水泥稳定再生骨料基层材料的级配设计及其性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

美国从20世纪70年代开始就开展了对再生骨料的相关研究，并验证分析了再生骨料应用于新建和大修路面的可行性、经济性，现在已有超过20个州在公路建设中采用旧混凝土再生骨料；日本是资源严重匮乏的国家，对建筑废弃物的应用研究十分重视，日本政府于1997年制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，在不同地区建造了再生混凝土加工厂专门用来处理废弃混凝土，1988年，东京的建筑垃圾利用率达到56％；1990年，日本实行《建设循环再生法》，从源头上控制建筑废弃物的产生。目前，日本废弃混凝土再生骨料的重复利用率己相当高，为92.2％；德国从第二次世界大战后，已有将建筑垃圾破碎后作为混凝土材料使用的经验。1997年，德国实施《再生利用法》，为了满足本国的发展需求，德国政府于下年又制定了《再生骨料应用指南》，指南规定废弃混凝土破碎后的再生骨料需满足相关施工规范要求，在再生混凝土利用方面取得了一系列成果；前苏联从20世纪70年代末、澳大利亚从20世纪80年代末均开始将废弃混凝土再生骨料应用于建筑、交通等各个领域。

相比于美国、日本以及其他欧洲国家对再生骨料的利用情况，我国在这方面起步比较晚。从2000年开始，先后有学者对废弃混凝土路面板的破碎工艺、破碎后再生骨料的物理力学性能、再生骨料应用于基层或面层的路用性能指标进行了试验研究，并在部分改建路段进行了初步应用，得出了废弃混凝土路面再生骨料应用于基层的技术可行性和经济、环保的优越性，并且我国于2010年颁布实施了《混凝土用再生粗骨料》(GB/T25177．2010)和《混凝土和砂浆用再生细骨料》(GB／T25176—2010)两部关于再生混凝土骨料的国家标准。

随着经济的发展以及城镇化进程的加快，老旧的桥梁、道路以及建筑物被拆毁，大量的废弃混凝土也随之产生。而我国对建筑垃圾的处理方式主要是露天堆放搁置和填埋。这种没有对建筑垃圾进行有效利用的做法不仅占用土地，还浪费了资源。如果堆积或填埋处理不当、管理措施不到位还会造成重大安全事故。我国目前大量存在的建筑垃圾多为砖瓦、砌筑砂浆、混凝土等混合垃圾，这一特点限制了建筑垃圾再生骨料在混凝土、砂浆中的应用。而将建筑垃圾生产的再生骨料用于道路工程，则既可以放宽对建筑垃圾原料的限制，又可以实现建筑垃圾大消纳量的资源化利用，是符合我国国情的一种资源化方式。因此在再生骨料的再利用方面的研究十分有意义，通过再生骨料与天然骨料混合、纯再生骨料配合比设计，来降低天然料的搬运和使用，提高建筑垃圾的再利用率。

2. 研究内容和预期目标

本项目主要针对再生骨料的级配设计和性能研究进行试验，对比分析天然骨料和再生骨料的基础性能，并且通过设计级配来对比不同再生骨料掺量和水泥掺量下的抗压性能、干缩性能、冻融性能等其中所蕴含的规律，从而改进级配，使得再生骨料的性能可以趋于天然骨料。

预期能通过级配设计得出不同再生骨料混合料掺量下的性能规律，包括抗压性能、干缩性能、冻融性能等，并且满足公路施工条件；与天然料的各项性能进行对比，分析再生骨料混合料的优缺点；试验级配优化方案的可行度，尝试再生骨料混合料性能强化方法。

3. 研究的方法与步骤

（1）本实验选择《公路路面基层施工技术细则》（jtg/t f20—2015）中表4.5.4水泥稳定级配碎石或砾石的推荐级配范围的c-b-3级配，并且按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(jtge51-2009)进行实验。

（2）对天然骨料和再生骨料进行物理性能分析，包括粒径范围、表观密度、吸水率，压碎值等基础性能的检测，进行比较和分析。在时间允许的前提下，可追加xrd试验和红外光谱试验两种手段来分析和对比再生骨料和天然骨料之间的物质组成之间的差异。

（3）根据《公路路面基层施工技术细则》（jtg/t f20—2015）中表4.5.4水泥稳定级配碎石或砾石的推荐级配范围的c-b-3级配，选择筛孔尺寸（mm）分别为31.5、19、9.5、4.75、2.36、0.6、0.075对天然骨料和再生骨料进行筛分，从而得到各种骨料的粒径范围。

4. 参考文献

[1] 张自强.建筑垃圾在城市道路基层中的再生利用研究[j].环境工程与设计,2019,16:141-143.

[2] 张海伟.废弃混凝土路面再生骨料路用性能试验研究[d].郑州大学,2019:22-23.

[3] 赖锦华.水泥稳定再生骨料路面基层力学性能及疲劳特性研究[d].福州大学,2017.

5. 计划与进度安排

第一阶段（第1周）：3月1日～3月7日

由于疫情原因在家中进行文献检索，和前期资料准备；

第二阶段（第2周）：3月8日～3月14日