CN104876477B - 基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法，步骤包括：回收料的取样及分档；回收料附着灰浆及灰浆团块含量的测定；混合料的配合比设计；混合料搅拌及混合；混合料试件的成型、养生及强度检测。本发明提供的再生方法，简单有效，能够大幅度增加石灰粉煤灰碎石基层回收料的再生利用率，增强其再生混合料的力学强度，提高其再生混合料在道路基层中的应用等级。

Description

基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再 生方法

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法。

背景技术

改革开放以来，我国国民经济得到了快速发展，公路里程迅速增加。由于半刚性基层具有板体性好、整体强度高以及造价低等特点，早在80年代我国就开始就大量应用以无机结合料稳定粒料为主要形式的半刚性基层材料。石灰粉煤灰稳定碎石基层材料作为其中一种最重要的半刚性基层材料，具有价格便宜、材料丰富及施工方便的特点，因此在各类等级道路基层中得到了广泛的应用。但同时，由于石灰粉煤灰稳定碎石材料空隙大、石灰粉煤灰比高，具有抗冲刷能力差、平整度差等缺点，加之极大交通量和环境因素的作用，近年来，石灰粉煤灰道路基层结构出现了不同程度的破坏，养护、维修问题日渐凸显出来，随之将产生大量的石灰粉煤灰基层废料。

传统处理方法是将这些基层废料进行简单的填埋或废弃处理，这一方面会浪费大量有价值的资源，另一方面也将占用宝贵的土地资源，并造成环境污染。将这些基层废料进行科学合理的再生利用，会具有良好的社会效益、经济效益和环保效应，亦是社会发展的需求。但目前对石灰粉煤灰基层再生技术的研究尚处于初级阶段，存在利用水平不高、利用率较低的问题。因此，合理利用石灰粉煤灰基层回收料，加强对回收料再生应用技术研究，将是我国今后道路建设事业中一项十分重要的任务，对于提高旧路材料再生利用率、促进道路建设水平具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法，该方法具有制备工艺简单，回收料再生利用率高，再生混合料无侧限抗压强度大，再生混合料在道路基层中应用等级高等特点。

本发明采用基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法的技术方案来实现上述目的，具体步骤如下：

（1）将获取的基层回收料进行筛分分档，获得各档粒径范围回收料，以备使用；

（2）测定各档粒径范围回收料表面附着的灰浆含量；首先对回收料取样，用清水浸润，除掉表面泥土及灰尘，并将回收料烘干；然后，取出回收料，待其冷却室温后对其称重，记录数据，并用浓度为10%的稀盐酸浸润回收料3~5d；将稀盐酸浸润完成后的回收料进行水洗筛分，烘干后记录筛孔为0.075mm的筛余质量，最后计算回收料0.075mm筛孔下的质量损失，将回收料损失质量与回收料总质量的百分比作为回收料附着灰浆含量；

（3）测定粒径大于4.75mm的回收粗集料中的灰浆团块含量，用四分法对回收粗集料进行取样及称重，并记录数据；然后，用人工锤击的方式对回收粗集料逐颗进行检验，将锤击后粒径缩小1/3以上的回收粗集料作为灰浆团块，对其称重记录数据；最后将灰浆团块质量与回收粗集料总质量的百分比作为其灰浆团块含量；

（4）控制回收料附着灰浆含量及灰浆团块含量；当回收粗集料的灰浆团块含量超过10%或回收料附着灰浆含量超过20%时，采用反击式破碎机对基层回收料进行破碎处理，以降低回收料的灰浆团块及附着灰浆含量；重复步骤（2）及步骤（3），直至回收料附着灰浆及回收粗集料灰浆团块含量满足要求；

（5）对再生混合料进行配合比设计，再生混合料级配设计范围与规范中对水泥稳定类基层混合料的级配设计范围一致，再生混合料的合成级配接近设计级配中值，水泥用量为3wt%~6wt%，再生混合料集料质量百分比为：20wt%~60wt%的回收粗集料、20wt%~40wt%的回收细集料，其余为新集料，其总质量应满足100%；

（6）测定再生混合料最佳含水率及最大干密度，按设计配合比加入各档回收集料及新集料，加入适当的水量对其进行拌合并闷料，闷料时间为1~2h；然后，对混合料进行击实试验，整理试验结果，计算得出混合料的最佳含水率与最大干密度；

（7）制备及成型再生混合料强度测试试件，按照击实试验结果称取相应质量的回收集料、新集料、水泥及水进行搅拌，将搅拌均匀后的混合料倒入试筒，制备混合料强度测试试件；

（8）再生混合料试件的养生及强度测试，将步骤（7）得到的试件，在标准养生室进行养生，养生6d后取出试件并浸水饱和1d，将试件表面擦干，然后用压力机测定试件的7d无侧限抗压强度，记录数据并整理试验结果。

本发明中，步骤（2）中所述的试验用品稀盐酸的浓度不宜超过10%，浸润时间不宜超过7d，且需要以相应的天然石料为对照组材料，测定相同试验条件下天然石料浸润盐酸后的损失率不宜超过1%，反之应降低盐酸浓度。

本发明中，步骤（2）、（3）中所述的回收料附着灰浆及灰浆团块含量的测定试验应分档进行，步骤（4）中反击式破碎后的各档回收粗集料灰浆团块含量应不超过10%，附着灰浆含量不超过20%。

本发明中，步骤（5）、（6）、（7）和步骤（8）中的混合料的设计级配范围、混合料的击实试验、混合料的成型、养生及无侧限抗压强度测试，应遵循《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034 -2000）以及《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的相关规定进行。

本发明提供的基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法，具有以下优点：

1、该方法试验操作简单，可以准确的测定回收集料的附着灰浆含量以及灰浆团块含量，有利于辨别回收集料的质量。

2、该方法能够提高回收集料的使用质量，增大回收料的再生利用率，提高再生混合料力学强度，可以满足较高等级道路基层的使用要求，具有较大的经济社会效益。

附图说明

图1是灰浆团块溃散示意图；其中：(a) 灰浆团块， (b) 灰浆团块溃散；

图2是附着灰浆含量检测示意图；其中：(a) 回收料试样，(b) 10%稀盐酸浸润，(c)附着灰浆脱离；

图3是水泥稳定二灰碎石再生混合料的合成级配示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1

为了明确本发明提供的基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法，现结合一个典型的试验加以说明。

实施例1中试验回收料采用了2类石灰粉煤灰碎石基层回收料，第一类回收料是直接由基层挖掘的、未经破碎所得的原状回收料，简称1#回收料；第二类回收料是采用反击式破碎机对原状回收料进行破碎，通过调节板锤和反击板间距将出料的最大粒径控制在31.5mm所得的回收料，简称为2#回收料。

实施例1中的混合料采用了3%、4.5%、6%水泥用量条件下的2组再生混合料，分别为粗集料用粒径为4.75~31.5mm的1#回收料取代的1#再生混合料，代号RCA；粗集料用粒径为4.75~31.5mm的2#回收料取代的2#再生混合料，代号RCA-100，其中再生混合料中粒径为0~4.75mm的细集料均为天然石灰岩细集料；

再生混合料的中水泥采用上海海螺牌32.5号的复合硅酸盐水泥（P.C 32.5），水为日常饮用水。

再生混合料的设计强度：参照《公路沥青路面设计规范》及《公路路面基层施工技术规范》对水泥稳定碎石基层的强度要求，设计强度见表1。

表1 水泥稳定类基层的设计强度

（1）测定回收料表面附着的灰浆含量：对各档粒径范围的1#石灰粉煤灰碎石基层回收料进行取样，称取适量的回收料试样，将其浸润在10%浓度的稀盐酸中，浸润时间为5d，浸润完成后将其水洗筛分并烘干，测定各档粒径回收料的附着灰浆含量，见图1。

（2）测定回收料的灰浆团块含量：对各档粒径范围的1#石灰粉煤灰碎石基层回收料进行取样，称取适量的回收料，测定其灰浆团块含量，见图2。

（3）控制回收料附着灰浆及灰浆团块含量：将1#回收料进行反击式破碎获得2#回收料，并按照步骤（1）和（2）测定2#回收料的灰浆含量及灰浆团块含量，控制回收料的灰浆团块含量在10%以内，附着灰浆含量低于20%；

（4）1#及2#回收料的附着灰浆含量及灰浆团块含量的试验结果见表2；

表2石灰粉煤灰碎石回收料的灰浆及灰浆团块含量

（5）配合比设计：对1#及2#回收料取代的再生混合料的合成级配进行设计，使其接近设计及配范围中值，2组再生混合料的集料质量百分比为：60wt%的回收粗集料、40wt%的天然细集料，其总质量满足100%，再生混合料的设计级配范围见表3及图3。

表3 再生混合料的设计级配范围

（6）测定再生混合料的最大干密度及最佳含水率：按设计配合比加入各档回收集料及新集料，加水对其进行拌合并闷料，闷料时间为1.5~2h；然后，对混合料进行击实试验，计算得出混合料的最佳含水率与最大干密度。

（7）制备再生混合料试件，并对其进行及养生。按照击实试验结果称取相应质量的回收集料、新集料、水泥及水进行搅拌，将搅拌均匀后的混合料倒入试筒，制备混合料强度测试试件，并将制备好的试件在标准养生室进行养生。

（8）测定再生混合料的7d无侧限抗压强度。将养生6d后的再生混合料试件取出并浸水饱和1d，浸水完成后将试件表面擦干，然后用压力机测定试件的7d无侧限抗压强度，记录数据并整理试验结果，试验结果见表4。

表4 不同水泥用量下的再生混合料强度试验结果

（9）试验结果分析：由表4可知，在相同水泥用量下1#再生混合料的7d无侧限抗压强度明显低于2#再生混合料，当水泥用量为3%时，1#再生混合料的7d无侧限抗压强度仅为2#再生混合料的0.53倍，这是因为原状的1#回收料附有更多的灰浆及灰浆团块，这些附着灰浆及灰浆团块在较小的力作用容易发生溃散和剥离，降低了回收料的强度，从而使再生混合料的强度迅速下降。参照表1可知，当水泥用量增加到4.5%时，1#再生混合料的7d无侧限抗压强度为2.4MPa仍无法满足轻交通道路基层的强度要求，只有当水泥用量提高到6%时才能满足要求；而4.5%水泥用量的2#再生混合料强度为3.1MPa可以满足重交通道路基层的要求。由此可知，当回收料的灰浆含量及灰浆团块含量被控制在一定范围以内时（即采用2#回收料），可以有效的提高回收料的适用道路等级，从而提高回收料的利用价值，取得良好经济效益和社会效益。

Claims (4)

1.一种基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）将获取的基层回收料进行筛分分档，获得各档粒径范围回收料，以备使用；

（2）测定各档粒径范围回收料表面附着的灰浆含量；首先对回收料取样，用清水浸润，除掉表面泥土及灰尘，并将回收料烘干；然后，取出回收料，待其冷却室温后对其称重，记录数据，并用浓度为10%的稀盐酸浸润回收料3~5d；将稀盐酸浸润完成后的回收料进行水洗筛分，烘干后记录筛孔为0.075mm的筛余质量，最后计算回收料0.075mm筛孔下的质量损失，将回收料损失质量与回收料总质量的百分比作为回收料附着灰浆含量；

（3）测定粒径大于4.75mm的回收粗集料中的灰浆团块含量，用四分法对回收粗集料进行取样及称重，并记录数据；然后，用人工锤击的方式对回收粗集料逐颗进行检验，将锤击后粒径缩小1/3以上的回收粗集料作为灰浆团块，对其称重记录数据；最后将灰浆团块质量与回收粗集料总质量的百分比作为其灰浆团块含量；

（4）控制回收料附着灰浆含量及灰浆团块含量；当回收粗集料的灰浆团块含量超过10%或回收料附着灰浆含量超过20%时，采用反击式破碎机对基层回收料进行破碎处理，以降低回收料的灰浆团块及附着灰浆含量；重复步骤（2）及步骤（3），直至回收料附着灰浆及回收粗集料灰浆团块含量满足要求；

（5）对再生混合料进行配合比设计，再生混合料级配设计范围与规范中对水泥稳定类基层混合料的级配设计范围一致，再生混合料的合成级配接近设计级配中值，水泥用量为3wt%~6wt%，再生混合料集料质量百分比为：20wt%~60wt%的回收粗集料、20wt%~40wt%的回收细集料，其余为新集料，其总质量应满足100%；

（6）测定再生混合料最佳含水率及最大干密度，按设计配合比加入各档回收集料及新集料，加入适当的水量对其进行拌合并闷料，闷料时间为1~2h；然后，对混合料进行击实试验，整理试验结果，计算得出混合料的最佳含水率与最大干密度；

（7）制备及成型再生混合料强度测试试件，按照击实试验结果称取相应质量的回收集料、新集料、水泥及水进行搅拌，将搅拌均匀后的混合料倒入试筒，制备混合料强度测试试件；

（8）再生混合料试件的养生及强度测试，将步骤（7）得到的试件，在标准养生室进行养生，养生6d后取出试件并浸水饱和1d，将试件表面擦干，然后用压力机测定试件的7d无侧限抗压强度，记录数据并整理试验结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）中需要以相应的天然石料为对照组材料，相同试验条件下天然石料浸润盐酸后的损失率不宜超过1%，反之应降低盐酸浓度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）、（3）中所述的回收料附着灰浆及灰浆团块含量的测定试验应分档进行，步骤（4）中反击式破碎后的各档回收粗集料灰浆团块含量不超过10%，附着灰浆含量不超过20%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（5）、（6）、（7）和步骤（8）中的混合料的设计级配范围、混合料的击实试验、混合料的成型、养生及无侧限抗压强度测试，应遵循《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034 -2000）以及《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的相关规定进行。