Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2018, 7(5), 757-764Published Online September 2018 in Hans. /journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2018.75091Study on Properties of Lime-Fly AshStabilized Macadam Recycled CementConcrete Base MaterialZhongmin Liu1, Chenghao Gu2, Enbo Zhang3*1Qilu Transportation Development Group Company Limited, Jinan Shandong2Shandong Provincial Department of Transportation, Jinan Shandong3School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan ShandongReceived: Sep. 7th, 2018; accepted: Sep. 20th, 2018; published: Sep. 27th, 2018AbstractThe performance of lime-fly ash stabilized gravel regenerated as cement concrete base material was studied in laboratory. The properties of lime-fly ash gravel recycled material were analyzed, and the mix proportion of recycled concrete was designed to study the mechanical characteristics, durability, shrinkage and fatigue. The results showed that the recycled aggregate of lime-fly ash gravel had better shape and surface characteristics. Compared with the new aggregate, the re-cycled aggregate had lower apparent density and bulk density, higher water absorption, faster water absorption rate and lower crushing value. The strength of recycled concrete using recycled fine aggregate was obviously lower than that using recycled coarse aggregate. The increase of recycled coarse aggregate resulted in the decrease of the compressive strength and the growth of the flexural strength. The design mix proportion of cement:recycled coarse aggregate:crushed stone:sand is recommended as 1:2.24:1.49:1.92. The lime-fly ash gravel recycled cement concrete had higher temperature shrinkage and dry shrinkage coefficients, especially for the dry shrinkage coefficient, which increased rapidly during the curing age in the first 14 days. The lime-fly ash gravel recycled aggregate concrete permeability grade was S10 with the antifreeze number up to90 cycles, which met the concrete durability requirements in general engineering. The fatigueperformance of lime-fly ash gravel recycled concrete was similar to that of ordinary cement con-crete.KeywordsLime-Fly Ash Gravel, Regeneration, Cement Concrete, Rigid Base, Material Properties二灰稳定碎石再生水泥混凝土基层材料的性能研究*通讯作者。
刘忠民 等刘忠民1，古成浩2，张恩博3*1齐鲁交通发展集团有限公司，山东 济南 2山东省交通运输厅，山东 济南 3山东大学，土建与水利学院，山东 济南收稿日期：2018年9月7日；录用日期：2018年9月20日；发布日期：2018年9月27日摘要室内试验研究了二灰稳定碎石再生用作水泥混凝土基层材料的性能，分析了二灰碎石再生料的材料特性，设计了再生混凝土的配合比，分析了其力学特性、耐久性、收缩特性和疲劳特性。
结果表明，二灰碎石再生集料具有较好的形状特征和表面特性，与新集料相比，其表观密度、堆积密度低，吸水率高且吸水速率快，压碎值低；利用再生细集料的再生混凝土强度明显低于仅利用再生粗集料，增加再生粗集料用量，材料抗压强度降低而抗折强度提高，推荐设计配合比为水泥:再生粗集料:碎石:砂 = 1:2.24:1.49:1.92；二灰碎石再生水泥混凝土具有较高的温缩系数与干缩系数，尤其养生前14天的干缩系数增加迅速；二灰碎石再生集料混凝土的抗渗等级为S10，最大抗冻循环次数为90次，满足一般工程混凝土耐久性要求；二灰碎石再生混凝土疲劳性能与普通水泥混凝土相近。
关键词二灰碎石，再生，水泥混凝土，刚性基层，材料特性Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言随着生态环保压力的不断加大，道路改扩建以及养护维修工程中废旧材料的再生利用成为工程的关键问题之一。
作为传统的基层材料，二灰碎石在我国路面结构中应用较为广泛，其再生利用问题也十分突出。
半刚性路面基层材料的再生利用主要采用冷再生技术，这一技术的研究与应用在国外起步较早，我国主要于2000年后开始相关技术的研究，其中关于水泥稳定碎石基层材料再生利用的研究相对较多，技术较成熟，而二灰稳定碎石基层材料的再生利用研究相对较少。
目前，二灰碎石再生利用的常用方法是采用水泥稳定进行就地再生，也有采用乳化沥青稳定再生、泡沫沥青稳定再生以及水泥沥青复合稳定再生等方法。
汪京、王保群、朱开方、李志、孙正等在分析公路二灰碎石基层废料性能的基础上，研究了水泥冷再生废料的材料特性，并在工程中成功应用[1]-[6]。
汪超、韦武举等分析了二灰碎石铣刨料的级配特征，研究了泡沫沥青再生二灰碎石的设计方法、路用性能等，并与水泥稳定再生二灰碎石做了对比分析[7] [8]。
常成刚、杜少文等则开展了乳化沥青再生、水泥乳化沥青二灰碎石基层的研究并铺筑了试验路[9] [10]。
关于再生水泥混凝土的研究也是近年来国内外研究的热点，相关研究主要集中于采用废建筑材料，如砖渣、砂浆、水泥混凝土及其混合料的再生利用，特别是将再生集料应用于路面基层[11] [12] [13] [14]。
利用二灰碎石再生用作刚性基层材料的研究很少。
刘忠民等本文结合京台高速公路山东某路段大修工程，通过室内试验，分析了二灰碎石再生水泥混凝土的力学性能、收缩特性、疲劳特性与耐久性，为二灰碎石基层材料再生用作刚性基层材料提供参考，也为二灰碎石基层材料再生利用提供一个新的途径。
2. 二灰碎石再生集料的性能分析2.1. 再生集料的物理性质2.1.1. 再生集料颗粒表面特征将4.75 mm作为粗、细集料的分界粒径。
再生粗集料颗粒大部分为表面包裹有部分灰浆的石子，少部分为与灰浆完全脱离的石子，还有很少一部分为灰浆。
再生细集料主要包含有灰浆体破碎后形成的二灰颗粒以及破碎过程中产生的少量石屑，其强度非常低。
粗集料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥的粘结及拌和物的流动性。
取一组粒径在 4.75 mm~31.5 mm之间再生粗集料，测试其颗粒形状系数见表1。
由表1可见，再生粗集料的形状特征系数良好，优于天然集料。
2.1.2. 再生集料颗粒表面特征再生粗集料的原始级配见图1。
由图1可见，筛分试验表明，颗粒尺寸在16mm~31.5mm之间的集料仅占20%，再生集料的原始级配不良。
通过筛分试验，调整粗集料级配，获得两种粗集料设计级配见图1。
2.1.3. 再生集料的密度与吸水特性试验测得面干状态下再生集料与新集料的表观密度，对比如表2。
再生集料的堆积密度与堆积状态下的孔隙率见表3。
再生集料的吸水率见表4，吸水速率见表5。
图1. 再生粗集料的设计级配Table 1. Particle shape coefficient of recycled aggregate表1. 再生集料的颗粒形状系数细长率细长率扁平率方形率2.25 37.2 1.43刘忠民等Table 2. Apparent density of recycled aggregate表2. 标准试验系统结果数据集料面干状态下的表观密度(g/cm−3)集料种类新集料再生集料细集料 2.50 2.14粗集料 2.61 2.43Table 3. Bulk density and porosity of recycled aggregate particle size表3. 再生集料各粒径的堆积密度与孔隙率粒径(mm) 4.75 9.5 16 19 26.5 31 再生粗集料天然粗集料堆积密度(kg/m3) 1190 1290 1321 1340 1370 1419 1410 1540 空隙率(%) 50 46 45.2 45.1 44.3 43.1 44 42Table 4. Water absorption rate of recycled aggregate and new aggregate in dry state表4. 再生集料和新集料面干状态下的吸水率(%)集料种类天然集料再生集料细集料 1.17 6.72粗集料 1.04 3.91Table 5. Water absorption rate test data of recycled aggregate表5. 再生集料的吸水速率试验数据时间(min) 10 20 30 60吸水率(%) 细集料 6.25 6.28 6.47 6.69 粗集料 3.32 3.41 3.60 3.88由表2~表5可见，再生集料的表观密度比普通碎石的要低，其中面干状态下再生粗集料的表观密度为2.43 g/cm−3，略小于规范所要求的下限2.5 g/cm3；再生集料较之天然集料堆积密度小而空隙率高，且再生集料各个粒级的堆积密度不相同：颗粒越大，堆积密度越高；空隙率的变化规律则相反；再生粗集料的吸水率高，吸水速度快，且再生细集料的吸水速率较粗集料快接近一倍。
