基于水泥稳定碎石基层材料再生方法的对比研究

基于水泥稳定碎石基层材料再生方法的对比研究

摘要：本文采用了单掺水泥、单掺乳化沥青、水泥乳化沥青三种再生方法再生旧水泥稳定碎石基层材料，通过旋转击实实验确定再生混合料的最大干密度和最佳含水率，测试了单掺水泥、单掺乳化沥青、水泥乳化沥青再生混合料不同龄期的无侧限抗压强度，研究了不同再生结合料影响下水泥稳定碎石的强度变化规律以及其最

佳配合比，通过比较三种再生方法的再生效果和再生条件，优选出单掺水泥的再生方法最佳。

关键词：水泥稳定碎石再生方法抗压强度配合比

中图分类号：u414 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）06-0022-02

0 前言

水泥稳定碎石道路基层材料是属于道路刚性结构向沥青面层柔

性结构过渡的半刚性、半柔性材料，这种材料的优点整体性好、强度高、透水性小。水泥稳定碎石道路基层结构材料的再生利用，能够很好的节约大量的砂石材料、节省工程投资，有利于处治废料、节约能源、保护环境。由于水泥稳定碎石道路基层结构材料的再生利用，减少建设了新材料的开发，具有明显的经济效益、社会效益、环境效益。特别是在我们强调可持续发展要求人与自然和谐发展的今天，大量的再生利用公路上的旧筑路材料，可以减少开山取石和占用土地，避免环境污染和水土流失。因此，研究水泥稳定碎石基层再生利用有着极其重要的意义[1]。

1 材料基本要求

1.1 材料来源

再生水泥稳定碎石基层主要材料有：水泥、乳化沥青及集料，乳化沥青是由重庆志翔铺道工程有限公司提供的，为慢裂快凝型阳离子乳化沥青。通过测试得到阳离子慢裂型乳化沥青固含量为59%，蒸发残留物25℃针入度为53（0.01mm），15℃延度为67cm，软化点为51.2℃，乳化沥青与集料裹附性较好，能与水泥拌和均匀。水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥，初凝时间约为4.5小时，终凝时间约为7小时[2]。旧水泥稳定碎石取自广西百色地区半刚性基层沥青路面大修工程中旧路面基层铣刨破碎的水泥稳定碎石基层。旧路的水泥稳定碎石基层先采用铣刨机拆除，然后进行铣刨破碎，旧路的水泥稳定碎石基层通过铣刨机铣刨破碎后，直接生成水泥稳定碎石废弃骨料，对旧水泥稳定碎石烘干，发现其含水量约为1%[3]。

1.2 旧水泥稳定碎石级配

通过对旧水泥稳定碎石的筛分试验得到表1：

通过分析表1可以发现：

旧水泥稳定碎石基层材料级配基本满足再生无机结合料级配范围，级配整体表现出良好的连续性，考虑到就基层处于面层下集料本身衰减较少，因此，可以选择100%利用旧水泥稳定碎石。

2 旧水泥稳定碎石基层再生混合料的击实性能

2.1 试验方法

该试验采用旋转击实法，将所需要的稳定剂水泥加到润湿后的试

料中，并用小铲、泥刀或其他工具充分拌和到均匀状态。加有水泥的试样拌和后，应在1小时内完成击实实验[4]。

2.2 试验方案

（1）分别对外掺3.5%，4.5%，5%，5.5%，6%含量水泥的水泥稳定碎石混合料进行击实试验。试验得到的最佳含水率和最大干密度如表2：

根据表2的试验结果分析可得：当含水量为7.22%时，再生混合料的干密度出现最大值。按照干密度最大的原则，确定再生混合料的最佳含水量为7.22%，最大干密度为2.28 g/m3。

（2）分别对单掺5.5%，6.5%，7.5%，8.5%，9.5%的乳化沥青的水泥稳定碎石进行击实试验：

根据表3试验结果得出：当含水量为5.95%时，再生混合料的干密度出现最大值。按照干密度最大的原则，可确定出再生混合料的最佳含水量为5.95%，最大干密度为2.24g/m3。

（3）分别对添加4%，5%，6%，7%，8%水泥乳化沥青的水泥稳定碎石进行击实试验，其中水泥用量为2%。

根据表4试验结果得出：当含水量为6.38%附近时，水泥含量为2%时，再生混合料的干密度出现最大值。按照干密度最大的原则，可确定出再生混合料的最佳含水量为6.38%，最大干密度为

2.28g/m3。

3 旧水泥稳定碎石基层再生混合料的强度特性

3.1 实验方法

根据旋转击实实验得出的最大干密度和最佳含水率进行制件，试件采用直径100mm，高度100mm的试模静力压实法制作，压力机规格为600kn。所制试件外观比较密实，无颗粒脱落现象，成型情况较好。试件在20±2℃标准养护室养生6天，浸水24小时，养生27天，浸水24小时。然后对再生混合料进行无侧限抗压试验[5]。

3.2 单掺水泥的水泥稳定碎石的无侧限抗压试验

由表5分析可得：

（1）随着水泥含量的增加，水泥稳定碎石混合料的抗压强度不断增强，水泥含量达到5%以后混合料的强度已经达到设计强度

3.0mpa，而且混合料的强度增长速度也开始变慢，可以选择5%—5.5%作为单掺水泥的水泥稳定碎石的最佳掺量。工地施工可以选择多加0.5%—1%。

（2）随着龄期的增长，再生混合料的强度增长很快，28天的抗压强度与7天的强度增长趋势基本一致。

3.3 单掺乳化沥青的水泥稳定碎石的无侧限抗压试验

试验方法同上，试验结果如表6：

可以看出单掺乳化沥青的水泥稳定碎石混合料抗压强度没有单

掺水泥的再生混合料强度高，随着乳化沥青的含量增加，再生混合料的强度增大，乳化沥青含量达到7.5%后，强反而降低，乳化沥青最佳掺量为7.5% 。

3.4 水泥乳化沥青的水泥稳定碎石的无侧限抗压试验

由表7分析可得以下结论：

（1）水泥是影响混合料无侧限抗压强度的决定因素，在水泥含量为2%情况下，随着乳化沥青含量的增加，混合料的无侧限抗压强度先增加后减少，乳化沥青最佳掺量为7% 。

（2）随着龄期的增长，混合料的无侧限抗压强度不断增大，28天抗压强度增长趋势与7天一致。

（3）添加乳化沥青可以增加基层的柔性，对再生混合料的抗压强度作用不大。

4 结语

通过对单掺水泥、单掺乳化沥青、水泥乳化沥青三种再生方法再生旧水泥稳定碎石基层材料性能研究，主要研究了不同再生结合料影响下水泥稳定碎石的强度变化规律以及其最佳配合比[6]。研究发现：

（1）随着水泥含量的增加，水泥再生旧水泥稳定碎石混合料的抗压强度不断增强，水泥含量达到5%以后混合料的强度已经达到设计强度3.0mpa，而且混合料的强度增长速度也开始变慢，可以选择5%—5.5%作为单掺水泥的水泥稳定碎石的最佳掺量。

（2）乳化沥青再生旧水泥稳定碎石混合料抗压强度明显没有水泥再生水泥稳定碎石混合料强度高，随着乳化沥青的含量增加，再生混合料的强度增大，乳化沥青含量达到7.5%后，强反而降低，乳化沥青最佳掺量为7.5%。

（3）水泥乳化沥青再生水泥稳定碎石混合料强度是由水泥、乳化沥青和集料共同形成的复杂结构体决定的，其中水泥是影响混合