（材料学专业论文）再生骨料改性及其在沥青混合料中的应用.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 中文摘要 随着城市化进程的加快和社会物质水平的快速提高，大量的建筑物在未达到 使用期限就成为废弃混凝土，且数量越来越多。处理这些废弃物所花费的人力、 物力和财力非常巨大，它同益成为当地政府和人民面临的一个巨大负担。把废弃 混凝土破碎成为再生骨料加以利用，一方面可以节约大量的优质砂石等不可再生 资源，保护环境；另一方面，可以减少废弃混凝土的数量，变废为宝，实现自然 资源的循环再生利用。 本文首先研究了再生骨料的基本性能指标，分别采用物理和化学方法进行活 化。物理活化采用机械搅拌和物理研磨的方法，结果表明后者较前者能更有效减 小再生骨料的吸水率；化学活化采用水泥浆液、沥青乳液和有机硅防水抗油剂浸 泡的方法，结果表明有机硅防水抗油剂对减小再生骨料吸水率的作用最大，如果 增加高温烘干处理工艺，吸水率可以减小到0 8 。 其次，再生骨料沥青混合料配合比设计与普通沥青混合料配合比没计有所不 同，需要考虑再生骨料的多孔特性和级配对混合矿料的影响。结果表明，再生骨 料沥青混合料的理论最大相对密度计算值小于实测值，再生骨料掺量越大，差异 越大；最佳沥青用量随着再生骨料掺量的增加而增加；沥青膜厚度并没有随沥青 用量的增大而变大，而是维持在9 4 4 9 9 2 p m 之间。 最后，研究了再生骨料沥青混合料的路用性能。采用车辙试验评价了沥青混 合料的高温抗变形能力；通过低温弯曲试验评价了混合料的抗低温j ：裂能力；以 马歇尔残留稳定度及冻融劈裂强度比表征了混合料抗水损害能力。结果表明，再 生骨料的加入降低了沥青混合料的高温稳定性和抗水损害性能，但有利于提高沥 青混合料低温抗丌裂性能，适当掺量的再生骨料沥青混合料路用性能完全能够满 足规范要求。 关键词：再生骨料，沥青混合料，活化处理，路用性能 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ea c c e l e r a t i n gp r o c e s so fu r b a n i z a t i o na n dt h er a p i di n c r e a s eo fs o c i a la n d m a t e r i a ll e v e l ，al a r g en u m b e ro fb u i l d i n g sw h i c ha r es t i l li ns e r v i c eh a v et ob e d i s c a r d e dt ob ew a s t ec o n c r e t e ，a n dt h en u m b e ri ss t i l li n c r e a s i n g i tt a k e sl o t so f m a n p o w e r , m a t e r i a la n df i n a n c i a lr e s o u r c e st od e a lw i t ht h e s ed i s c a r d e dc o n c r e t ea n d t h ec o s ti sh u g e ，w h i c hh a v e b e e nag r e a tb u r d e nf o rt h el o c a lg o v e r n m e n ta n dp e o p l e t h ec r u s h i n go fd i s c a r d e dc o n c r e t et ob eu s e da sr e c y c l e da g g r e g a t e s ，o nt h eo n eh a n d ， c a ns a v eal o to fh i g h q u a l i t ys a n da n dg r a v e la n do t h e rn o n r e n e w a b l er e s o u r c e s ， p r o t e c t i n gt h ee n v i r o n m e n t o nt h eo t h e rh a n d ，i tc a nr e d u c et h ea m o u n to fd i s c a r d e d c o n c r e t e ，r u mw a s t ei n t ow e a l t ha n da l s oa c h i e v et h eg o a lo fn a t u r a lr e s o u r c e s r e c y c l i n g f i r s t l y , t h ef u n d a m e n t a lp r o p e r t i e s o fr e c y c l e d a g g r e g a t ew e r e t a k e ni n t o c o n s i d e r a t i o n p h y s i c a la n dc h e m i c a lm e t h o d sw e r eu s e df o ra c t i v a t i o n t h ep h y s i c a l a c t i v a t i o ni sc o n d u c t e db ym e c h a n i c a lm i x i n ga n dg r i n d i n gm e t h o d s ，a n dt h er e s u l t s s h o wt h a tt h el a t t e ri sm o r ee f f e c t i v eo nt h ed e c r e a s eo fw a t e ra b s o r p t i o no fr e c y c l e d a g g r e g a t et h a nt h ef o r m e r c h e m i c a l a c t i v a t i o ni s i n v e s t i g a t e db yc e m e n tg r o u t ， a s p h a l te m u l s i o na n do r g a n o s i l i c o n ew a t e r p r o o f i n gm a t e r i a l s t h er e s u l t ss h o wt h a t o r g a n o s i l i c o n ew a t e r p r o o f i n gm a t e r i a l sp l a yab e s tr o l eo fr e d u c i n gw a t e ra b s o r p t i o n o fr e c y c l e da g g r e g a t e i fh i g ht e m p e r a t u r ed r y i n gp r o c e s si sa d d e d ，t h ev a l u ew i l l r e d u c et on e a r l y0 8 s e c o n d l y , a s p h a l tm i x t u r ed e s i g nw i t hr e c y c l e da g g r e g a t ei sd i f f e r e n tf r o mo n e w i t h o u tr e c y c l e da g g r e g a t e t h ee f f e c to f p o r o u sp r o p e r t ya n dg r a d a t i o nd i v e r g e n c eo f r e c y c l e da g g r e g a t es h o u l db ec o n s i d e r e d t h er e s u l t ss h o wt h a t t h et h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o nv a l u eo ft h em a x i m u mt h e o r e t i c a lr e l a t i v ed e n s i t yi sl e s st h a nt h e m e a s u r e dv a l u e t h eg r e a t e rc o n t e n to fr e c y c l e da g g r e g a t e ，t h eg r e a t e rd i f f e r e n c ew i l l b e t h eo p t i m u ma s p h a l tc o n t e n ti n c r e a s e sw i t ht h er i s eo ft h er e c y c l e da g g r e g a t e c o n t e n t t h ea s p h a l tf i l mt h i c k n e s sd o e sn o tr i s ew i t ht h ei n c r e a s eo fa s p h a l tc o n t e n t a n dt h ev a l u ei sb e t w e e n9 4 4 - - 9 9 2 u r n f i n a l l y ，t h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c e so fa s p h a l tm i x t u r ew i t hr e c y c l e da g g r e g a t e s w e r ei n v e s t i g a t e d t h eh i g h e r t e m p e r a t u r ed e f o r m a t i o nr e s i s t a n c eo fa s p h a l tm i x t u r e i se v a l u a t e db yr u l i n gt e s t ；t h el o w e r - t e m p e r a t u r ec r a c k i n gr e s i s t a n c eo fa s p h a l t m i x t u r ei se v a l u a t e db yb e n d i n gt e s t ；w a t e rd a m a g er e s i s t a n c ep r o p e r t yi se v a l u a t e d a d o p t i n gr e t a i n e dm a r s h a l ls t a b i l i t yt e s ta n df r e e z e - t h a ws p l i tt e s t t h er e s u l t ss h o w t h a tr e c y c l e da g g r e g a t e sc a nd e c r e a s et h eh i g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t y ，i n c r e a s et h el o w t e m p e r a t u r ec r a c k i n gr e s i s t a n c ea n dd e p r e s st h er e s i s t a n c eo fw a t e rs e n s i t i v i t yo f a s p h a l tm i x t u r e t h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c eo fa s p h a l tm i x t u r ec o n t a i n i n gp r o p e r c o n t e n to fr e c y c l e da g g r e g a t ec a n c o m p l e t e l ym e e tt h es p e c i f i c a t i o n sd e m a n d k e y w o r d s ：r e c y c l e da g g r e g a t e ，a s p h a l tm i x t u r e ，a c t i v a t i o n ，p a v e m e n tp e r f o r m a n c e 独创l i 生声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签名：缝盗i l l 期超色! 幺 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：妊冶 导师( 签名) 日期砂p 、f “ 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景及意义 第1 章绪论 进入二十一世纪以来，世界范围内城市化进程加快，大规模的铁路、公路 等交通设施以及房建设施等基础建设项目处于强劲的发展时期，对建筑材料的 需求量和消耗量逐年加大。到1 9 9 8 年，全世界混凝土生产量达到6 4 亿m 3 ，每 人每年平均消费混凝土l m 3 爹。混凝土网不完全统计，2 0 0 6 年中国商品混凝 土产量4 7 6 亿m 3 ，2 0 0 8 年中国商品混凝土产量6 9 亿r n 3 ，年平均增长率超过 2 0 。混凝土生产需要消耗大量的天然砂石骨料，以2 0 0 8 年商品混凝土产量为 例，大约需消耗水泥2 7 6 亿吨，消耗天然砂石1 2 7 亿吨以上。如此大量的砂石 需求量必然需要丌采大量矿山。这种近乎野蛮地掠夺开发矿山等不可再生资源， 不利于环境保护和社会的可持续发展，对f = 1 益脆弱的，生态环境造成了前所未有 的压力。 这些混凝土构造物受其所处的环境影响，如风化、空气腐蚀等，会降低它 的使用寿命，一般混凝土使用5 0 年左右就会达到服役年限成为废弃混凝土【2 】。 一方面，随着建筑：【业迅速发展和社会物质水平的快速提高，大量的建筑物在 末达到使用期限就面临被拆除的命运。这两个方面使得建筑垃圾和废弃混凝上 的数量越来越多，处理这些废弃物所花费的人力、物力和财力非常巨大，i f r 益成为当地政府和人民面临的一个巨大负担。以上海虹桥枢纽内建设项目为例， 此项目预计将产生富余外运方约1 0 0 0 力i n 3 ，其中凶拆迁产生的建筑废弃物( 含 部分生活垃圾) 等约2 0 0 万r n 3 。如果全部考虑外运，运费按4 0 元m 3 计算，仅 运费就达到4 亿元，尚不包括占用堆场的面积和费用。如果再考虑工期因素， 例如在1 2 年内处理完毕，那对整个上海地区垃圾处治能力更是一个尸旷峻的挑 战。 据1 9 9 6 年在英围召开的混凝土会议资料显示，全世界从1 9 9 1 - 2 0 0 0 年的十 年f r j ，废弃的混凝土( 包括混凝土工厂不合格的产品) 总量将超过1 0 亿吨。美 国、德圈、中国台湾及香港等地区每年都会有大量废弃混凝土急需处理，而且 数量呈上升趋势【3 1 。目前世界上对于废旧混凝土的处理方法仍显不多，在困外， 传统的方法主要运往郊外露天堆放或做垃圾填埋处理，国内的处理方法也大同 小异，主要是用作刚填标高、围海造田、堆山造景等。建筑废弃物绝大部分未 武汉理工大学硕士学位论文 经任何处治便被建设单位外运，回收利用率低；采用露天堆放或自然填埋的方 式处理，占用大量土地并需支付征用土地、垃圾清运等费用；在清运时现场及 途中的尘土飞扬、沙石撒露等会造成环境污染。 在砂石等自然资源日益短缺，建筑废弃物同渐增加的严峻形势下，包括我 国在内的各国政府和研究机构纷纷制订政策，发展新技术，以促进建筑废弃物 的回收利用，其中将废弃混凝土破碎成为具有一定级配、粒形的再生骨料 ( r e c y c l e da g g r e g a t e ) 是研究的一个热点。如果将废弃混凝土块经过破碎、清洗、 分级后，制备成为再生骨料，用于配制混凝土或用于其它基础建设，可节约大 量的砂石等不可再生资源，极大地提高其利用率及利用价值。 与天然骨料相比，再生骨料具有强度低、棱角裂纹多、表面惰性化程度高、 孔隙率高、吸水性大、含泥量高等特征【4 l 。但从力学强度上看，再生骨料是完全 可以满足工程建设要求的【5 1 ，只是由于其表面粘附有硬化水泥砂浆，在破碎加工 过程中由于损伤累积产生的微裂纹导致其吸水率较大，强度较低。再生骨料的 这些特点限制了其应用范围，一般只用于道路工程垫层、素混凝土等低等级的 应用，附加值不高。若要拓宽其应用范围，比如将再生骨料用到钢筋混凝土结 构工程中去，必须要进一步减小吸水率，提高强度。因此，对再生骨料进行活 化和强化，提高再生骨料的综合性能就非常必要了。 1 2 国内外研究与应用进展 1 2 1 再生骨料的含义和分类 从广义上讲，再生骨料的含义是指经过一定处理，破碎、加工、分级后按 一定比例混合而成，用以配制混凝土时替代天然骨科的材料。这些材料包括混 凝土块、碎砖瓦、玻璃、炉渣，此外还有废弃橡胶、塑料，木材等。文献【】分 别报道了玻璃、炉渣、废弃橡胶和塑料应用于沥青路面建设，在合适掺量下能 够满足路用要求。一般意义上的再生骨料主要是指由废弃混凝土块破碎得到的 再生骨料，它大约占到上述材料的5 0 ，是建筑废弃物中数量最多的材料，也 是研究和应用最多的再生骨料。本文研究的再生骨料主要是指废弃水泥混凝土 再生骨料。 由于废弃混凝土的来源、再生骨料内部和表面粘附的水泥砂浆数量以及生 产再生骨料的工艺方法等方面部存在很大的变异性，这导致再生骨料的性质差 异较大，使得再生骨料产品的质量不够稳定。为了大面积推广应用再生骨料， 武汉理工大学硕士学位论文 对生产出来的再生骨料有必要建立个评价指标以界定其品质优劣。在其众多 物化性能中，借鉴国内外相关的文献资料，笔者提出以密度和吸水率这两个指 标作为评价指标，它们也是在工程应用中较为容易实现的评价指标。 1 2 2 国外再生骨料的研究现状 二次世界大战后，苏联、只本、德国等国家重建家园就注意到了废弃混凝 土的问题并开始了对废弃混凝土的研究开发和利用。目前废弃混凝土已经成为 发达国家共同的研究课题了，有的国家还以立法的形式来保证和促进研究的进 行。发达国家或地区建筑废弃物回收率较高，一般可达到5 0 ，甚至可以达到 8 0 ( 如同本、中国香港等地区) 。随着我们国家对资源环境问题的重视，政府也 已开始鼓励再生骨料及再生骨料混凝土的研究与开发。 为了积极支持废弃混凝士的回收利用，各国相继制订了一系列法律法规、 政策规章。日本1 9 7 7 年的再生骨料和再生骨料混凝土使用规范、1 9 9 1 年的 资源重新利用促进法，要求尽可能不从施工现场排出建筑垃圾，建筑垃圾要 尽可能重新利用，对于重新利用有困难的则适当予以处理；荷兰政府希望将建 筑废弃物循环利用率由目前的7 0 增加到9 0 ，政府通过立法，建立限制废弃 物的倾倒处理、强制再循环利用的质晕控制制度；再生混凝土在德国主要用于 公路工程，1 9 9 8 年德国钢筋混凝上委员会提出“在混凝土中采用再生骨料的应 用指南”，德国l o w e rs a x o n g 的一条双层公路采用了再生骨料混凝十【9 】。 再生骨料在混凝土或其他工程中的应用在很大程度上依赖于再生骨料的性 能。为此，国内外各科研机构及研究院所对蒋生骨料的性能进行了大量研究， 这些研究主要集中于以下两个方面： 1 物理活化处理技术 目前物理活化技术主要是指利用机械设备进行活化。再生骨料的加：【方法 大同小异，即将不同的切割破碎设备、传送机械、筛分设备和清除杂质的设备 有机地组合在一起，共同完成破碎、筛分和去除杂质等工序，最后得到符合质 量要求的再生骨料。把废弃混凝土加工成再生骨料需要解决一系列的工艺问题， 例如回收、破碎、筛分等工艺问题。现代混凝土构造物中为了增加强度常常含 有钢筋，俄罗斯对于如何去除其中的钢筋杂质丌展的研究较拶1 u j ，其经验主要 是在建筑企业建立专门的破碎钢筋混凝块体工艺线，有代表性的破碎钢筋混 凝土块体及筛分工艺线如图1 1 所示，该工艺流程中特别设置了磁铁分离器与分 武汉理工大学硕士学位论文 离台等装置以便去除回收其中的铁质塑料等成分，同时配备有2 台转子破碎机， 分别对混凝土颗粒进行预破碎和二次破碎，破碎后的再生混凝土骨料经过双网 筛分机处理，被分成0 - 5 m m ，5 1 0 m m ，1 0 2 0 r n m 和2 0 - - - 4 0 r a m 四种粒径。在工 程应用中骨料最大粒径一般都小于4 0 m m ，所以对预破后得到的骨料中粒径超过 4 0 m m 的进行二次破碎使粒径达到0 4 0 m m 。现在莫斯科已有5 条破碎和筛分工 艺线投入运行。要求进入工业线的块体尺寸不大予0 7 4 m 0 3 5 m ，工艺线的总 功率为2 7 5 k w ，其生产率为2 0 0 m 3 h 。俄罗斯工艺线的主要缺点是加工设备繁多， 初期投资较大，不利于短期内的推广使用。 德国对废弃混凝土的处理技术分为两个阶段，如图l 一2 所示。一是预处理阶 段：原材料过筛后先使用挑选设备去除废料中的杂质，然后送入冲击破碎机将 粒径大于4 5 m m 的材料破碎成较小颗粒，再经过磁性分离机分离出铁质。二是 粒组分化阶段：首先将预处理废料进行二次筛分，再经过空气分离机将各粒级 的细小杂质分离。由此就可得到不同粒径的再生骨料i j 。德国工艺线需要2 台 磁性分离机、一台空气分离机以及3 4 台筛分装置，投资费用巨大且工程占地 面积大。 作为资源化利用率比较高的国家，r 本对再生骨料的处理技术进行了大量 的研究与开发，形成了比较成熟的分离废弃混凝士骨料的技术【1 2 】，其对再生骨 料强化方法主要有立式偏心轮高速研磨法、卧式强制研磨法、加热研糜法以及 磨内研磨法等几种方法【l3 1 。日本的几家单位( 大阪城市大学和粟本铡有限公司等) 联合研制了高性能再生骨料的生产设备和工艺。这种处理流程包括三个阶段： 预处理阶段：除去废弃混凝土中的杂质，用颚式破碎机将混凝七块破碎成 4 0m m 直径的颗粒：碾磨阶段：混凝上块在偏心转筒内旋转，使其相互碰撞、 摩擦、碾磨，除去附着于骨料表面的水泥砂浆；筛分阶段：最终的材料经过 振动筛，除去水泥和砂浆等细小颗粒，最后得到的即为高性能再生骨料，具体 的工艺流程如图1 3 所示。偏心旋转碾磨设备( 如图1 4 ) 是该处理过程的核心技 术，在电机的带动下，混凝土废料在偏心转筒内旋转并相互摩擦，将破碎混凝 土中的粗骨料与粘附的砂浆分离f l0 1 。这种处理技术生产得到的高性能再生骨料 满足同本工业标准j i s ( j a p a n e s ei n d u s t r i a ls t a n d a r d ) 和日本建筑标准规范 j a s s ( j a p a n e s ea r c h i t e c t u r a ls t a n d a r ds p e c i f i c a t i o n ) 规定的再，骨料和碎石的标 准，同时满足建设中心提出的所有技术认证标准，已于f 1 本的大阪得到实际应 用。 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 61 7 1 8 1 9 图1 1 俄罗斯典型再生骨料生产工艺 1 带f f 板式给料机的受料斗；2 格栅；3 废料；4 一转子破碎机；5 一振动给料机；6 磁铁分离 器；7 传送带；8 分离台( 分出木材和塑料) ；9 一金属；l o 一塑料；1 1 爪材；1 2 双筛网筛分 机；1 3 传送带：1 4 转子破碎机：1 5 双筛网筛分机；1 6 o 5 m m 骨料；1 7 5 l o m m ：1 8 1 0 2 0 m m l9 2 0 4 0 m m 5 武汉理工大学硕士学位论文 图1 2 德幽具有代表- 肚的再生混凝士骨料生产工艺 6 武汉理工大学硕士学位论文 上破碎过程 编 颚式 破碎机 o 芝黔眵符牌 雠带一 粒状砂浆高质量再生骨料 图1 3 日本具有代表性的再生混凝土骨料生产工艺 2和 5 一 图1 4 日本企业开发的骨料分离装置 1 同收产品；2 一偏心转轮；3 填料；4 碾磨； 5 夕 筒；6 电动机：7 动力传输部分 2 化学活化处理技术 化学活化处理技术主要是采用化学浆液活化。利用化学浆液特定的性质将 再生骨料本身的微细裂纹粘合、与再生骨料中某些成分反应的生成物来修复裂 纹和填充孔隙以及改变再生骨料表面的化学组成等途径，从而使再生骨料的性 7 ， 。 一 一， 武汉理工大学硕士学位论文 能得到改善。 国外对再生骨料的化学活化处理技术的研究相对较少，a m n o nk a t z 1 4 1 采用超 声波清洗法和硅粉处理法等，前者利用超声波去除松散的硬化水泥砂浆颗粒， 提高再生骨料及与水泥的胶结强度，大约可以提高7 ；后者通过硅粉与水泥水 化产物氢氧化钙反应生产个致密的膜层覆盖再生骨料表面，反过来提高其强 度，7 天和2 8 天抗压强度分别可以提高3 0 和15 。肖建庄【1 5 1 采用酸液浸泡处 理以去除再生骨料表面的硬化水泥砂浆，提高其强度。利用酸液对再生骨料进 行处理，不仅能提高混凝土的强度、改善搅拌物的和易性，而且再生骨料混凝 土的初始弹性模量会提高，泊松比降低，徐变减小，但这种方法目前费用较高。 总之，国外对再生骨料物理强化的研究较多也较深入，获得了许多积极的 研究成果，而化学活化研究相对较少。 1 2 3 国内再生骨料的研究现状 国内的研究人员对废i f l 混凝土骨料再q ! 技术也展丌了卓有成效的研究，主 要研究成果包括以下两个方面。 1 物理活化处理技术 如图1 5 所示为幽内废弃混凝十再生骨科的生产流程( 一) 【1 6 1 。在这一生产流 程中，块体破碎、骨料筛分均是碲石骨料生产的成熟工艺，在生产中关键是要 控制好分选、洁净、冲洗等环节的】：艺技术和质量。该工艺突出的特点是有一 填充型加热装置，经加温、二级破坏、二级筛分后可获得高品质再生骨料。加 温到3 0 0 左右后，包裹在天然骨料外的水泥石粘结较差的部分，或在一级破碎 中天然骨料已带有损伤裂纹的水泥石，在二级转筒式或球磨式碾压中都会脱落， 剩下的粗骨料的强度相当于提高了，但加温、二级碾磨、二级筛分会带来生产 成本的显著提高1 1 7 】。 史巍等【1 8 1 设计了一套带有风力分级设备的骨料再生工艺见图1 - 6 。该工艺构 思新颖，使用了风力分级装置及吸尘设备将粒径为0 1 5 - 5 m m 的骨料筛分出来， 这部分废弃混凝土微粉在废弃混凝土逐级破碎过程中产生，重量约为基体混凝 土总重量的1 5 2 0 左右。由于其密度小、颗粒形状规则度差、孑l 隙率高、吸 水率大、和易性差及强度低等特点，易对再生混凝土骨料制品的性能产生影响， 基于现阶段我国的实际情况，废弃混凝上微粉尚未被深入、系统地研究，尚不 具备直接应用于工程中的条件，但为循坏利用再生细骨料奠定了基础。 武汉理工大学硕士学位论文 混凝十块体破碎预处理( 捶击、切割、分拣) 磁性分选 二工 杂物分选 消除废铁料 消除废术料、塑料等杂物 一级破碎处理( 颚式破碎机) 一级筛分( 5 m m 筛分机) 初加一i ：再生粗骨料( 5 - - 4 0 r n r n ) 填充型加热装置( 约3 0 0 热风机) 二级破碎处理( 内置! 暨轴式偏心转简 式破碎机或水平卧轴式球磨碾碎机) 二级筛分( 5 m m 筛分机) 高品质再生骨料 ( 5 - 2 0 m m ) 可_ i j j ： c 2 5 、c 3 0 混凝十 可直接用于一 般c 1 5 - c 2 0 混 凝十 二级筛分( 0 1 5 m m ) 高古 质再生细骨料 ( 0 1 5 5 m m ) 图1 5 国内废弃混凝土再生骨料生产流程( 一) 9 微细粉料 ( 0 1 5 m m ) 武汉理工大学硕士学位论文 图1 - 6 国内废弃混凝土再生骨料生产流程( 二) m 2 化学活化处理技术 对再生骨料性能强化活化的目的是解决再生骨料孔隙率过大的问题，主要 通过填充和粘合来实现，方法是化学浆液强化法【1 9 j ，化学浆液活化主要是利用 特定的化学浆液，通过将再生骨科本身的微细裂纹粘合、与再生骨料中某些成 分反应的生成物来修复裂纹和填充孔隙以及改变再生骨料表面的化学组成等途 径，从而使再生骨料的性能得到改善。程海丽等【2 0 l 列举了部分活化处理方法，比 如水玻璃溶液浸泡，当用浓度为3 的水玻璃溶液于常温下浸泡混凝土再生骨料 1h ，配制的再生骨料混凝土抗压强度可得到大幅度提高。 l o 武汉理工大学硕士学位论文 借鉴日本t a k a f u m in o g u c h i 研究成果【2 ，笔者建议的破碎工艺如下：废弃混 凝土经过分拣后过颚式破碎机做预破碎处理，破碎成小于4 0 m m 的再生骨料， 经过磁铁分离器去除混凝土中混杂的铁质，后经反击式破碎机进行第二次破碎， 经过振动筛得到具有一定粒径范围的再生骨料，经过沈砂机然后经过振动筛分 成不同粒径的再生骨料。此时得到的再生骨料质量参差不齐，依原始混凝土强 度的不同而不同，原始混凝土强度低则得到的再生骨料质量低，反之，原始混 凝土强度较高则得到的再生骨料质量高。对于前者，可以做用作路基建设中或 回填等低等级的应用；对于后者，可以被用作混凝土的再生骨料。获得的较高 质量的再生骨料可以做进一步强化处理，得到更高质量的再生骨料应用于结构 承重部位。方法之一是采用研磨方法，方法之二是采用加热处理。目前生产高 质量的再生骨料设备在我国还是一片空白，相关的生产技术和设备函待开发。 1 3 主要研究内容和技术路线 本文研究再生骨料活化处理技术的同时，采用再生褶骨料以不同比例取代 部分天然骨料，探索再生骨料在沥青混合料中的应用及其对沥青混合料性能的 影响规律。在以上各主要研究内容的基础上所采用的技术路线如下： ( 1 ) 根据公路工程骨料试验规程( j t ge 4 2 2 0 0 5 ) 中的实验方法对再生 骨料的表观密度，吸水率及压碎值等指标进行测试，然后采用不同的活化工艺 进行活化改惟，测试改性埘再生骨料的改善作用。 ( 2 ) 再生粗骨料应用于沥青混合料采用将再生骨料按一定的掺配比例加入 天然骨料中，调整含再生骨料沥青混合料的合成级配，采用马歇尔设计方法确 定各种沥青混合料的最佳油石比，研究沥青混合料的力学性能及路用性能。 具体的技术路线如图1 7 所示。 武汉理工大学硕士学位论文 图1 7 本文采用的技术路线图 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章原材料与试验方法 2 1 原材料及其基本性能 试验原材料主要包括沥青、集料、矿粉、水泥、乳化沥青及防水抗油剂。 2 1 1 沥青 本研究中再生骨料拟应用于路面结构的下面层，采用a c 2 5 c 级配类型。目 前我国沥青路面下面层一般采用基质沥青，结合湖北省的湿热气候特点，试验中 采用湖北困创重交a h 7 0 道路石