[发明专利]一种水泥再生废旧石灰、粉煤灰稳定碎石的配合比设计方法

说明书

本发明涉及一种水泥再生废旧石灰、粉煤灰稳定碎石的配合比设计方法，属于交通土建工程领域。首先对两种旧料的物理、力学性能分别进行了评价，发现旧料粗集料的密度较小，压碎值较大；旧料细集料的细度模数较大，吸水率较大；其次根据规范中对粗、细集料的性能要求和级配要求确定了不同档旧料适用的道路等级和交通条件。试验方法包括如下主要步骤：1）进行水泥稳定废旧基层材料的级配设计；2）确定最佳含水量和最大干密度；3）据最佳含水量和最大干密度确定加水量和填料量，成型圆柱形试件，测定7d无侧限抗压强度、7d劈裂强度和7d抗压回弹模量；4）混合料的抗裂性能，抗冲刷磨耗性能评价。因此，本发明具有明显的经济和社会效益。

技术领域

本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种水泥再生废旧石灰、粉煤灰稳定碎石的配合比设计方法。

背景技术

为了提高路面强度满足重载交通同时尽可能地节省造价，在“强基薄面”理论的指导下，很多高速公路都采用了半刚性基层材料。按照高速公路15年、20年设计寿命，在现在和未来的很长一段时间内，将会有越来越多的高速公路进入大修、中修阶段。在重载、超载和飞速增长的交通流作用下，很多高速公路的半刚性基层都发生了损坏，在大修过程中需要将基层铣刨挖除铺筑新基层。水泥稳定碎石和二灰稳定碎石作为应用最广泛的两种半刚性基层材料具有强度高、刚度大、成板体、水稳定性好的优点，在近20年得到广泛应用，因此铣刨的半刚性基层材料中也以水泥稳定碎石和二灰稳定碎石旧料最多。这些铣刨的废旧基层材料体量大，运输成本高，占用大量的土地资源，如果不及时得到处理，还会造成周边环境污染。

由于矿料资源开采严重破坏生态环境，北京市已经发布《关于不再审批成立料场的通告》，自2014年起，北京市工商局将不再发放料场的营业许可执照，可以预见在未来的公路和城市道路建设、维护过程中必然要面临严重的矿料缺乏问题。城市越发展，交通越发达，道路建设所需的矿料资源也越多，而人民对生活环境的改善需求越强烈，巨大的矿料缺口如果采用从周边区域开采获取的方式，不仅会产生大量的运输成本，也是对环境污染、生态破坏的一种转嫁，不符合可持续发展的发展要求。

在这种条件下，将铣刨破碎的废旧基层材料回收利用，采用胶结料稳定进行稳定后再生为基层材料，将会产生巨大的经济、环保和社会效益。但是目前对废旧基层材料的再生利用途径和措施研究还不够充分，利用过程中大都采用就地再生方式，对再生基层材料的级配和胶结料用量不够重视。由于铣刨破碎前不同道路基层之间材料不同、损坏程度不同；不同铣刨、破碎机械之间的功率和作用方式不同，不同道路甚至不同路段产生的废旧基层材料之间差异很大，即使同一路段相同破碎方式下产生的废旧基层材料也具有很大的变异性。这些废旧基层材料之间的不同主要体现在废旧基层材料级配和骨料特性上，级配、强度、棱角性、吸水率和裹附的砂浆含量等特性又进一步对再生基层混合料的性能产生巨大影响。除了就地再生方式外，废旧基层再生利用方式还有厂拌利用方式。采用厂拌利用方式可以针对废旧基层材料级配加入新矿料进行调整。同时更充分的拌合也可以减少离析，提高混合料的施工和易性。

成都理工大学杨尽等研究发现：铣刨下来的旧基层材料的级配会发生改变，级配变得更加连续。再生骨料表面包裹的水泥砂浆不会对再生水泥稳定碎石基层的质量产生不良影响。原骨料破碎后形成的骨料完全可以用于抗压强度要求不大于3.5MPa水泥稳定碎石基层的生产。

刘晓娜进一步研究认为旧水泥稳定碎石路基材料再生形成的结构层适用于高等级公路的底基层和二级公路的基层。由于旧水泥砂浆的作用，再生集料相对于新集料吸水性增强，比表面积增大，因此可以吸附更多的新水泥砂浆，弥补了旧水泥砂浆强度较弱的不足。

重庆交通大学孔斌研究了水泥稳定碎石的就地冷再生技术，采用一体化全机械方式施工，室内成型试件和现场取芯7d无侧限抗压强度均在3.5MPa左右，按照《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000可以满足一级公路的使用要求，按照2015年新规范只能满足高速公路和一级公路的中、轻交通条件。