1、62 建筑机械SURVEYING专题论述水泥处理再生沥青混合料作为公路材料的应用王 涛，张宇虹（中交路桥华南工程有限公司，广东 中山 528401）摘要现阶段我国大规模公路重建工作产生了大量再生沥青路面废料，而开采岩石提供路面施工材料也产生了大量采石场废料，如何降低公路建设成本将废弃料再次利用成为目前研究的重点问题。本文对经水泥处理的再生沥青路面-采石场废料进行了一系列试验，验证了其作为公路路面材料的适用性。试验结果表明，经水泥处理可改善再生沥青路面-采石场废料混合料的性能。随着石屑和水泥掺量的增加，混合料最大干密度随着最佳含水率的降低而增大。经试验验证70%RAP+24%QW+6%C混合料的
2、承载比为48%（未在水中浸泡）和76%（在水中浸泡24h）。该最优配合比满足耐久性要求且吸水率不高，可作为柔性路面施工的底基层材料。关键词再生沥青路面；采石场废料；承载比；最大干密度中图分类号U416.217 文献标识码B 文章编号1001-554X（2023）02-0062-05Application of cement treated reclaimed asphalt mixture as highway materialWANG Tao，ZHANG Yu-hong从我国现有的公路使用状况来看，大量公路使用状态较差，未得到充分的维修和养护。造成这一现象的根本原因是道路材料及道路重建、维修
3、和养护的成本较高，在有限的预算内无法满足维修和养护的任务。因此挖掘寻找目前建筑材料的替代品，降低道路工程的建设费用，成为现阶段研究重点。主要研究方向是将采石场爆破后的碎石废料（QW）与再生沥青路面材料（RAP）混合作为路面修复和重建的材料。为保证混合料能够满足路面荷载的要求，通常采用普通硅酸盐水泥（C）对混合废料进行处理，从而实现材料的可持续应用。采用经水泥处理的RAP+QW混合料作为公路路面材料的替代材料，不仅降低了公路路面的建筑成本，而且还提供了经水泥处理的RAP+QW的潜在用途，从而减少了需要处理的废物材料的数量。再生沥青路面材料（RAP）是一种经过碾磨、筛分、粉碎和循环加工利用的材料，
4、主要是在路面修复和重建过程中产生的，是一种经过适当粉碎和筛分后涂覆沥青水泥的高质量、级配良好的集 料1。对RAP材料的回收利用可在公路养护和修复中节约资源、保护环境并保留现有的公路几何结构。张继森等研究了用粉煤灰和其他火山灰处理RAP，或用未经使用的集料处理RAP2。结果表明，C级粉煤灰和非规范粉煤灰的使用改善了路面碎石（RSG）和再生沥青路面材料（RAP）施工的路面结构。经粉煤灰处理后材料的刚度和强度都有所提高。处理后的RSG的承载比（CBR）和弹性模量（Mr）值分别从24%和51MPa增加到48%90%和96195MPa。刘鹏等研究了水泥处理RSG时的CBR值为154%，而RAP的CBR值
5、和Mr值分别从处理前的3%17%和4550MPa增加到处理后的70%94%和78119MPa3。季节等也研究了一种改进的再生沥青路基材料，用粉煤灰处理的再生沥青的CBR值为120%4。江照伟研究称，使用90%RAP+10%SDA（木屑灰）混合料的CBR值为26%，木屑灰改善了再生沥青路面性能5。1 材料和试验方法1.1 材料本项研究中使用的再生沥青路面材料（RAP）是从北京某废弃高速公路收集得到的。RAP通 DOI:10.14189/ki.cm1981.2023.02.005收稿日期2022-06-24通讯地址王涛，广东省中山市东区兴政路1号中山中环广场CONSTRUCTION MACHINE
6、RY 632023/02总第564期过20mm孔径的筛网，用手锤将其粉碎成更小的样品。风干的RAP样品用高质量、良好级配的沥青水泥包覆集料组成，样品中RAP的含量在2.87%3.68%之间。研究使用的采石场废料（QW）来自于北京某建筑公司的采石场库存，根据JTG T5521-2019公路沥青路面再生技术规范规定，采石场废料经20mm孔径的筛网分筛、风干，然后进行各类试验。采石场废料由高质量、级配良好的集料组成。1.2 试验方法根据JTG T5521-2019公路沥青路面再生技术规范，对不同比例RAP+QW+C混合物进行测试，以确定其比重、吸水率和强度特征特性。将含量分级为0%、10%、20%、
7、30%、40%至100%的采石场废弃物（QW）与含量分级为0%、10%、20%、30%、40%至100%的RAP混合，并加入含量分级为0%6%的普通硅酸盐水泥。峰值配比是在初步配合比设计试验中确定的。本研究工作的基础是确定RAP+QW和C混合料的配合比，使之满足公路交通所需承载力。本次试验采用交替改变RAP和QW+C的含量，表1给出了研究中使用的RAP+QW+C的配合比。表1 RAP+QW+C配合比RAP/%QW/%C/%组合01000100%QW1090010%RAP+90%QW1088210%RAP+88%QW+2%C1086410%RAP+86%QW+4%C1084610%RAP+84%
8、QW+6%C2080020%RAP+80%QW2078220%RAP+78%QW+2%C2076420%RAP+76%QW+4%C2074620%RAP+74%QW+6%C3070030%RAP+70%QW3068230%RAP+68%QW+2%C3066430%RAP+66%QW+4%C3064630%RAP+64%QW+6%C4060040%RAP+60%QWRAP/%QW/%C/%组合4058240%RAP+58%QW+2%C4056440%RAP+56%QW+4%C4054640%RAP+54%QW+6%C5050050%RAP+60%QW5048250%RAP+48%QW+2%C50
9、46450%RAP+46%QW+4%C5044650%RAP+44%QW+6%C6040060%RAP+40%QW6038260%RAP+38%QW+2%C6036460%RAP+36%QW+4%C6034660%RAP+34%QW+6%C7030070%RAP+30%QW7028270%RAP+28%QW+2%C7026470%RAP+26%QW+4%C7024670%RAP+24%QW+6%C8020080%RAP+20%QW8018280%RAP+18%QW+2%C8016480%RAP+16%QW+4%C8014680%RAP+14%QW+6%C9010090%RAP+10%QW908
10、290%RAP+98%QW+2%C906490%RAP+6%QW+4%C904690%RAP+4%QW+6%C10000100%RAP1.2.1 承重比试验根据JTG E42-2005公路工程集料试验规程对不同比例的RAP+QW+C混合料进行了承载比（CBR）试验。在进行CBR试验前，将部分压实后的试样包在气密性和水密性的玻璃袋中24h（未浸水状态），而将其他试样完全浸泡在水中24h（浸水状态）。将试筒放在地面上，把制备好的试样分35次倒入试样筒中，正平表面进行第一层的锤击，其余层按照同样的方法进行锤击。1.2.2 耐久性试验遵循JTG E42-2005公路工程集料试验规续表64 建筑机械SU
11、RVEYING专题论述程描述的方法，对所有RAP+QW+C混合料样品进行耐久性试验。试验前先将样品压实，压实后的样品在均匀水分分布（UMD）下养护7天，然后将每个压实混合料的一部分再浸入水中浸泡7天。根据JTG E42-2005公路工程集料试验规程对样品进行集料冲击试验，通过受冲击样品的冲击值（AIV）和筛分率来评估骨料的破碎程度。2 试验结果与影响因素2.1 粒度分布经0%6%水泥（C）处理的各种RAP+QW混合料的粒径分布曲线如图1所示。100%RAP是由99%的粗颗粒（83.25%沙砾石和15.75%）和1%细颗粒组成。100%RAP满足均匀系数Cu4和1曲率系数Cz3的要求。用C处理的
12、RAP+QW混合料的粒度分布表明，该混合料由85%99.75%粗集料（73.75%90.75%碎石和6.5%25.75%砂粒）组成，细粒含量为0.25%5.25%，均匀系数Cu为8.3028.90，曲率系数Cz为0.421.62。底基材料70%RAP+24%QW+6%C的混合料为最佳配合比，其级配曲线如图1所示。使用C处理的RAP+QW混合料粒径级配的改善是由于QW、C和RAP的颗粒在混合料中水泥的作用下成团凝聚成更大的有效 粒径。0.0101020304050607080901000.1110100100%RAP70%RAP+24%QW+6%C100%QW筛分粒度/mm过筛百分率/%图1 1
13、00%RAP、100%QW和最优RAP+QW+C 配比的粒度分布曲线2.2 比重100%RAP、100%QW和各种RAP+QW+C混合料的比重变化如表2所示。数据显示，100%RAP和100%QW的比重值分别为2.28和2.65。RAP的比重在规范要求的1.942.30范围内。不同比例RAP+QW+C的混合料的比重在1.892.91范围内，整体混合料的比重随各部分材料比重变化无明显趋势。20%RAP+76%QW+4%C和10%RAP+84%QW+6%C的比重为峰值比重2.91，RAP80%+20%QW混合料的比重为最小比重1.89。经0%6%水泥处理后的RAP+QW混合料比重增加，这是由于QW
14、和C的细颗粒填充混合料中较大颗粒之间的空隙，使得混合料的比重增大。表2 100%RAP、100%QW和各种RAP+QW+C混合料比重的变化0%水泥2%水泥4%水泥6%水泥RAP/%QW/%SGQW/%SGQW/%SGQW/%SG10002.28-90102.3482.5662.1942.4380201.89182.07162.44142.6770302.0182.23262.65242.1860402.00382.12362.09342.3150502.43482.12462.51442.0840602.00582.22562.13541.9930702.43682.52662.07642.8
15、120802.39782.74762.91742.0910902.77882.60862.56842.9101002.65-2.3 压实特性如图2所示，混合料的最大干密度（MDD）随混合料中RAP含量的增加而逐渐减小。水泥掺量为0%时，混合料的最大干密度在1.511.91kg/CONSTRUCTION MACHINERY 652023/02总第564期m3范围内；水泥掺量为2%时，混合料的最大干密度在1.531.95kg/m3范围内；水泥掺量为4%时，混合料的最大干密度在1.561.96kg/m3范围内；水泥掺量为6%时，混合料的最大干密度在1.661.97kg/m3范围内。由图3可知，水泥含
16、量为0%6%混合料对应的最优含水率OMC值分别为11.50%9.50%、11.30%9.30%、4%8.90%、6%10.10%8.20%。RAP+QW+C混合料中MDD和最优含水率（OMC）随QW和水泥含量的增加而增加，可能是由于体系中水分不足导致自干，从而导致水化程度降低。如果RAP+QW+C混合料中无水分流动，则说明水化反应将水用尽，水分不足以饱和土壤表面，混合料内部的相对湿度降低。01.4最大干密度MDD/（kg/m3）1.51.61.71.81.92102030 40 5060 70 800%水泥2%水泥4%水泥6%水泥90100RAP在混合物中的百分比/%图2 RAP+QW+C混合料不同配比的最大干密度（MDD）变化08最优含水率OMC/%910111213102030 405060 70 800%水泥2%水泥4%水泥6%水泥90 100RAP在混合物中的百分比/%图3 RAP+QW+C混合料各比例最佳含水率（OMC）变化2.4 承载比不同比例RAP+QW+C混合料的承载比（CBR）的变化如表3所示。100%RAP和100%QW的未浸水CBR（UCBR）和浸水CBR（SCB