道路路面材料性能.docx

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道路路面材料性能

道路路面材料性能

螺钉剪切试验报告

长安大学工程机械学院二○○九年十二月十四

道路路面商品混凝土的再生强度和弹性模量的试验研究

袁孝文解培民

①江苏省交通技师学院路桥系镇江212021

②长安大学材料科学与工程学院陕西西安710064

①

②

采用道路路面铣刨的废旧商品混凝土块，通过再生设备的破碎筛分分档。

针对不同粒径再生商品混凝土的性能性进行试验分析。

试验结果表明：

当骨料粒径为30～40㎜时，路面再生商品混凝土的抗压强度最高，弹性模量略低，从而使路面商品混凝土再生综合性能表现最佳，进而达到新鲜商品混凝土路面的技术指标，而且也实现了废弃路面商品混凝土的再生利用。

这对于保护环境，节约源都有重要意议。

关建词：

道路工程商品混凝土路面再生抗压强度弹性模量

Experimentalstudyonintensityandmodulusofelasticityoftheconcrete

pavemenrecycling

①

YuanXiao-wen②XiePei-min

①

DepartmentofRoadandBridgecollegeofJiangsuTrafficArfificer

Zhenjiang212021.china.

②

SchoolofMatelialScienceandEngineeringchanganUniversityXian

710064、Shaanxichina

Abstract:

Thewasteconcreteblocksfromhighwaypavementweresievedbythe

brokenscreenofregenerationequipment.Theperformanceofrecycledconcreteindifferentsizewasanalyzed.Theresultsshowedthatwhentheaggregatesizewas30㎜-40㎜,thecompressivestrengthofroadsurfacerecycledconcretewasthemaximumandelasticitymoduluswasslightlylower,sotheperformanceofroadsurfacerecycledconcretewasbestandreachedthefreshconcretepavementspecifications.Therecyclingofwastepavementconcretehasbeenachieved.Itisimportanttoprotecttheenvironmentandconserveresources.

Key.words:

roadengineeringconcnexepavementrecyclingcompressivestrengthmodulusofelasticity

我国20世纪80年代未90年代初修建的高速公路，目前路面已到设计使用

期，进入大修期，在未来几年，我国某些省份高速公路建设管理的重点将从新建项目转移到高速公路的养护维修。

随着我国高速公路养护的不断增加，采用传统的维修方法，将会有大量铣刨的商品混凝土废弃，既浪费资源又造成环境污染；而且大量天然石料的需要将进一步引起天然骨料资源趋于枯竭，对生态环境造成巨大的负面影响。

随着人们对环境保护意识的增强，废弃商品混凝土路面材料再生利用技术开始引起广泛关注。

路面商品混凝土的再生技术在西方发达国家已经相当成熟，其多年的使用状况表明：

经过合理的材料控制，路面商品混凝土的再生性能不低于全新商品混凝土路面的技术指标，并能满足各等级路面的使用要求，最大程度的利用商品混凝土路面废料的作用，由于目前国内研究这一技术的时间较短，而且再生商品混凝土研究中采用的骨料粒径多为5-20mm[1-2，4-5]和5-31.5mm[3]但关于粒径对再生路面商品混凝土的抗压强度和弹性模量的影响研究非常少，大粗径骨料更是少见，为此，本文就不同粒径再生骨料对路面商品混凝土性能的影响进行研究。

1．试验概况1.1选用材料

商品混凝土细骨料采用天然河砂，天然粗骨料为天然碎石，再生粗骨料采用陕西省某高速公路大修铣刨的路面废旧商品混凝土料。

如图1所示。

水泥为32.5#普通硅酸盐水泥，水采用自来水，商品混凝土试件的配合比如表1所示。

图1再生骨料

表1

商品混凝土类型

配合比

水泥：

粉煤灰：

砂：

天然粗骨料：

再生粗骨料：

水：

=0.70：

0.30：

2.22：

2.64：

1.13：

0.57

再生路面商品混凝土

1.2试件设计与制作

所有试验商品混凝土拌合物均采用人工搅拌和机器振捣。

搅拌商品混凝土前。

因再生粗骨料吸水量大，试验前2h将其润湿、晾干，使其提前适量吸水，达到表干状

态，以免搅拌商品混凝土时因吸水过多而影响商品混凝土的水灰比以及和易性。

试验共制作4组24个试块，同一组中天然、再生粗骨料粒径分别应为5～10mm，10～20mm，20～30mm，30～40mm的试块各6个，试件尺寸均为100mm100mm300mm的棱柱体试件，再生路面商品混凝土试件中再生骨料替代率均为30%。

为尽可能利用工业废料，减少环境污染，本试验又加入了一定量粉煤灰，粉煤灰掺量为30%，室温养护28d后进行试验。

1.3试验设备

采用600KN微机控制电液伺服万能试验机对试块进行加载。

2试验结果及分析2.1试验实测曲线分析

试验记录了不同粒径再生路面商品混凝土抗压强度试验曲线，如图2所示，从图2中可以看出，粒径为20～30mm再生骨料商品混凝土的峰值应变（0）最小，其次是粒径为10～20mm再生骨料商品混凝土。

粒径为5～10mm，再生骨料商品混凝土的峰值应变（0）最大，粒径为30～40mm，再生骨料商品混凝土次之。

由此可以看出，再生骨料商品混凝土的峰值应变（0）变化不与再生骨料粒径成正比。

粒径为5～10mm时再生骨料商品混凝土的峰值应变（0）最大，这是因为废弃路面商品混凝土破碎中，胶砂更容易被破碎成较小颗粒，5～10mm再生骨料中胶砂颗粒的含量较高。

由于胶砂颗粒弹性模量较低，因此，商品混凝土的变形性能增加，峰值应变（0）增大。

从图2中可看出不同粒径的单个试件抗压强度变化情况。

图2试验曲线

2.2试验数据分析

2.2.1不同粒径对再生路面商品混凝土抗压强度影响分析

根据试验记录的数据，计算出了4种不同粒径再生路面商品混凝土的抗压强度，如表2所示

表2再生路面商品混凝土强度

商品混凝土类型

骨料粒径5～10mm再生路面商品混凝土

骨料粒径10～20mm

再生商品混凝土

轴心抗压强度设计值/MPa各试块10.212.111.69.610.410.3

均值11.310.1

商品混凝土类型

骨料粒径20～30mm再生路面商品混凝土

骨料粒径30～40mm

再生商品混凝土

轴心抗压强度设计值/MPa各试块9.711.09.413.613.212.4

均值10.013.1

从表2和图3可以看出：

粒径为10～20mm、20～30mm时，再生路面商品混凝土抗压强度相对较低；粒径为30～40mm时，再生路面商品混凝土抗压强度最高，粒径为5～10mm时，再生骨料商品混凝土抗压强度排第2。

这一特点与抗压强度（fck）对应的峰值应变（0）随粒径变化规律见图2并不相同。

从粒径5～10mm、10～20mm、20～30mm的强度变化情况看，粒径加大、强度变低，原因是随着再生路面粒径的增大，骨料本身强度变低且骨料本身破碎后存在损伤的可能性也增大。

粒径为30～40mm时，再生路面商品混凝土抗压强度最高，废弃商品混凝土破碎时、其中的天然骨料的相对难于破碎，使该粒径段的再生骨料中天然骨料含量大（见图1），使得粒径为30～40㎜时再生骨料商品混凝土抗压强度提高。

同时，从表3可以看出，替代率为30%再生骨料商品混凝土的抗压强度完全可以达到原废弃商品混凝土的设计强度，由于本试验加入了30%的粉煤灰，商品混凝土后期强度还会有所提高。

图3不同粒径路面商品混凝土强度变化

2.2.2不同粒径对再生骨料商品混凝土弹性的模量影响分析

根据试验记录的数据，统计计算了4种不同粒径再生商品混凝土的弹性模量，如表3所示。

表3再生路面商品混凝土弹性模量

商品混凝土类型

骨料粒径5～10mm再生路面商品混凝土

骨料粒径10～20mm再生路面商品混凝土

弹性模量/MPa各试块1.891.662.152.552.362.32

均值

商品混凝土类型

骨料粒径20～30mm再生路面维商品混凝土

骨料粒径30～40mm再生路面商品混凝土

弹性模量/MPa各试块2.143.092.442.702.171.95

均值

1.9010

4

2.56104

2.41104

2.27104

从表3、图4可以看出：

粒径加大、弹性模量变大，说明在该粒径段，随着粒径加大，配制的商品混凝土整体更加密实，即各种粒径的骨料间相互填充更好，直至骨料间的空隙率达到最小，体系的堆积密度达到最大，从而使商品混凝土的弹性模量升高。

而粒径为30～40㎜再生骨料商品混凝土，由于骨料粒径大，又是单一级配，粗骨料间空隙完全有砂浆填充，使商品混凝土整体密实度降低，弹性模量略有下降。

图4不同料径路面商品混凝土弹性模量变化

3结论

1）经合理级配，替代率为30%再生骨料商品混凝土的抗压强度完全可以达到原道路路面商品混凝土的设计强度。

2）综合粗骨料粒径为5～10㎜、10～20㎜、20～30㎜、30～40㎜，结合分析商品混凝土强度、弹性模量变化情况，再生骨料粒径采用30～40㎜时性能最佳。

因此，在路面废弃商品混凝土破碎中，应将破碎的粒径指标限制在5～40㎜，破碎粒径上限加大，可以节约破碎成本，也可以避免重复破碎产生的骨料损失，以便最大限度利用再生资源。

3）再生路面商品混凝土弹性模量略低，但强度不低可以替代天然骨料作为高速公路路面混合料的粗骨料。