(石家莊市交投津石高速公路建設管理有限公司深正分公司,河北 石家莊 050000)
隨著道路服役年限增加,路面病害問題相繼出現,致使維修和改擴建工程產生了大量路面廢棄用料,若無法再次利用,則形成大量建筑垃圾,這不僅違背我國可持續(xù)綠色發(fā)展理念,還嚴重浪費土地資源、水資源。因此,如何實現路面廢料的再循環(huán)使用,成為當今路面路基工程的熱點問題,亟需關注并解決。
水泥穩(wěn)定碎石再生技術是通過合理利用廢棄回收料(Recycled Aggregate,以下簡稱“RA”),達到廢料循環(huán)使用、節(jié)約成本的目的。首先,需要鐵刨、運輸RA,然后再人工破碎、篩分,以備水泥穩(wěn)定碎石的再生利用。
現階段,水泥穩(wěn)定碎石再生技術比較成熟,常用的方法有廠拌法和路拌法,其中,為滿足道路規(guī)范要求,需合理設計再生水泥穩(wěn)定碎石級配。大量研究表明,C-C-2級配具有更廣的適用范圍,能最大限度保證集料的均勻性和密實性,可適用于大交通量荷載路面;同時C-C-2級配中0.075mm的骨料含量相對較低,不易發(fā)生收縮問題,有利于提高再生水泥穩(wěn)定碎石的抗開裂能力?,F采用C-C-2級配,設計4組試驗,結果如表1~表3所示。
表1.再生集料新舊摻配比例
表2.再生混合料合成級配
表3.再生混合料最大干密度及最佳含水量
路基基層及底基層為滿足行車荷載要求,需具有一定強度和抗變形的能力,因此再生水泥穩(wěn)定碎石也需具有一定抗劈裂和抗彎拉強度,本研究主要測定了上述4組再生水泥穩(wěn)定碎石的力學性能。
劈裂強度試驗,對試件施加側向壓力來模擬行車荷載由路面向下傳遞的剪切應力。試驗首先將試件放置在25±2℃條件下進行養(yǎng)護,測得試件7d、28d劈裂強度,由數據可知,隨著RA摻量增加,7d和28d劈裂強度先增加后減少,一定RA摻量能夠提高再生水泥穩(wěn)定混合料的劈裂強度,這是因為再生料中RA表面紋理更粗糙,具有更多棱角,使混合料之間獲得更強的嵌擠作用,但當RA摻量過多時,因整體混合料強度不足,新料無法充分形成骨架,導致內部薄弱點過多,劈裂強度下降。
制作直徑15cm、高15cm的圓柱體抗壓試件,放置在25±2℃條件下進行養(yǎng)護,測得試件7d、28d劈裂強度,由數據得知,4種試件7d、28d抗壓強度先增大后減小,強度值呈拋物線形,在試件3處表現出最大值,分別為4.48MPa和5.22MPa,均滿足規(guī)范要求。故摻入適量的RA對再生水泥混合料具有有利作用,這是因為再生料中針片狀集料較少,且集料外層水泥砂漿能實現二次放熱,提高試件無側限抗壓強度。但隨著RA摻量增多,再生水泥穩(wěn)定碎石整體性能會下降,因此需控制RA摻量,以達到最佳無側限抗壓強度值。
制作直徑15cm、高15cm的圓柱體抗壓試件,放置在25±2℃條件下進行養(yǎng)護,測得試件7d、28d的抗壓回彈模量,由數據得知,當7d、28d回彈模量與劈裂強度在新料、舊料比為4:6時,表現最好,分別為1233MPa和14883MPa。由此可知,適量的RA能提升再生水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量。如果回彈模量提升情況不顯著,可能是因為養(yǎng)護時間不夠,水化反應不完全,導致初期測定值無明顯提升。綜上所述,選用新料、舊料摻量比為4:6最佳。
本文基于某道路工程進行效益分析,該路段全長10km,設計速度60km/h。首先,需收集再生材料,保證再生料干凈整潔。因此,建議先進行鐵刨,然后再破碎水凝混凝土板塊;同時可以封閉部分道路,或夜間施工避開白天車流量高峰期;考慮夜間噪音影響,可以安排2倍或3倍施工人員集中作業(yè),提高施工效率;可安裝噴水噴頭減少施工產生的灰塵和有害細小顆粒;指定堆放建筑垃圾位置,并統(tǒng)一運輸清理?,F場可安排指揮調度人員疏通車輛、指揮施工進度。如果再生水泥穩(wěn)定碎石沾有大量塵土,需利用水槍清洗,再二次使用。
從經濟效益方面來看,水泥穩(wěn)定碎石基層能對舊路資源再生利用,路面破碎成本可由原有的100元/m3減少至60元/m3,因此,10km道路可節(jié)省60萬元。同時,選取60%摻量的再生水泥穩(wěn)定碎石代替舊料,舊料相比新料可節(jié)省30元/噸,每10萬噸再生骨料可節(jié)省300萬元。
從社會效益方面來看,將再生水泥穩(wěn)定碎石應用于路面基層建設,不僅能夠滿足工程規(guī)范要求,還能有效提高再生穩(wěn)定碎石基層及底基層的力學性能,延長路面使用年限,減少病害率和維修時間。
從環(huán)境效益方面來看,再生水泥穩(wěn)定碎石實現廢料再次利用,能有效緩解建筑垃圾對生活環(huán)境的影響,保證居民的健康飲水,增大綠地和耕田面積。
從資源節(jié)約方面來看,再生水泥穩(wěn)定碎石能減少不可再生資源的使用,避免大規(guī)模的開山或泥沙開采。
隨著經濟不斷發(fā)展,資源成為每個行業(yè)領域關注的重點。再生水泥穩(wěn)定碎石不但能夠滿足道路規(guī)范要求,而且具備較好的力學性能,因此大規(guī)模用于路面基層或底基層。本文從經濟效益、社會、環(huán)境、資源四個不同角度進行分析,認為水泥穩(wěn)定碎石再生技術前景可觀。
同時,如何將再生水泥穩(wěn)定碎石用于不同路面結構層,充分發(fā)揮其作用,以及如何管理施工過程,實現效益最大化,再次提高舊料回收比率等問題還需進一步探索,這對于道路工程材料循環(huán)利用具有重要實用價值。