張瑩

（河北雄安京德高速公路有限公司，河北 廊坊 065700）

一、引言

隨著現(xiàn)代化建設(shè)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國已成為世界級的“基建狂魔”，但隨之而來的是隨處可見的廢舊建筑垃圾。如何合理利用廢舊建筑材料是我國亟需解決的主要問題[1，2]。將廢舊建筑材料破碎后用作筑路材料是目前的主流措施之一[3]。

廢舊材料制備的再生骨料在道路工程領(lǐng)域已有較多的應(yīng)用案例，例如將金屬尾礦砂材料、磚混材料[4-6]等用于道路建設(shè)。對于如何改進(jìn)廢舊水泥混凝土所制備的再生骨料的性能尚缺乏相應(yīng)研究，改性再生骨料在水泥混凝土等基層材料中的應(yīng)用則相對較多。例如，元成方[7]、朱勇年[8]等采用納米二氧化硅溶液作為改性劑改性處理再生骨料，制備的改性再生骨料水泥混凝土低溫強(qiáng)度及抵抗變形能力大幅提升。楊洪生等[9]則采用橡膠粉改性處理再生骨料，認(rèn)為橡膠粉對再生水泥混凝土的抗凍性有較大影響，改性再生骨料混凝土的凍融循環(huán)損傷可減少約30%。羅素蓉等[10]進(jìn)一步將納米碳酸鈣溶液混入納米二氧化硅溶液中，將形成的混合溶液作為再生骨料的改性劑對其改性處理，結(jié)果表明改性后的再生骨料其內(nèi)部產(chǎn)生了高密度的水化物，其斷裂性有所提高。

綜上所述，本文將繼續(xù)在基層再生骨料改性的基礎(chǔ)上，采用有機(jī)溶液改性再生骨料以適用于瀝青混合料，主要研究改性再生集料的物理性質(zhì)和力學(xué)性能。其中，物理性質(zhì)主要包括表觀相對密度和吸水率；力學(xué)性能主要包括高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值。

本文的天然粗集料和細(xì)集料均采用石灰?guī)r，如圖1所示，其性能檢測結(jié)果如表1和表2所示。

圖1 天然骨料

表1 天然骨料試驗(yàn)結(jié)果

表2 天然細(xì)骨料試驗(yàn)結(jié)果

二、原材料及試驗(yàn)方案

（一）原材料

1.集料

2.再生骨料

本文選用廢舊水泥混凝土建筑垃圾制備的粒徑分別為0mm～5mm、5mm～10mm和10mm～20mm的再生骨料，如圖2所示。將再生骨料水洗除泥沙并烘干后與相應(yīng)粒徑范圍的天然集料開展試驗(yàn)對比。

圖2 再生骨料

為進(jìn)一步提升再生骨料的性能，采用3種濃度的有機(jī)硅樹脂溶液對除泥沙后的再生骨料做表面改性處理，開展相關(guān)試驗(yàn)。其中，所使用的有機(jī)硅樹脂溶液的濃度分別為4%、5%和6%。表面改性處理的程序?yàn)閷⒃偕橇辖莸较鄳?yīng)濃度的有機(jī)硅樹脂溶液中1h，然后取出曬干即可，如圖3所示。

圖3 表面處理后及未處理的再生骨料對比

（二）試驗(yàn)方案

本文主要對比天然集料與再生集料之間的物理性質(zhì)和力學(xué)性能的差異性。其中，物理性質(zhì)主要包括表觀相對密度和吸水率；力學(xué)性能主要包括高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值。

三、試驗(yàn)結(jié)果及分析

（一）表觀相對密度

表觀相對密度試驗(yàn)結(jié)果，如圖4所示。

圖4 毛體積相對密度

天然集料的表觀相對密度最大，其次為再生骨料。這是由于再生骨料外表面存在著較多固結(jié)的多孔水泥膠漿，密度小于骨料，且多孔隙松散結(jié)構(gòu)會進(jìn)一步降低再生骨料的表觀相對密度。而采用不同濃度的有機(jī)硅樹脂溶液浸泡后，再生骨料的表觀相對密度大大降低。這說明經(jīng)過有機(jī)硅樹脂溶液浸泡后，有機(jī)硅樹脂會進(jìn)入并填充至多孔水泥膠漿固結(jié)體的孔隙中；同時(shí)，有機(jī)硅樹脂會將通過孔隙填充將松散的多孔水泥膠漿材料固結(jié)，形成一個(gè)整體，降低其表觀相對密度。

（二）吸水率

吸水率試驗(yàn)結(jié)果，如圖5所示。

圖5 吸水率

未經(jīng)處理的再生骨料的吸水率最高，且隨著骨料粒徑的增大而增大；其中，粒徑為5mm～10mm的再生骨料的吸水率為3.8%，而粒徑為10mm～20mm的再生骨料的吸水率為4.7%。這是因?yàn)樵谠偕橇现写嬖谥罅康膹U舊水泥膠漿，內(nèi)部具有大量孔隙結(jié)構(gòu)；當(dāng)浸水時(shí)，空隙會存留大量水分導(dǎo)致再生骨料的吸水率增大，水泥膠漿也會吸水并導(dǎo)致再生骨料的吸水率進(jìn)一步增大。經(jīng)過有機(jī)硅樹脂溶液改性處理后的再生骨料，其廢舊水泥膠漿固結(jié)體內(nèi)部的空隙多被有機(jī)硅樹脂填充，且有機(jī)硅樹脂會將松散的廢舊水泥膠漿進(jìn)一步固結(jié)，形成一個(gè)整體，導(dǎo)致其吸水率大大降低。再生骨料的吸水率的降低會進(jìn)一步降低其在瀝青混合料中對瀝青的消耗量，即可減少瀝青用量。隨著有機(jī)硅樹脂溶液濃度由4%增長至5%，表面改性處理后的再生骨料的吸水率會略有降低；但當(dāng)濃度由5%增長至6%，其吸水率幾乎不變。因此，推薦采用濃度為5%的有機(jī)硅樹脂溶液濃度對再生骨料做表面改性處理。

（三）高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值

高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值試驗(yàn)結(jié)果，如圖6所示。

圖6 高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值

集料的高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值是評價(jià)其力學(xué)性能的指標(biāo)。根據(jù)規(guī)范，集料的高溫壓碎值不應(yīng)超過25%，而集料的洛杉磯磨耗值則不應(yīng)超過16%。由圖6可知，未經(jīng)處理的再生骨料的高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值分別比天然集料高出126.32%和104.96%，這是由兩方面原因?qū)е碌模阂环矫媸窃偕橇贤獗砻娲嬖谥膹U舊水泥膠漿固結(jié)體，該固結(jié)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散且存在著較多的空隙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其力學(xué)性能較低，無法承受較大的力；另一方面是廢舊水泥混凝土在長期的使用過程中，存在一定的材料風(fēng)化和材料疲勞作用，進(jìn)一步降低了再生骨料力學(xué)性能。

采用有機(jī)硅樹脂溶液對再生骨料做表面改性處理后，其高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值均大幅度降低。當(dāng)有機(jī)硅樹脂溶液濃度由4%增長至6%時(shí)，再生骨料的高溫壓碎值分別降低了17.94%、41.20%和41.86%，再生骨料的洛杉磯磨耗值分別降低了25.26%、31.49%和38.06%。這是由于經(jīng)過有機(jī)硅樹脂溶液浸泡后，再生骨料外表面松散的水泥膠漿固結(jié)體結(jié)構(gòu)得到了填充和固結(jié)，整體強(qiáng)度顯著提升。但是，經(jīng)過有機(jī)硅樹脂固化后的水泥膠漿固結(jié)體的強(qiáng)度仍低于骨料，因?yàn)樵偕橇现械牟牧掀谑遣豢赡娴摹?/p>

四、結(jié)語

對比再生骨料表面改性處理前后與天然集料的性能，本文得到如下結(jié)論：再生骨料的外表面的廢舊水泥膠漿固結(jié)體存在較多空隙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致再生骨料的吸水率升高、力學(xué)強(qiáng)度降低，高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值均大幅提高；表面改性處理后的再生骨料的吸水率降低至原始值的十分之一，且與天然集料的吸水率大致一致，其力學(xué)性能大幅提升，高溫壓碎值和洛杉磯磨耗值均大幅度降低；基于試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為將再生骨料用作筑路材料是可行的，但在使用前需做表面改性處理，提高其力學(xué)性能并降低對瀝青的需求量；經(jīng)過試驗(yàn)，本文認(rèn)為可采用濃度為5%的有機(jī)硅樹脂溶液對再生骨料做改性處理。