1、交通部西部交通建设科技项目 合同号： 2009318811045 密 级： 建筑废弃物在西部地区路基路面中 的应用研究 Research and Application of Construction and Demolition Wastes Used in the Subgrade and Pavement in Western Area of China 报告简本 武汉理工大学 长安大学 内遂高速公路土建工程项目经理部二公司分部 2012年 6月 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 目 录 1 引言 . 1 2 项目研究的技术路线 2 3 项目研究的主要成果
2、 3 3.1 建筑废弃物再生工艺与基本性能 . 3 3.2 建筑废弃物表面活化处理技术与分类标准 4 3.3 建筑废弃物再生骨料在路面中的研究与应用 6 3.4 建筑废弃物再生填料的相关应用 . 11 3.5 建筑废弃物再生细粒土路基的相关研究 15 4 项目在依托工程中的推广应用及效益 18 4.1 依托工程中的推广应用 . 18 4.2 经济效益分析 . 19 5 项目技术的创新点 21 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 1 1 引言 目前中国建设施工所产生的建筑废弃物大概是每年 20亿吨，旧建筑拆除每年 超过 5亿吨。 这些 建筑废弃物主要是 指 拆除 房
3、 建设施 等 产生的废弃 混凝 土 和 废弃 砖 块 ， 以 及在 道 路建设 和翻修 过程中产生的废弃 水泥混凝 土。 对其进行 合理 回收、 再生 利 用， 有利于资源 的 可持续发展 ， 也有利于环境保护 。 一些发达 国 家 建筑废 弃物 利 用 率一般 在 80% 100%， 如欧盟 国 家 建筑废弃物 资源 化 率 超过 90%， 日 本 建筑废弃物 资源 化 率已 经 达到 98%， 而我 国建筑废弃物 资源 化 率不足 5%。 特别 是 四川汶川特 大 地震灾害发 生 后 ， 受灾地区 建筑物大面 积倒塌、损毁 ， 造 成的大 量 建筑废物 急待 处理， 灾后重 建 也会遇到
4、建筑 原材 料 匮乏 的 困难 。 因此 ，建筑废弃 物的 资源 化再生 利 用是 我 国 当 前面 临 的 重 要工 作之一 。 另一方 面， 随着我 国 公 路建设的 蓬 勃 发展 ，相应的 道 路建筑 材 料 需求 量 大， 且 对材 料性能 提出了更高 的要 求 。 但 目前 我 国 不 少 地区 砂石 资源日 渐短缺 ， 特别 是 长期 以 来 ， 由 于 矿 产 资源 的 无序开采 ， 使得诸 如 优质石灰石 、 河砂 等 常 用建筑 材 料 日 渐 匮乏 ，部分 地区已难以 寻找优质 的 砂石 料。 专 家 预测未来高质 量 石 料的 不足 将 成 为很多 地区 的主要 问题 。
5、 因此 ， 将 建筑废弃物再生骨料应用 于道 路建设， 既解决了 大 量 建筑废弃物的处理 问题 ， 又满 足 了 道 路建设 不 断增长 的 需求 ， 避免 了 对 生 态 环境 的 破坏 ， 可以 起 到一 箭双雕 的 作 用。与 天然 骨料相 比 ，建筑废弃物 再生骨料 强度低 、 多孔 、 吸 水率 较高 ， 必须 经过 特 殊 的 强 化处理， 否则配制 的路 基 、 路面 材 料 强度 也 较低 ， 水 稳 性 、 抗冲刷 、 抗裂 性 等也 很 难 满 足 工程要 求 ， 实 用 价值 不 高 ，经济性 较低 。 所 以对 建筑废弃物 回收 处理， 制 作 成 循 环 再生骨料，
6、 一方 面 可以 解决 大 量 建 筑废弃物的处理 困难和 由 此 引 发 的 对环境 的 负 面 影响 等 问题 ，同 时 可以 节省 大 量 的废弃物 清运 和 处理 费 用 ； 另一方 面， 可以 减 少 公 路建设 对 天然砂石 等 自 然 资源 的大 量 消耗 和 破坏 ， 从根 本 上 解决 资源 的 日 益 匮乏 及 对 生 态 环境 的 破坏问题 。 因 此 ， 对 建筑废弃物 进行 处理 、 得 到 再生 集 料 并 进行 活化 改 性， 实 现 建筑废弃物 集 料在路基路面中的成 功 应用， 具 有 显著 的 社 会 效益 和环保 效益， 对 西部 地区以 及 灾区公 路建
7、设 具 有重 要的 现 实 意义 。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2 2 项目研究的技术路线 经过 一 段 时 间 的 搜集 国 内外 相关研究 资 料 以 及理 论 分析， 我 们 制 定翔 实 的 试 验计划 ， 具体 的技术路线 如 下 ：（ 1） 建筑废弃物再生骨料的 制 备 ；（ 2） 建筑废弃 物再生骨料的表面活化处理技术及 其 性能 评 价； （ 3）含 建筑废弃物再生骨料的路 基路面 材 料 组 成设 计 方 法 ；（ 4）含 建筑废弃物再生骨料的路基路面 材 料的性能 评 价； （ 5）含 建筑废弃物再生骨料的路基路面 材 料施工工艺 ；
8、（ 6） 建筑废弃物再生 骨料路基路面效益分析。 建筑废弃物 表 面 改 性 再生骨料 SEM、 XRD、 SEM-EDXA 等 矿 料级 配 设 计 水泥 /沥青 用 量 优 选 矿 料级 配 设 计 高 、 低 温 性能 水损害 性能 疲劳 性能 性能分析 路用性能 评 价 施工工艺 路用性能 观 测 NO YES 图 2-1 技术路线 图 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 3 3 项目研究的主要成果 3.1 建筑废弃物再生工艺与基本性能 1 建筑废弃物再生工艺 项目研究 认 为 ，应 最终根据 工程 需求 量 确定整条 再生工艺 流 程应 具 有 的生产
9、能 力 ， 并 以 各组 成设 备 的生产 率 匹 配为 前 提 ， 制 定 再生设 备 的 配 置 。 提出了 再生 破 碎 设 备 配 置流 程 图流 程 图 ， 如 图 3-1所 示 。 图 3-1 再生 破 碎 设 备 配 置流 程 图 在 上述 再生设 备静 态配 置流 程的基 础上 ，依 据各 再生设 备 的生产 率 运 行 规 律 ， 从各 大 机械 设 备 生产 厂 家 所能 提 供 设 备 的 数据库 和 自身拥 有 的 可 供选 用的设 备数据库 中 选取适宜 的 破 碎 、 筛 分 等 用 于 建筑废弃物再生的 机械 设 备 。在 不 影响 整个 再生 流 程 正 常 工
10、 作 的前 提 下 ，应 当 优 先考虑自身 所 拥 有 的 可 供选择 的设 备 ， 以 节 约 成本。 客户 需求 量 确定 再生工艺 流 程的生产能 力 确定各段碎 设 备 生产 率 确定各 级 筛 分设 备 的生产 率 确定各段 破 碎机 的类 型 、 数 量和 型 号 确定各 级 筛 分 机 的类 型 、 数 量和 型 号 由 总 破 碎 比 确定各 破 碎段 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 4 2 建筑废弃物材料的基本性能 相关 实 验证明 废弃物再生 粗 骨料的 洛杉矶 磨 耗 值 和 吸 水率不 能 满 足 试验规 程 对 天然 骨料的技术要
11、求 外 ， 其 它 性能 指 标 则 均 能 满 足对 天然 骨料的技术要 求 。 表 3-1 建筑废弃物再生 粗 骨料的基本性能 指 标 试验 项目 再生 石灰 岩 天然 骨料技术要 求 压 碎 值 （ %） 27.7 22.7 28 洛杉矶 磨 耗 值 （ %） 37.8 24.3 30 表 观 相 对 密 度 2.584 2.715 2.50 吸 水率 （ %） 6.76 0.20 3.0 坚固 性 （ %） 4.0 3.4 12 针片状颗 粒 含 量 （ %） 9.9 11.0 18 表 3-2 建筑废弃物再生细骨料的基本性能 指 标 试验 项目 再生 石灰 岩 天然 骨料技术要 求
12、表 观 相 对 密 度 2.629 2.681 2.50 坚固 性 （ %） 2.6 3.1 12 棱角 性 （ %） 49.5 49.1 45 吸 水率 （ %） 16.8 8.5 - 3.2 建筑废弃物表面活化处理技术与分类标准 由 于 再生骨料在 吸 水率、 粘附 性与 强度 等 性能 上 略 有 缺 陷 ，在 实 际 使 用 之 前 需 要 进行一 定 的表面活化处理， 从 而 做 到 在性能 上 达 标。 1 建筑废弃物表面活化处理技术 项目 采 用 有 机 硅树脂浸泡 再生骨料， 使 再生骨料 缝隙 中的 有 机 硅树脂固 化成 膜 ， 堵住 再生骨料表面的 空隙 与 裂 纹 ，
13、从 而 显著 降 低 再生骨料的 吸 水率 。同 时 有 机 硅防 水 抗 油剂固 化 后也有一 定 的 粘结 强度 ， 可以 提高 再生骨料的 强度 ， 改 善 再 生骨料的表 观 密 度 ， 吸 水率和 压 碎 值 等 几 项关 键 指 标。 可以 看 出 ，经过 有 机 硅树 脂防 水 抗 油剂 的处理 之后 ，建筑废弃物再生骨料的 洛杉矶 磨 耗 值 和 吸 水率 均 能 满 足 相关的国 家 标准，再生骨料的 吸 水率 由 6.76%大 幅降 低 至 0.97%，骨料的 粘附 性 也达到 了 5级，超 额完 成 了 任务书 的关 键 指 标。 PDF 文件使用 “pdfFactory
14、 Pro“ 试用版本创建 5 图 3-2 再生 粗 骨料经 有 机 硅溶液浸渍 后 SEM 表 3-3 强 化 改 性 后 建筑废弃物再生骨料的基本性能 指 标 试验 项目 试验 结 果 天然 骨料技术要 求 压 碎 值 （ %） 26.4 28 洛杉矶 磨 耗 值 （ %） 29.7 30 表 观 相 对 密 度 2.559 2.50 吸 水率 （ %） 0.97 3.0 表 3-4 地震 建筑废弃物再生骨料的 粘附 性 组 成成分 强 化 改 性前 强 化 改 性 后 天然 骨料技术要 求 废弃 混凝 土 5级 5级 4级 废弃 砖 瓦 3级 4级 废弃 陶瓷 3级 4级 注 ： 5级 即
15、 无 沥青 剥落 ； 4级 即 沥青 剥落小 于 10%； 3级 即 沥青 剥落小 于 30%。 2 建筑废弃物再生利用的分类标准 1、 按 再生骨料性能分类 表 3-5 按 再生 粗 骨料性能分类的分类标准 指 标 I类 II类 III类 表 观 相 对 密 度 2.50 2.45 2.40 吸 水率 （ %） 3 10 17 压 碎 值 （ %） 28 30 35 洛杉矶 磨 耗 值 （ %） 30 40 40 砖 瓦 含 量 （ %） 10 30 50 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 6 表 3-6 再生细骨料的性能 指 标 再生细骨料 A 再生细骨料
16、B 天然 细骨料技术要 求 表 观 相 对 密 度 2.663 2.629 2.50 砂 当量 （ %） 73 87.2 60 棱角 性 （ %） 48 49.5 45 注 ：除 以 上 要 求 外 ，再生骨料 还 应 满 足我 国 公 路 沥青 路面施工技术 规 范 （ JTGF40-2004） 对 坚固 性 、 针片状颗 粒 含 量、 含 泥量、 软 石 含 量、 粒 径 规 格 、 粘附 性 等 性能 指 标的要 求 。 2、 按 沥青 混凝 土性能分类 表 3-7 按 沥青 混凝 土分类的分类标准 指 标 I类 II类 III类 最 佳 沥青 用 量 比 （ %） 120 200 30
17、0 理 论最 大相 对 密 度比 （ %） 90 75 60 劈 裂抗 拉 强度比 （ %） 70 50 30 注 ：除 以 上 要 求 外 ，再生 粗 骨料 还 应 满 足我 国 公 路 沥青 路面施工技术 规 范 （ JTG F40-2004） 对 坚固 性 、 针片状颗 粒 含 量、 含 泥量、 软 石 含 量、 粒 径 规 格 、 粘附 性 等 性能 指 标的要 求 。 3 关键参数控制 项目研究 结 果表 明 ， 当 再生骨料中 含 有 超过 30%的 红 砖 时 ， 其 制 备 的 水泥 稳 定 建筑废弃物再生骨料 混 合料的 抗 压 强度 小 于 3.0MPa， 不 能 满 足
18、规 范 要 求 相 吻 合。所 以 为 确 保 符 合 规 范范围 的 压 碎 值 应 控 制 红 砖 的 含 量 在 30%以 下 。 3.3 建筑废弃物再生骨料在路面中的研究与应用 1 水泥稳定基层 1、 配 合 比 设 计 图 3-3 水泥 稳 定 建筑废弃物再生骨料级 配 图 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 7 项目通过 击 实 试验 来 确定 其 各个 级 配 的 最 佳 含 水量 （ %） 和 最 大 干 密 度 （ g/cm 3 ）， 后 测 试 不 同 水泥 剂 量 （ 3%、 4%、 5%和 6%）下 的 无 侧限 抗 压 值 ， 最 终确定
19、 为 级 配 2， 水泥 选 用 为 P.O 42.5水泥 ， 含 水量 为 12%， 水泥 剂 量 为 5.9% 为 最 佳 配 合 比 设 计 方 案 。 2、 性能 评 价 （ 1） 抗 压 强度 研究表 明 随着砖 含 量 的 上 升 ， 混 合料的 抗 压 强度 下 降 明显 ， 因而 在 水泥 稳 定 建筑废弃物再生骨料基 层 的施工中应 控 制 红 砖 含 量 小 于 30%。 （ 2） 劈 裂强度 劈 裂强度 与 抗 压 强度 相同 随着 龄 期 的 增长 数 值 上 不 断增 加 提高 ， 但 劈 裂强度 与 抗 压 强度 之 间 呈 正 相关 但 并 不 是 呈 线性的 比
20、 例 增长 的。 （ 3） 水 稳 性能 冲刷 试验 后 试 件 表面的 水泥和 细骨料 组 成的 粘结 料 有 较多 的 磨 损 ， 但 其 基本 骨 架 密 实 结构仍 然未 有 改 变 ， 保 存 较为 完好 ， 因而可以 基本 判 断 水泥 稳 定 建筑废 弃物再生骨料 混 合料的 抗冲刷 性能 良好 ， 可以 在 冲刷 过程中 保 证 结构 的 可 靠 性。 4 6 8 10 12 14 30 20 20 10 10 0 0 10 10 20 20 30 温 度 区 间 温 缩系 数 （ 10 -6 ） 4%水泥 剂 量 5%水泥 剂 量 6%水泥 剂 量图 3-4 温 缩系 数 实
21、 验 结 果 图 （ 4） 抗裂 性能 由 于水泥 稳 定 建筑废弃物再生骨料 混 合料的 失 水率随 时 间 的 增长 而 减 小 ， 因 而混 合料 整体 的 干 缩 应 变 的 增 加 值 随 龄 期 不 断 减 少 。 根据图 3-4的 实 验 结 果， 对 比 普 通的 水泥 稳 定 基 层 混 合料在相同 条 件 下 的 温 缩 性能， 结 果表 明 设 计 的建筑废 弃物再生骨料 水 稳 基 层 能 满 足 高 等 级 公 路 对水泥 稳 定 材 料 抗裂 性能的要 求 。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 8 （ 5） 抗 冻 性能 水泥 稳 定
22、 建筑废弃物再生骨料 混 合料的 抗 冻 性 指 标 BDR值 随着 龄 期 的 增长 而 提高 ，主要是 由 于 龄 期 的 增 加 后水 化程 度提高 ， 结构 中的 自 由 水和 孔 隙 减 少 ， 使 内 部的 冻胀 作 用 减 少 ， 抗 冻 性能 提高 。在 其 他 条 件 相同的 情况 下 ，骨 架 密 实 型 结构 的 混 合料的 抗 冻 性能要 好 于 骨 架空隙结构 和 悬浮 密 实 结构 的 抗 冻 性能。 而随着 冻融次 数 的 增 加 ， BDR值 不 断 下 降 ， 且 下 降 程 度 不 断增 加 。 因而 在 水泥 稳 定 建筑废弃物再生骨料基 层 的施工过程中
23、应 尽 量 避免 深秋或冬季 施工。 2 沥青柔性基层 1、 配 合 比 设 计 采 用 逐 级 嵌挤 级 配 设 计 方 法 初步 设 计沥青 柔 性基 层 的 配 合 比 ， 根据 一 系列 的 试验 结 果 来 看 ， 各 档 骨料在级 配 中 占 到 的 比 例 如 下 表所 示 ： 表 3-8 逐 级 嵌挤 级 配 体 积 性能 指 标 类型 逐级嵌挤 技术规范 粗骨料 (4.75mm) 再生 - 细骨料 ( 4.75mm) 石灰岩 - 最佳油石比 % 5.3 - 空隙率 % 5.2 4-6 矿 料 间隙率 % 15.95 13 沥青 饱和度 % 65.3 55-70 马歇尔 稳定
24、度 kN 15.18 8 流值 mm 2.952 1.5-4 表 3-9 逐 级 嵌挤 级 配 各 档 骨料 比 例 粒径 （ mm） 26.5- 31.5 19- 26.5 16- 19 13.2- 16 9.5- 13.2 4.75- 9.5 4.75- 2.36 1.18- 2.36 0.6- 1.18 0.3- 0.6 0.15- 0.3 0.075- 0.15 矿粉 比例（ %） 5.3 12.4 11.8 12.7 18.1 6.7 4.8 2.1 4.6 4.9 4.1 8.8 3.8 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 9 2、 性能 评 价 （
25、1） 抗 永久 变 形 能 力 从 动 稳 定 度出 发 ， 不 管 是 常 温 还 是 高 温 ，再生骨料 沥青 混 合料的 抗 永久 变 形 性能 均 优 于 天然 骨料 沥青 混 合料。 这 是 由 于 再生骨料经过 强 化 后 ， 其 力 学 指 标 优 于 天然 骨料， 比天然 骨料 更 加 耐 压 耐挤 ，同 时 ， 逐 级 嵌挤 级 配 也 较 AC级 配 具 有 更 好 的骨 架结构 。 （ 2）力 学 性能 再生骨料 沥青 混 合料 具 有 良好 的 力 学 性能， 其 间 接 拉 伸 强度 和 抗 压 强度比天 然 混 合料 更为优 异 ， 将 建筑废弃物用在 道 路基 层
26、完 全 可以 满 足 基 层 的 力 学 性能要 求 。 （ 3）疲劳 性能研究 通过 对 相关 实 验 结 果的分析， 给 出了 沥青 混 合料的 疲劳 寿命 与应 变 水 平 在 双 对 数 坐 标 系 中的线性关 系 的 拟 合， 可以回 归 出 疲劳 寿命 与应 变 水 平 取 对 数 后 的线 性 方 程， 从下 表中 K值 可以 看 出 ，建筑废弃物 沥青 混 合料能 一 个 循 环 能 承 受 的 最 大应 变 要大 于 天然石灰 岩 沥青 混 合料， 从 n值 可以 看 出 ，建筑废弃物 沥青 混 合 料的 疲劳 寿命 受 应 变 的 影响较天然石灰 岩 沥青 混 合料要大，
27、但 差距 较 小 。 表 3-10 疲劳 方 程及 回 归系 数 类型 疲劳方 程 回归系 数 K n 再生骨料 1E+17 4.7457 天然 骨料 4.4479 16 0 1 210 f N e = 2E+16 4.4479 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 10 3 建筑废弃物沥青 混合 料 配合比设计 与性能 评价 1、 配 合 比 设 计 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 0.080.150.30.61.182.364.759.513.216 1926.531.5 筛 孔 尺寸 (mm) 合成通过 率 (%) 0% 20% 4
28、0% 80% 级 配 上 限 级 配 下 限 级 配 中 值图 3-5 四 种 不 同 掺 量 再生骨料 沥青 混 合料合成级 配 曲 线 将 再生骨料 1 （ 20-30mm） 、 2 （ 10-20mm） 和 3 （ 5-10mm） 以一 定 40% 的 比 例 分 别 掺入 到 相 对 应粒 径范围 的 天然 骨料中，经过 混 合料性能 验证 及 最 佳油 石比 确定 ， 最终 混 合 矿 料 配比 确定 为 1#： 2#： 3#： 4#： 矿 粉 24%： 23%： 21%： 30%： 2%， 最 佳油 石比为 4.2%。 2、 性能 评 价 （ 1） 高 温 抗 车辙 能 力 在 最
29、 佳油 石比 条 件 下 ， 沥青 膜 厚 度 相 差 无 几 ； 随着 再生骨料 掺 量 的 增 加 ， 车 辙动 稳 定 度 逐 渐 减 小 。在 固 定 油 石比 条 件 下 ， 随着 再生骨料的 增 加 ， 车辙动 稳 定 度 存 在 一 个最 大 值 ， 而此 最 大 值 恰 好 是在 固 定 油 石比 与 最 佳油 石比 非 常 接近 的 数 值 点 （ 二者 油 石比 相 差 0.1个 百 分点 ）。 综 合 两 个 油 石比 条 件 下 的 试验 结 果，再生骨料 沥青 混 合料 配 合 比 设 计 不 能 使 用 一 个 固 定 的 油 石比 ， 而 是应 当随 掺 量 的
30、增 加油 石比 也 相应 增长 。 （ 2） 低 温 抗裂 性能 实 验 结 果 证明 破坏 弯 拉 应 变 随着 再生骨料 掺 量 的 增 加 逐 渐 变 大， 破坏 劲 度 模 量 逐 渐 减 小 。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 11 （ 3） 抗 水损害 能 力 随着 再生骨料 掺 量 的 增 加 ，再生骨料 沥青 混 合料的 马歇尔 稳 定 度值 降 低 ，再 生骨料 沥青 混 合料的 冻融 劈 裂强度比 （ TSR）明显 降 低 。 3.4 建筑废弃物再生 填 料的 相 关应用 1 基本性能 指 标 按 照 我 国 公 路工程 集 料 试验规 程
31、 （ JTG E42-2005）， 对 再生 水泥 砂 浆粉 的 粒 度 分 布 、 表 观 相 对 密 度 等 性能 进行 测 定 ， 并 与 石灰 岩 矿 粉 对 比 ， 试验 结 果表 明 ： 在表 观 相 对 密 度 方 面，再生 水泥 砂 浆粉 的密 度比石灰 岩 矿 粉 小 ， 两者 均 满 足我 国 规 范 的要 求 （ 不 小 于 2.50g/cm 3 ）； 而 从 表面 形貌 来 看 ， 石灰 岩 矿 粉 与再生 水泥 砂 浆粉 在 原材 料的 显 微 结构 、 解 理 方 向 以 及 加 工工艺 上 的 差异 ， 但 并 不 影响实 际 使 用。 图 3-6 填料的 SEM
32、图 像 （ b） （ a） （ c） （ d） PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 12 表 3-11 填料的基本性能 指 标 对 比 项目 石灰 岩 矿 粉 再生 水泥 砂 浆粉 粒 度 分 布 （各筛 孔 通过 百 分 率 ） / % 0.6mm 99.9 99.5 0.3mm 97.2 99.0 0.15mm 91.3 94.3 0.075mm 80.8 76.7 表 观 相 对 密 度 2.768 2.637 亲 水 系 数 0.67 0.87 2 再生水泥 砂浆粉 沥青 胶浆 的性能研究 按 照 我 国 公 路工程 沥青 及 沥青 混 合料 试验规 程
33、（ JTJ 052-2000），分 别进 行 了 针 入 度 、 延 度 、 软 化点 以 及 粘 度 试验 ， 试验 结 果表 明 ： 使 用再生 水泥 砂 浆粉 作 为 填料 使 用 使得 沥青 胶浆 更 硬 ， 刚 性 更强； 在工 作 温 度 下 能 够承 受 的 循 环 荷载 较 传统 石灰 岩 矿 粉 ， 但 这 种差距 并 不 大 ； 同 时 也 拥 有 更 大的 粘 度 、 更高 的 强度来 抵 抗 外力 ， 防 止 高 温 变 形 ， 从 而有 效 地 防 止 了 车辙 现 象 的 发 生。 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 10 15 20 25 30
34、 35 温 度 （ ） lgPen AH-70基 质 沥青 石灰 岩 矿 粉 沥青 胶浆 再生 水泥 砂 浆粉 沥青 胶浆 图 3-7 针 入 度 试验 结 果 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 13 0 1 2 3 4 5 6 7 5 15 温 度 （ ） 延 度 （ cm） 石灰 岩 矿 粉 沥青 胶浆 再生 水泥 砂 浆粉 沥青 胶浆图 3-8 延 度测 试 结 果 40 45 50 55 60 样品 类 型 软 化点 （ ） AH-70 基 质 沥青 石灰 岩 矿 粉 沥青 胶浆 再生 水泥 砂 浆粉 沥青 胶浆 图 3-9 软 化点 测 试 结 果 1
35、.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 120 130 140 150 160 170 180 温 度 （ ） 粘 度 （ Pa s） AH-70基 质 沥青 石灰 岩 矿 粉 沥青 胶浆 再生 水泥 砂 浆粉 沥青 胶浆图 3-10 粘 度测 试 结 果 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 14 3 再生水泥 砂浆粉 在沥青 混合 料中的应用研究 （ 1） 高 温 性能 从 塑 性 变 形 结 果 可以 看 出 ，再生 水泥 砂 浆粉 的 抵 抗高 温 变 形 能 力 是 高 于 石灰 岩 矿 粉 沥青 混 合料的。产生 这 样 结 果的
36、原因可 能是再生 水泥 砂 浆粉 作 为 填料， 其 表面 比较 粗 糙 ， 空隙 比较 大，与 沥青 的 吸 附 性 可 能 更 好 ， 从 而 增 大 了 沥青 的 劲 度 ， 降 低了 沥青 混 合料的 变 形 。 图 3-11 蠕 变变 形 随 时 间 的 变 化 规律 （ 2） 低 温 性能 与 石灰 岩 矿 粉 相 比 ，再生 水泥 砂 浆粉 用 做 填料 降 低了 沥青 混 合料的 低 温 抗裂 性能， 但 其 破坏 最 大 弯 拉 应 变 依 然 能 够 满 足 规 范 对于这 项 指 标的要 求 。 表 3-12 小 梁三 点 弯曲 试验 结 果 填料 类 型 破坏 最 大
37、载荷 /N 破坏 跨 中 挠 度 /mm 破坏抗 弯 拉 强 度 /MPa 破坏 最 大 弯 拉 应 变 弯曲劲 度 模 量 /MPa 石灰 岩 矿 粉 1439.61 0.4725 10.97 2501.94 4383.82 再生 水泥 砂 浆粉 1070.82 0.4580 8.43 2473.36 3408.77 （ 3） 水 稳 定 性 从 实 验 结 果 可以 看 出 ， 石灰 岩 矿 粉 以 及再生 水泥 砂 浆粉 的 马歇尔 稳 定 度 的 值 均 远 大 于 规 范 规定 的 8kN的技术要 求 ， 并 进一 步 表 明 了 再生 水泥 砂 浆粉 作 为 填料 具 有 良好 的
38、 抗 水损害 性能， 这也 与 马歇尔 稳 定 度 试验 结 果 具 有 很 好 的相关性。 0 5000 10000 15000 20000 0 2000 4000 6000 8000 10000 时 间 (s) 蠕 变 应 变 (10 -6 ) 石灰 岩 矿 粉 再生 水泥 砂 浆粉 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 15 17.9 18.2 85.68% 91.12% 80.0% 85.0% 90.0% 95.0% 100.0% 17.7 17.8 17.9 18 18.1 18.2 18.3 残留 马歇尔 稳 定 度 （ ） 马歇尔 稳 定 度 （ KN
39、） 矿 粉 类 别 马歇尔 稳 定 度 残留 马歇尔 稳 定 度 石灰 岩 矿 粉 再生 水泥 砂 浆粉图 3-12 不 同填料 对 沥青 混 合料 马歇尔 稳 定 度 的 影响 图 3-13 不 同填料 对 沥青 混 合料 马歇尔 劈 裂强度 的 影响 3.5 建筑废弃物再生细 粒 土路基的 相 关研究 1 建筑废弃物再生细 粒 土路基基本性能 测试 依 照 公 路土工 试验规 程 （ JTGE40-2007） 的 击 实 试验 与 液 塑 限 实 验 方 法 ， 测 定 了 建筑废弃物再生细粒土路基的基本性能， 显示 建筑废弃物细粒土的 最 佳 含 水率 与 最 大 干 密 度 分 别 为
40、 8.0%和 1.65 g/cm 3 ， 且 其 液限小 于 50%、 塑 性 指 数 小 于 26且 含 水量 适宜 直 接 压 实 的细粒土，能 够 直 接 作 为 路基 材 料。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 16 表 3-13 路基 材 料 颗 粒分析 试验 结 果 项目 颗 粒级 配 组 成 （ ） 筛 孔 尺寸 10 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.075 1# 100 100 99.8 72.3 47.5 33.3 17.9 10.8 2# 100 100 99.9 75.8 53.3 39.9 24.1 15.5 3# 100 10
41、0 99.9 73.5 49.5 36.0 19.7 12.3 4# 100 100 99.9 74.7 51.3 37.2 22.4 14.1 平 均 值 100 100 99.8 74.1 50.4 36.6 21.0 13.2 表 3-14 建筑废弃物细粒土 击 实 试验 含 水率 （ ） 试验 结 果 6.0 7.5 8.1 9.1 10.2 干 密 度 （ g/cm 3 ） 1.62 1.64 1.65 1.63 1.59 图 3-14 建筑废弃物细粒土 击 实 曲 线 表 3-15 建筑废弃物细粒土 液 塑 限 试验 选 项 液限 w L % 塑 限 w P % 塑 性 指 数 I
42、 P数 值 30 14 16 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 17 2 建筑废弃物再生细 粒 土路基 静态 路用性能 （ 1） 承载 比 (CBR)实 验 依 据 公 路路基施工技术 规 范 （ JTG_F10-2006） 中的相关标准，建筑废弃 物 制 备 的再生土料 CBR值 远远 超过标准所要 求 的 8，是 一 种 性能 优 良 的路基 材 料。 这 种 强度 的 明显 优 势 主要是 因 为 细粒土中 含 有 大 量 的 水泥 砂 浆 及 混凝 土 微 粒， 从 而 大 幅 度 的 提高了 建筑废弃物再生细粒土的 CBR值 。 表 3-16 建筑废弃
43、物细粒土 CBR实 验（ 压 实度 96%） 组 别 1# 2# 3# 平 均 值 CBR 53.7 58.1 56.4 56.1 2静 回 弹 模 量 实 验 依 据 公 路路基施工技术 规 范 （ JTG_F10-2006） 中的相关标准，建筑废弃 物 制 备 的再生细粒土 回 弹 模 量 满 足 标准要 求 ， 足以 用 作 路基 材 料。 表 3-17 建筑废弃物细粒土 回 弹 模 量 实 验（ 压 实度 96%） 组 别 1# 2# 3# 平 均 值 回 弹 模 量 （ MPa） 29.1 30.6 31.2 30.3 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建
44、 18 4 项目在 依托 工程中的 推广 应用 及效益 4.1 依托 工程中的 推广 应用 1 建筑废弃物路基 试验 路 采 用再生骨料 水泥 稳 定 基 层 的设 计 方 法 ，设 计 级 配为 1#： 2#： 3#=35:45:20， 其 中 1#和 2#料 均 为 再生骨料， 3#料 为破 碎 卵 石 ，设 计含 水量 为 10%， 水泥 用 量 为 4.5%， 进行 7天无 侧限 抗 压 强度 试验 ， 实 验 结 果中 95 . 0 c R 达到 3.63MPa能 够 满 足 高 等 级 公 路路面基 层 的要 求 。同 时 根据 研究 结 果， 严 格控 制 红 砖 的 含 量 在
45、 30% 以 下 ， 从 而保 证 再生骨料 制 备 的 水泥 稳 定 基 层 的性能。 图 4-1 现 场 施工 铺 筑 2 建筑废弃物路面 试验 路 由 于 采 用的 有 机 硅树脂 强 化 改 性 剂 具 有 良好 的 渗透 性， 现 场 采 用 喷洒 与 浇灌 两种 方 法 分 别对 1#（ 9.5-26.5mm） 和 2#（ 4.75-16mm） 地震 建筑废弃物再生骨料 进行 强 化 改 性， 如 图 10-2所 示 。 有 机 硅树脂 用 量 分 别 为 1#再生骨料 质 量 的 2.0% 与 2#再生骨料 质 量 的 3.0%。 受 施工 条 件 的 限 制 ， 固 化 方 式
46、 采 用 常 温 固 化。 图 4-2 现 场 强 化 改 性 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 19 4.2 经 济效益 分 析 1 直接 经 济效益 表 4-1建筑废弃物及 石 料成本分析表 （ 单位 ： 元 /吨 ） 石 料 建筑废弃物 材 料成本 20 15 运 输 成本 40 3 合 计 60 18 表 4-2有 机 硅树脂 强 化处理建筑废弃物及 石灰 岩 成本分析表 （ 单位 ： 元 /吨 ） 石灰 岩 建筑废弃物 材 料成本 骨料 20 22 有 机 硅树脂 处 理 43 运 输 成本 78 3 合 计 98 68 而如 果 使 用建筑废弃物细粒
47、土 制 备 高 速 公 路的路基， 则 根据 相关 数据 可以 得 到 下 表。 表 4-3 建筑废弃物细粒土基 层 成本分析表 （ 单位 ： 元 /吨 ） 土料 建筑废弃物细粒土 材 料成本 20 25 运 输 成本 20 23 合 计 40 48 本项目在 沥青 路面 上 基 层 铺 筑 了双 幅 2Km的 试验 路 段 ，路面 宽 度为 25.0m， 铺 筑的 厚 度为 0.18m， 由 于原材 料骨料 差 价节 约 费 用 25.0 2000 0.18 1.94 0.85 （ 60-18） /10000=62.33万元 。同 时 在 沥青 路面 下 面 层 也 铺 筑 了双 幅 2Km
48、的 试验 路 段 ，路面 宽 度为 25.0m， 铺 筑的 厚 度为 0.08m， 由 于原材 料骨料 差 价节 约 费 用 25.0 2000 0.08 2.45 0.588 （ 98-70） /10000=17.05万元 。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 20 与 传统 的 对于 废弃建筑物 进行 简单 的填 埋 处理相 比 ， 对 建筑废弃物 就 地 破 碎 处理，生产 出 一 定 级 配 的再生骨料， 重 新用 于道 路建设中， 可 节 约 运 输 成本 （ 78+40） -（ 3+3） /2 56元 /吨 ； 建筑废弃物的 利 用 使得 路基路面建设的 材 料 成本 减 少 （ 98+60） -（ 18+68） /2 36元 /吨。建筑废弃物的填 埋 将 耗 费 大 量
