CN113077852A - 基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法 - Google Patents

基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法，属于道路工程技术领域。该方法包括：S1.进行目标合成比例1调整获得目标合成级配1；S2.配制若干份同比例混合料，并进行筛分，获得各份混合料配制级配，计算配制级配的算数平均值和标准差；S3.对筛分后的若干份混合料固定水泥剂量，进行含水量的击实试验，计算得到成型级配1；S4.若成型级配1各筛孔通过率在目标级配上限和目标级配下限范围外，对目标合成比例1进行调整，得到目标合成比例2，重复步骤S3、S4，直至完成级配优化。与现有技术相比，本发明的优化方法使再生集料表面砂浆及部分软弱颗粒对水稳碎石矿料级配的影响在设计时得到有效控制。

Description

基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法
技术领域
本发明涉及一种道路工程领域，具体地说是基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法。
背景技术
随着交通量的日益增加，早期建设的很多公路已经不能满足目前交通量的的需求，急需进行道路扩容改建，在公路改扩建过程中，由于桥梁技术状况与新旧标准的变化，许多的桥梁、涵洞、服务区和收费广场拆除，产生大量废弃混凝土，这部分混凝土若不能得到有效利用，既影响环境又增加较大的运输、存储成本，近年来经过研究，可以将废弃混凝土进行破碎，再进行碎石化加工，将再生集料应用于路面底基层或基层水泥稳定碎石混合料中。但由于废弃混凝土中含有大量砂浆和破碎过程中被破坏的集料，致使水泥稳定碎石混合料在经过拌和、碾压后的矿料级配不能完全满足水泥稳定碎石混合料的要求。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法，通过对混合料矿料比例的反复修正，可以保证最终成型后的混合料级配满足水泥稳定碎石混合料的级配要求。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法，其特点是包括：
S1.根据单档再生集料进行目标合成比例1调整获得目标合成级配1；
S2.按照目标合成级配1的目标合成比例1配制若干份同比例混合料，并对混合料进行筛分，获得各份混合料配制级配，计算各份混合料配制级配的算数平均值和标准差，
所得各份混合料算数平均值组成的级配为配制级配1，
所得各份混合料级配的标准差a倍加上目标合成级配1即为目标级配上限，在目标合成级配1的基础上减去标准差a倍所得级配即为目标级配下限，a＝1或2；
S3.对筛分后的若干份混合料固定水泥剂量，进行含水量的击实试验，对击实后的混合料进行筛分计算得到成型级配1；
S4.若成型级配1各筛孔通过率在目标级配上限和目标级配下限范围内，完成级配优化。若成型级配1各筛孔通过率在目标级配上限和目标级配下限范围外，对目标合成比例1进行调整，得到目标合成比例2及目标合成级配2，重复步骤S2、S3，直至成型级配各筛孔通过率在目标级配上限和目标级配下限范围内时，完成级配优化，得到最终目标合成比例i，i为大于等于2的自然数，优选为i＝2、3、4、5。
作为优选，步骤1所述再生集料经废弃混凝土经过碎石化加工、除尘、筛分得到，优选分成四档集料。
作为优选：步骤S3进行含水量的击实试验时，击实后立即对击实后的混合料进行水洗，并过0.075mm筛，分别收集>0.075mm部分集料和<0.075mm粉料；
对>0.075mm部分集料进行烘干筛分；
对<0.075mm粉料，进行烘干称量，并刨除加入的水泥质量；
将刨除水泥后的粉料质量连同>0.075mm部分集料一并计算混合料各筛孔通过率，得成型级配1。
作为优选，对目标合成比例1进行调整的具体方法如下：
S41.比较各份混合料的成型级配1和配制级配1各筛孔通过率，求得各份混合料击实前后各筛孔通过率变化的算数平均值，得成型级配1相对配制级配1各筛孔通过率的变异值(偏差)；
S42.根据变异值对目标合成比例1进行调整：对目标合成级配1各筛孔通过率减去上述变异值大小，得目标合成比例2。
与现有技术相比，本发明的基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法从废弃混凝土再生集料在混合料加工成型过程中的级配变异出发，通过对变异级配的反复修正，获得最终满足水泥稳定碎石混合料级配要求的矿料级配，最大限度地减小再生集料中砂浆颗粒、软弱颗粒、被破坏颗粒等在水泥稳定碎石混合料在拌和、成型过程中破碎对再生集料水泥稳定碎石混合料性能的影响，使再生集料水泥稳定碎石混合料性能最大限度地接近于同等级配的新集料组成的混合料的性能。
附图说明
附图1是本发明级配优化方法流程图。
具体实施方式
参照说明书附图以具体实施例对本发明的基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法作以下详细地说明。
实施例：
如附图1所示，本实施例级配优化方法如下：
S1.将废弃混凝土经过碎石化加工、除尘、筛分，分成四档集料，四档集料筛分结果见表1。
表1再生集料规格及通过率
Figure BDA0002993829540000031
按照规范要求，目标合成比例1如表2所示。
表2目标合成比例1
集料规格 再生20-30mm 再生10-20mm 再生5-10mm 再生0-10mm
比例％ 17 33 24 26
按照目标合成比例1的目标合成级配1各筛孔通过率如表3所示。
表3目标合成级配1
Figure BDA0002993829540000032
S2.按照目标合成比例1配制10份混合料，对其分别进行筛分，并计算配制级配的算数平均值(配制级配1)和各筛孔标准差，由目标合成级配1各筛孔通过率加上各筛孔标准差的2倍得级配控制上限，由目标合成级配1各筛孔通过率减去各筛孔标准差的2倍得级配控制下限，具体数据如表4所示。
表4配制级配1及级配控制上下限
Figure BDA0002993829540000041
S3.经过对10份配制混合料，按照水泥剂量4％，含水量分别为3％、4％、5％、6％、7％进行击实试验，击实完成后，立即进行水洗，过0.075mm筛，收集>0.075mm集料和<0.075mm粉料，分别烘干、筛分，其中<0.075mm部分减去掺入水泥的质量后加入>0.075mm集料部分，共同参与计算成型级配通过率。并计算成型级配1平均值与配制级配1的平均值各筛孔通过率的偏差。如表5所示。
表5成型级配1及偏差
Figure BDA0002993829540000051
S4.成型级配1部分筛孔通过率超出级配上限1，根据成型级配1与配制级配1的偏差，在目标合成比例1的基础上进行调整得目标合成比例2和目标合成级配2，如表6、表7所示。
表6目标合成比例2
集料规格 再生20-30mm 再生10-20mm 再生5-10mm 再生0-10mm
比例％ 19 37 23 21
表7目标合成级配2
Figure BDA0002993829540000052
按照目标合成比例2进行配制10份混合料，进行筛分，得配制级配2，进一步击实后得成型级配2如表8所示。
表8配制级配2及成型级配2
Figure BDA0002993829540000061
比较成型级配2与级配上限和级配下限，成型级配2满足上下限要求，最终获得合成比例为目标合成比例2，合成级配为目标合成级配2。
为验证级配优化效果，分别采用目标合成级配1和目标合成级配2及其各自的最大干密度和最佳含水量，及其击实所得到的最大干密度和最佳含水量，水泥剂量4％，成型无侧限抗压强度试件，对比两组试件无侧限抗压强度，目标合成级配2无侧限抗压强度平均值比目标合成级配1无侧限抗压强度平均值提高25.6％。无侧限抗压强度数据见表9。
表9目标合成级配1、2的无侧限抗压强度
级配 目标合成级配1 目标合成级配2
1 4.7 5.8
2 4.8 5.6
3 4.7 5.3
4 4.2 5.8
5 4.0 4.8
6 3.9 5.4
7 3.8 5.6
8 4.2 4.9
9 4.1 5.6
10 4.3 5.4
11 4.9 6.2
12 4.0 4.8
13 4.7 5.5
平均值 4.3 5.4
标准差 0.36 0.40
代表值 3.7 4.8

Claims (3)

1.基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法，其特征在于包括：
S1.根据单档再生集料进行目标合成比例1调整获得目标合成级配1；
S2.按照目标合成级配1的目标合成比例1配制若干份同比例混合料，并对混合料进行筛分，获得各份混合料配制级配，计算各份混合料配制级配的算数平均值和标准差，
所得各份混合料算数平均值组成的级配为配制级配1，
所得各份混合料级配的标准差a倍加上目标合成级配1即为目标级配上限，在目标合成级配1的基础上减去标准差a倍所得级配即为目标级配下限，a＝1或2；
S3.对筛分后的若干份混合料重新混合后固定水泥剂量，进行含水量的击实试验，对击实后的混合料进行筛分计算得到成型级配1；
S4.若成型级配1各筛孔通过率在目标级配上限和目标级配下限范围外，对目标合成比例1进行调整，得到目标合成比例2及目标合成级配2，重复步骤S2、S3，直至成型级配各筛孔通过率在目标级配上限和目标级配下限范围内时，完成级配优化，得到最终目标合成比例i，i为大于等于2的自然数。
2.根据权利要求1所述的基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法，其特征在于，步骤S3进行含水量的击实试验时，击实后，立即对击实后的混合料进行水洗，并过0.075mm筛，分别收集>0.075mm部分集料和<0.075mm粉料；
对>0.075mm部分集料进行烘干筛分；
对<0.075mm粉料，进行烘干称量，并刨除加入的水泥质量；
将刨除水泥后的粉料质量连同>0.075mm部分集料一并计算混合料各筛孔通过率，得成型级配1。
3.根据权利要求1所述的基于废弃混凝土再生集料的水泥稳定碎石矿料级配优化方法，其特征在于，对目标合成比例1进行调整的具体方法：
S41.比较各份混合料的成型级配1和配制级配1各筛孔通过率，求得各份混合料击实前后各筛孔通过率变化的算数平均值，得成型级配1相对配制级配1各筛孔通过率的变异值；
S42.根据变异值对目标合成比例1进行调整：对目标合成级配1各筛孔通过率减去上述变异值大小，得目标合成比例2。
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