆盖。且养生期不宜少于7d，严格意义上说，基层从摊铺碾压完成到下一层摊铺前都属于养生期，期间结构强度无法承受施工车辆的荷载，极易导致各种裂缝的产生，必须封闭交通。

2.6质量控制

2.6.1施工前

施工前应严格按照«公路路面基层施工技术细则»JTG/TF20-2015的要求，对原材料、混合料、拌和设备检测、试验，确定技术参数，并选择200-300m作为试验路段，通过试验段充分验证施工各参数是否符合规范及设计要求。

2.6.2施工期间

     正常生产和施工期间，拌合站和试验室重点控制好拌和料矿料比例、含水量、水泥剂量、强度成型试验，施工现场重点控制好摊铺、碾压、接缝处理、细部处理、平整度、外观质量。压实度指标合格后应及时采用覆盖洒水的方式进行养生。

2.6.3养生结束后

     养生结束后，按规范要求进行标样强度、取芯厚度和强度、弯沉和回弹模量等试验。

2.6.4生产施工中易出现的问题及解决办法

  因再生石粉水稳配合比设计选用骨架密实级配范围，该混合料除具备强度高、板体性好、抗冲刷能力强，还能有效较少基层温缩和干缩裂缝的发生，但混合料中粗集料所占比例较高，因此在生产和施工中易出现了离析现象，通过采取以下措施，可以有效地控制和减少离析。

1）生产准备阶段各种原材料要隔仓堆放，生产过程中各料斗、料仓间的隔板高度要不小于1m，同时安装钢筋焊接网防止超大粒径集料进入混合料。

2）拌和设备储料仓要有防离析装置，卸料口距离地面控制在4m以内，装车过程中运输车要前后移动分“前”、“后”、“中”三次装料，同时要控制成品仓仓门的开合频率，尽量减少开合频次。

3）摊铺机前挡板下缘增设胶皮挡板，与下承层距离不大于100mm。摊铺机螺旋布料器长度要符合摊铺宽度要求，且保证2/3埋于混合料中。

（4）摊铺机后方设专人处理离析现象，对于粗集料过于集中的位置要及时挖除，并用新混合料填补。

3 总结

通过在药山南路的应用，表明再生石粉水泥稳定碎石混合料具有以下优点：

3.1技术可行性

3.1.1经过验证采用再生石粉代替普通石粉的水泥稳定碎石混合料，同水泥剂量强度更高、板体性更好，承受重载交通的能力更强。

3.1.2再生石粉由于含泥量小，用于基层后可以有效防止基层反射裂缝的产生。

3.2社会可持续性

再生资源行业是保证人类和社会可持续发展的一项公益事业，建筑混凝土再生石粉的引进和利用符合国家再生资源发展的法规、政策、规划要求，对社会和经济的可持续发展起到积极的作用。

3.2环境可持续性

建筑混凝土废料回收加工再利用已成为发展趋势，这样既达到了废旧物资的再生利用，又解决了石料短缺的现象，同时也实现了环保和节能减排。

再生石粉的回收利用就是发展循环经济，保护生态环境，实施可持续发展战略，最终实现节能减排，发展循环经济，实现可持续发展目标。

参考文献：

[1] JTG/T F20-2015 ，公路路面基层施工技术细则

[2] JTG/T 3441-2024，公路工程无机结合料稳定材料试验规程

[3] DB37/T 3577-2019，水泥稳定碎石基层施工技术规范