【摘" " 要】：為了探討廢混凝土再生集料用于瀝青路面面層的可行性，首先分析了廢混凝土再生集料與瀝青之間的黏附性特征，在此基礎(chǔ)上，以廢混凝土再生集料替代部分天然集料，以瀝青路面下面層AC-25C為目標(biāo)級(jí)配進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，研究了廢混凝土再生集料摻入量對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，廢混凝土再生集料與瀝青之間的黏附性等級(jí)為4級(jí)，滿足要求；相對于全新集料瀝青混合料而言，廢混凝土再生集料的摻入量不超過30%時(shí)，對瀝青混合料的高溫性能影響較小，但低溫抗裂性和水穩(wěn)定性隨著再生集料摻入量的增大而降低，當(dāng)再生集料摻入量不超過50%時(shí)，廢混凝土再生集料瀝青混合料技術(shù)性能良好，可以用于路面下面層建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】：公路工程；瀝青路面；再生集料；車轍；水穩(wěn)定性；廢混凝土

【中圖分類號(hào)】：U416.217 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：A 【文章編號(hào)】：1008-3197（2024）06-30-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.06.008

Study on Application Performance of Waste Concrete Recycled Aggregate in

Asphalt Pavement Layer

【Abstract】： In order to explore the feasibility of using waste concrete recycled aggregate for asphalt pavement layer， the adhesive characteristics between waste concrete recycled aggregate and asphalt was analyzed firstly. On this basis， waste concrete recycled aggregates were used to replace some natural aggregates， and the mixture design was carried out with AC-25C as the target gradation for the asphalt pavement surface. The effects of waste concrete recycled aggregate content on the high temperature stability when the amount of waste concrete recycled aggregate is less than 30%， low temperature cracking resistance and water stability of asphalt mixture were studied in this paper. The results show that the adhesion between recycled aggregate and asphalt is grade 4， which meets the requirements of technical specifications. Compared with the new asphalt mixture， the content of waste concrete recycled aggregate has little influence on the high-temperature performance of asphalt mixture， but the low-temperature crack resistance and water stability decrease with the content of recycled aggregate increasing. When the content of recycled aggregate is less than 60% ， the asphalt mixture of waste concrete recycled aggregate has good technical performance and can be used in pavement Layer construction.

【Key words】： highway engineering; asphalt pavement; recycled aggregate; rut; water stability；waste concrete

混凝土是我國的房屋、橋梁、水泥路面等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中應(yīng)用最多的建筑材料之一。經(jīng)過若干年服役后，這些混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)槌鞘幸?guī)劃調(diào)整、擴(kuò)容改建等原因而被拆除，產(chǎn)生大量廢混凝土等建筑垃圾，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我每年建筑垃圾的產(chǎn)生量超過20億 t[1]。在節(jié)約資源、節(jié)能減排等綠色可持續(xù)發(fā)展理念的指引下，近年來，我國對建筑垃圾資源化利用展開研究。孫吉書等[2～3]通過試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了水泥路面再生混凝土的基本技術(shù)性能，并對廢混凝土再生集料與廢磚再生集料不同摻配比例情況下的再生混凝土性能進(jìn)行了研究，明確了再生集料摻入量對再生混凝土各項(xiàng)性能的影響規(guī)律。鑒于水泥穩(wěn)定碎石在公路工程建設(shè)中的巨大需求數(shù)量，將廢混凝土再生集料用于公路工程的基層也是建筑垃圾資源化利用的重要途徑。劉春等[4]研究了廢混凝土再生集料替代部分天然集料在高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層應(yīng)用中的力學(xué)特性，明確了廢混凝土再生集料在公路改擴(kuò)建中的應(yīng)用性能；杜騰飛等[5]研究了水穩(wěn)基層中集料全部采用廢混凝土再生集料的技術(shù)性能，驗(yàn)證了其應(yīng)用可行性。

雖然我國在廢混凝土的資源化利用方面取得了一定的成就，但研究方向主要是公路基層，對于廢混凝土再生集料用于瀝青路面面層的研究相對較少。為了進(jìn)一步拓展廢混凝土等建筑垃圾的資源化利用領(lǐng)域，本文通過試驗(yàn)明確廢混凝土再生集料與瀝青的黏附性特征及以廢混凝土再生集料替代部分天然集料后，瀝青混合料的技術(shù)性能及其影響規(guī)律；探討將廢混凝土再生粗集料用于瀝青路面下面層建設(shè)的可行性。

1 原材料

1.1 瀝青

殼牌70#道路石油瀝青，性能指標(biāo)均滿足相關(guān)要求。見表1。

1.2 集料

采用石灰?guī)r作為新集料。天津市某高速公路橋梁拆除的混凝土，經(jīng)過破碎篩分，而后清洗掉表面的浮塵和灰漿，制備成廢混凝土再生集料。試驗(yàn)用的新集料與廢混凝土再生粗集料的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范對各級(jí)公路路面面層建設(shè)的技術(shù)要求[6]。見表2。

1.3 礦粉

全新的石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。

2 試驗(yàn)方案

以瀝青路面下面層AC-25C作為目標(biāo)級(jí)配進(jìn)行礦料配合比設(shè)計(jì)，使不同廢混凝土再生集料摻量下的瀝青混合料滿足相應(yīng)的目標(biāo)級(jí)配要求。廢混凝土再生集料摻量控制為粗集料總質(zhì)量的30%、60%、100%。采用馬歇爾試驗(yàn)法確定瀝青混合料的最佳油石比并制作試驗(yàn)試件，分別測定不同廢混凝土再生集料摻量下瀝青混合料的各項(xiàng)技術(shù)性能，考查其作為瀝青路面下面層建筑材料的可行性。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 配合比設(shè)計(jì)

首先對試驗(yàn)所用的各種粗細(xì)集料進(jìn)行篩分，根據(jù)篩分結(jié)果，得出不同廢混凝土再生集料摻量下瀝青混合料的配合比。見表3。

確定不同廢混凝土再生集料摻量下的最佳油石比；同時(shí)，測出最佳油石比下瀝青混合料的基本技術(shù)指標(biāo)。見表4。

廢混凝土再生集料的摻入，最佳油石比有一定的增加，主要是因?yàn)閺U混凝土再生集料生產(chǎn)過程中，表面可能出現(xiàn)一些裂縫，瀝青滲入微裂縫中，使得最佳油石比有一定的增大。最佳油石比下，瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度隨著再生集料摻量的增加而降低，但試驗(yàn)范圍內(nèi)，瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度均＞8.0 kN。

3.2 高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫性能一般用車轍試驗(yàn)來測定，用動(dòng)穩(wěn)定度值來表征。根據(jù)相關(guān)規(guī)范[7]，進(jìn)行不同廢混凝土再生集料摻量下瀝青混合料的車轍試驗(yàn)，得出動(dòng)穩(wěn)定度隨廢混凝土再生集料摻入量的變化曲線。見圖1。

試驗(yàn)范圍內(nèi)，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均＞1 000次/mm，表明廢混凝土再生集料用于瀝青路面時(shí)，高溫性能良好。廢混凝土再生集料摻入量不超過30%，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度與全新集料瀝青混合料基本一致；超過30%時(shí)，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度隨著再生集料摻量的增加而降低；與全新集料瀝青混合料相比，廢混凝土再生集料摻入量為60%、100%時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度分別降低了11.3%、22.5%，主要是廢混凝土再生集料自身強(qiáng)度低于新集料的原因造成綜合強(qiáng)度降低。

3.3 低溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的低溫抗裂性能直接影響到瀝青路面的使用質(zhì)量，彎拉應(yīng)變是表征瀝青混合料低溫性能的技術(shù)指標(biāo)。按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法[7]，測試出不同廢混凝土再生集料摻量下瀝青混合料小梁試件的最大彎拉應(yīng)變。見圖2。

瀝青混合料的低溫性能隨著廢混凝土再生集料摻量的增加而顯著降低，主要因?yàn)閺U混凝土再生集料的微裂縫在低溫彎曲條件下會(huì)“伸張”，使得瀝青混合料整體的抗變形能力下降、低溫抗裂性能降低。廢混凝土再生集料摻量為60%，瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變?yōu)? 986，不能用于冬冷區(qū)。因此，將廢混凝土再生集料用于瀝青路面下面層時(shí)，摻量宜控制在50%以內(nèi)。

3.4 水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是瀝青路面材料的一項(xiàng)重要指標(biāo)，以浸水馬歇爾試驗(yàn)測出的殘留穩(wěn)定度來評(píng)價(jià)廢混凝土再生集料瀝青混合料的水穩(wěn)定性。見圖3。

瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度隨著廢混凝土再生集料摻量的增加而減小，原因是在水的作用下，廢混凝土再生集料表面的微裂縫處與瀝青之間的黏附性會(huì)受到影響而降低，使得瀝青混合料的水穩(wěn)定性減小。廢混凝土再生集料摻量為60%，瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為79.5%，略低于規(guī)范要求的80%。因此，將廢混凝土再生集料用于瀝青路面下面層時(shí)，廢混凝土再生集料的摻量宜控制在50%以內(nèi)。

4 結(jié)論

1）當(dāng)廢混凝土再生集料摻量不超過30%時(shí)，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度與全新集料瀝青混合料基本一致。當(dāng)廢混凝土再生集料摻量超過30%時(shí)，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度隨著再生集料摻量的增加而降低；與全新集料瀝青混合料相比，廢混凝土再生集料摻入量為60%和100%時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度分別降低了11.3%和22.5%。

2）瀝青混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性均隨著廢混凝土再生集料摻入量的增大而降低，為保持良好的路用性能指標(biāo)，將廢混凝土再生集料用于瀝青路面下面層時(shí)，廢混凝土再生集料的摻量宜控制在50%以內(nèi)。

3）廢混凝土再生集料摻量不超過50%時(shí)，瀝青混合料具有良好的高溫、低溫和水穩(wěn)定性，可以用于瀝青路面下面層建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖田，張俊峰，陳明，等. 石灰穩(wěn)定建筑垃圾土修筑基層的適用性研究[J].低溫建筑技術(shù)，2022，44（5）：19-21+33.

[2]孫吉書，竇遠(yuǎn)明，劉熙媛.水泥路面再生混凝土主要路用性能研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，33（1）：52-54+143.

[3]孫吉書，李鴻運(yùn)，肖田. 廢磚和廢混凝土再生粗集料混凝土作為輕交通水泥路面材料的性能研究[J].混凝土，2018，（8）：140-143+148.

[4]劉春，張榮利，周再恒，等. 廢混凝土再生集料在高速公路改擴(kuò)建中的工程應(yīng)用[J]. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，51（2）：236-242.

[5]杜騰飛，馬風(fēng)杰，鄧立洋，等. 水泥穩(wěn)定廢棄混凝土再生集料性能研究[J].公路，2022，67（6）：34-38.

[6]交通部公路科學(xué)研究所.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范：JTG F40—2004 [S].北京：人民交通出版社，2004.

[7]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程： JTGE 20—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.