废弃水泥混凝土再生集料应用研究

废弃水泥混凝土再生集料在老路改造中的应用研究报告第一章绪论第二章废弃水泥混凝土面板的破碎回收

第三章再生粗集料的基本性能第四章再生半刚性基层室内试验研究

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

第六章依托工程技术应用情况

汇报提纲第七章再生骨料的经济可行性分析第一章 绪论

据有关资料，我国每年生产的建筑废弃物达4000万吨，其中混凝土块约占34%，则由此产生的废旧混凝土就有约1360万吨。要有效地减少环境污染和生态破坏最有效的途径是使建筑废弃物减量，而这种减量目前也只有通过再生利用才能最直接获得。传统的道路改造修复方式已经导致社会效益、经济效益的下降以及社会资源的浪费，需要用新的技术进行整体改进，因此，对废旧水泥混凝土的再生利用刻不容缓，道路水泥混凝土的再生研究已成为当务之急。第一章 绪论

1.研究目的与研究意义2.国内外研究现状水泥混凝土的再生利用是人类在20世纪后半叶才开始的，世界上许多国家已经对水泥混凝土的再生展开了研究，并得到比较广泛的应用。第一章 绪论

3.道路水泥混凝土的再生可行性技术可行性经济可行性第一章 绪论

4.研究的内容及方法（1）依托长益高速公路的旧路改造工程（试验段），通过对破损混凝土路面的骨料再生方式比选，选择最为经济可靠的废弃水泥混凝土面板破碎方式。（2）对再生集料技术指标进行检测与评价。（3）对水泥稳定碎石粒料的微观结构机理及控制强度的因素进行分析，根据颗粒级配设计再生水泥稳定碎石粒料的配合比，并通过重型击实、无侧限抗压强度的试验对比筛选最佳的再生水泥稳定碎石配合比，并与一般水稳材料进行性能对比。（4）结合长益高速公路改建路段实体工程，研究再生水泥稳定碎石料的路用性能。（5）再生水稳碎石材料循环经济分析。（6）得出的主要结论与迸一步研究展望。第二章废弃水泥混凝土面板的破碎回收

第二章废弃水泥混凝土面板的破碎回收

1.水泥混凝土路面的拆除人工凿除

机载移动拆除

大型连续破除

切割破碎。。。第二章废弃水泥混凝土面板的破碎回收

水泥混凝土路面的拆除基于混凝土脆性断裂破坏机理，课题组提出了一种废旧混凝土路面的拆除方法：对混凝土板按照设计孔网参数进行适当间隔、最小有效直径的打孔，然后在每个孔内通过两块半圆劈施以反向静态胀紧劈裂推力，在所要破碎的普通混凝土路面板内，使预期断裂面上呈现拉应力状态，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂纹并迅速失稳、扩展，从而使混凝土路面板发生低应力脆断。第二章废弃水泥混凝土面板的破碎回收

水泥混凝土路面的拆除第二章废弃水泥混凝土面板的破碎回收

本章小结水泥混凝土路面破碎回收的研究主要围绕二项关键技术展开：旧混凝土路面的打孔胀裂拆除法、水泥混凝土块的压研破碎再生。(1)路面的打孔胀裂拆除法是针对硬化混凝土抗拉强度远低于其抗压强度这一特点，基于脆性材料的断裂破坏机理设计的用于拆除混凝土路面板的方法。打孔胀裂拆除法相对于其他传统的旧混凝土路面破碎方式更为经济有效。(2)废弃混凝土块采用压研破碎机械不仅要使混凝土块在力作用下破碎，而且要使混凝土中的原始粗集料与硬化水泥砂浆尽可能完全地分离，因此它不同于传统意义上的破碎机械。利用循环压研剪切破碎技术加工混凝土块时能对再生粗集料进行充分剥离，优化粒形，淘汰软质缺陷颗粒，提高了再生集料的路用性能指标。

第三章再生粗集料的基本性能

第三章再生粗集料的基本性能

科研小组依托长益高速，将长益高速公路试验路段K72+030~K76+000分为左右幅采用不同的破碎方式：一种是将废弃混凝土块使用打孔胀裂法破碎成小块，然后使用压研破碎机破碎，破碎机出料口的最大尺寸控制在25mm。破碎后的集料用5mm筛进行筛分，大于5mm的部分作为再生粗集料；一种是用路面开凿机将路面破碎成较大板块，然后采用意大利生产的RubbleMaster移动式现场破碎设备进行再生集料生产，两种集料分别记为再生粗集料A、再生粗集料B。再生粗集料A再生粗集料B第三章再生粗集料的基本性能

针对再生粗集集料的性质我们科研小组进行了大量的室内实验研究，对两组再生集料分别进行了对照比较。在实验室内按照规范测定了再生粗集料的吸水率、含水率、表观密度、含泥量、压碎指标等性能参数。第三章再生粗集料的基本性能

再生粗集料筛分试验

第三章再生粗集料的基本性能

天然粗集料由于其孔体积含量很低，所以其吸水速率和吸水率都很小，然而对于再生集料，其颗粒棱角多，表面粗糙，组分中包含有30%左右的硬化水泥砂浆嘲，硬化水泥砂浆的孔隙率大、吸水率高，再加上混凝土块在解体、破碎过程中产生的微裂纹，使得再生集料的孔含量增大，从而使其自然状态下的含水率、吸水率有所增大。第三章再生粗集料的基本性能

再生集料的表观密度明显小于天然集料。再生粗集料的含泥量大大高于天然碎石的含泥量，这主要是由再生材料的来源决定的。通过水洗、晾干，可以大大降低再生粗集料的含泥量。第三章再生粗集料的基本性能

再生集料的压碎指标高于天然集料，而且再生粗集料的压碎指标值变异性较大。再生集料的颗粒组成很复杂，并非是由单一的、质量均匀的颗粒组成，压碎指标值并不能真实反映再生集料的实际强度。第三章再生粗集料的基本性能

再生粗集料在压力作用下的变形量和压碎值没有明显的对应关系，在压力作用下变形曲线相对平缓的粗集料具有更好的性能。

第三章再生粗集料的基本性能

本章小结（1）与天然优质粗集料相比，再生粗集料具有更高的压碎值、吸水率，将对再生混凝土的强度产生不利影响。（2）新集料（碎石）在压力作用下，它的变形总量较小，并且在初始阶段和最终阶段变化比较平缓，没有大的突变值；而再生集料在初始阶段都有比较大的变形，后期随之减缓。原因是再生集料本身很有较多的水泥砂浆，水泥砂浆的强度低、孔隙率大，导致了再生集料整体强度不足，早期在较小的压力用下发生更大的变形。（3）由于再生粗集料具有较高的砂浆附着率，这将影响其力学性能，迸一步对再生混凝土的性能有所影响。（4）具有较低吸水率、砂浆附着率、压碎值、变形值的再生粗集料的性能较好。（5）根据室内实验结果，使用再生集料生产C30以上的混凝土时，建议选用压碎值≤14%、针片状颗粒含量≤5%、吸水率≤10%、砂浆附着率≤48%、表观密度＞12.5g/cm3的再生集料。不满足这些要求的再生集料可以降级使用，用来生产更低强度的混凝土或用于铺筑道路基层、底基层。

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

第四章再生半刚性基层室内试验研究

本章参照水泥稳定类粒料的强度形成机理以及影响强度的因素，根据规范要求的颗粒级配范围对再生水泥稳定类粒料的配合比进行了初步设计，并得到一下的几点结论：（1）本章简要介绍了水泥稳定碎石混合料的强度形成机理和影响强度的主要因素，指出在进行配合比设计时应注意影响强度的各个因素。（2）参照颗粒级配的计算方法，初拟几组配合比（其中以骨架密实结构为主），并采用重型击实试验确定各组配合比的最大干密度和最佳含水量。通过对比，选择最密实结构（即干密度最大的结构）为最优配合比结构（29：20：25：7：19）。（3）通过无侧限抗压强度试验，进一步验证在相同水泥剂量的情况下，本文选定的配合比对应的强度最大。并且同普通水泥稳定碎石混合料相比较强度相差不大，在水泥剂量为4.0%～5.O%时均可满足规范要求的强度值，适用于做高等级公路的路面基层材料。第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了进一步评估再生水泥稳定碎石混合料性能的优劣，必须对设计配合比进行一系列路用性能的检验。本章通过室内试验来研究再生水泥稳定碎石混合料的一些路用性能指标，如无侧限抗压强度、抗冻融循环性能、回弹模量以及抗收缩等性能。希望从总体上把握再生水泥稳定碎石混合料的性能，并为实际工程设计和施工提供必要的指导依据。

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

再生水泥稳定碎石材料与普通水泥稳定碎石材料的抗压回弹模量差异并不明显，再生水泥碎石材料的7d抗压回弹模量比普通水泥碎石料的7d抗压回弹模量大约4.3%。7d龄期的回弹模量数值符合水泥稳定材料回弹模量值的一般规律，适合做公路基层材料。

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

本次试验测试了梁试件48小时的干缩变形情况，根据应变与失水率计算干缩系数：对于骨架密实与悬浮密实不同的结构形式，其干缩性能不同，骨架密实结构的水稳混合料的抗干缩性能在高水泥标号时优于悬浮密实结构。再生集料的混合料同使用普通集料的混合料相比较，其干缩性能要好一些，这一结论将在依托工程中的实际路段施工中进行进一步的验证。

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

从试验结果来看再生集料的EDTA耗量略高于普通集料EDTA的耗量，这说明再生集料中原有的残留水泥对试验产生了一定影响，使得EDTA的耗量略微偏高。

第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

本章通过大量的室内试验对再生水泥稳定碎石粒料的强度、刚度、抗冻性、收缩性能进行了研究，为再生水泥稳定碎石粒料在公路路面基层中应用提供必要的试验数据和理论依据。根据试验结果可得到以下主要结论：1．从强度试验结果来看，再生水泥稳定碎石粒料与普通水泥稳定碎石粒料一样，其强度均随龄期的增长而增长。在短期龄期内再生集料的强度增长没有普通集料快，而在长期龄期下再生集料的增长超过普通集料，这说明再生水泥稳定碎石粒料的后期强度增长潜力较大，这对结构的承载能力来说无疑是有利的。2．对再生水泥稳定碎石粒料进行了28d龄期的抗冻性试验，发现再生集料经5次冻融循环的残留强度可达81%。这比普通集料的残留强度比要低，但仍可满足规范对重中冻区材料抗冻性的要求。说明再生水泥稳定粒料具有良好的抗冻性能，在我国北方的冰冻地区仍可使用。第五章再生水泥稳定碎石基层路用性能研究

3．试验表明再生水泥稳定碎石料的短期回弹模量较普通水泥稳定碎石料的短期回弹模量要高。稳定材料的模量主要原材料本身的模量、反应生成物的模量及其组成结构形式等，而早期模量主要是由材料组成结构形式和原材料本身的模量决定的。因此，由于再生集料与普通集料本身的差异是造成模量差异的主要原因。4．收缩性能方面，主要研究由于水分散失而引起的干燥收缩。试验分析可知：水泥的剂量、初试含水量、粉尘含量等都会对干燥收缩产生一定的影响，水泥剂量低时收缩量较小；含水量低时收缩量较小：粉尘含量低收缩量也相对要小一些。其中，水泥剂量由3.0%增加至4.5%（P032．5），干缩系数由24.78增大到31.24；含水量由6%提升至7%时，于缩系数由31.24增大到34.27：混合料细集料中粉尘含量由2.75%变化为lO%时，干缩系数由31.24增大到82.77。另外，水泥标号对干缩性能的的影响比结构类型的影响要敏感。基于这几方面因素，在施工过程中要对其影响因素进行严格的控制。

第六章依托工程技术应用情况

第六章依托工程技术应用情况

长益高速公路是我省重要的交通主干道，是省会长沙通向益阳、常德、张家界和湘西等地区的交通要道，承担着重要的客货运任务。湖南省长沙至益阳高速公路于1998年7月建成通车，路线起于长沙岳麓收费站，止于益阳资江二桥北岸，主线全长76km，技术标准为四车道高速公路，路基宽度为27.0m，设计荷载标准为汽—超20，挂—120，路面类型为水泥混凝土路面结构。近几年长益高速公路路面养护维修费用逐年增加：由1998年的117万元增至2008年的2715万元。针对本项目的实际情况，并与业主充分沟通后，确定了将K72+030~K76+000段范围进行废弃水泥混凝土再生集料应用研究。

1.项目概况第六章依托工程技术应用情况

2.设计基本情况长益路原路面结构型式为24cm水泥砼面层+20cm水泥稳定砂砾基层，经过11年多的使用，路面破损现象严重，根据检测报告，全线共有板块2815块，应进行处治的病害板共2393块，占总数的85.22%，其中建议换板的有1422块，占总数的50.64%，建议压浆的有971块，占总数的34.58%，现需对老路面进行换板压浆等措施处理后加铺连续配筋砼补强层和沥青砼路面。设计考虑换板数量较大近7000m3，在通过大量的理论研究论证和室内试验数据证明的前提下，决定采用废弃水泥混凝土再生集