邹雨航，何德伟，陈浙江，蒋应军

（1．浙江大学宁波理工学院 土木建筑工程学院，浙江 宁波 315100；2．长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西 西安 710064；3．金华市公路管理局，浙江 金华 321110）

0 引 言

综上所述，有关龄期、新集料掺量、基面层回收材料比例、水泥剂量等因素对CCRM力学特性的影响缺乏系统深入研究，研究还表明，静压成型法成型试件与现场钻芯试样的工程特性相关性不足36%，不能准确反映冷再生材料的实际性能；垂直振动试验法能较好地模拟实际工程中机械对路面的压实效果，成型试件与路面芯样物理力学性能的相关性可高达93%，试验结果具有代表性、可靠性和真实性［13－14］。基于此，本文采用垂直振动试验法深入系统地研究养生龄期、新集料掺量、基面层回收料比例、水泥剂量等因素对CCRM抗压强度的影响。

1 原材料与研究方案

1．1 原材料

（1）水泥。选用郑州天瑞牌复合硅酸盐水泥，其技术性质见表1。

（2）新集料。新集料（Virgin Aggregate，简称VAG）选取河南省许昌市禹州浅井乡石料厂生产的石灰岩，其技术性质见表2。

表1 水泥技术性质

表2 新集料技术性质

（3）路面回收集料。面层回收集料（Reclaimed Asphalt Pavement Material，简称RAP）与基层回收集料（Reclaimed Cement Base Material，简称 RCB）的技术性质见表3。

表3 回收集料技术性质

1．2 试验方案

1．2．1 试验准备

（1）基面层回收料比例。S325省道许昌市境内改建工程原面层为7cm厚沥青混凝土，原基层为18cm厚水泥稳定碎石。因此，选取3种基面层回收材料质量（m）比例，mRCB∶mRAP＝0∶1，是指水泥稳定碎石基层不铣刨，沥青面层铣刨7cm；mRCB∶mRAP＝1∶1，是指水泥稳定碎石基层铣刨7cm，沥青面层铣刨7cm；mRCB∶mRAP＝18∶7，是指水泥稳定碎石基层铣刨18cm，沥青面层铣刨7cm。

（2）新集料掺量。回收集料中拟掺入20%和40%的新集料。

(2)酸雾吸收装置。为处理净化除铁反应、铁渣酸溶过程产生的酸雾，配置了2套湍冲洗涤塔，把温度≤65 ℃，浓度≤550 mg/m3(含硫酸、盐酸酸雾、少量的水蒸气)，合计自然挥发面积约600 m2的酸雾通过碱液吸收达标排放。湍冲洗涤塔防腐：塔体(Φ3 600 mm×13 500 mm)FRP树脂采用DEK470- 300酚醛环氧乙烯基树脂。酸雾连接管道为Φ1 000 m玻璃钢缠绕管。风机选用材质为Ti2、通风量Q≥48 000 m3/h、风压P≥7 000 Pa的钛风机。

（3）水泥剂量。水泥剂量Ps拟采用3%、4%。

（4）矿料级配。以骨架密实级配为准，拟定10组水泥冷再生混合料试验级配，见表4。

1．2．2 试验方法

（1）振动试验方法。垂直振动击实仪要求工作时只产生垂直振动力而没有水平力，振动参数配置：工作频率30Hz，激振力7．6kN，名义振幅1．2mm，上车系统质量120kg，下车系统质量180kg［15－16］。采用垂直振动击实仪将不同含水量的CCRM振动击实100s，然后测试不同含水量CCRM的密度，绘制干密度－含水量曲线，确定CCRM 的最大干密度ρ 和最佳含水量ω［15－16］。

表4 试验矿料级配及CCRM最大干密度与最佳含水量

（2）抗压强度测试方法。采用垂直振动击实仪将CCRM振动击实至98%压实度，并制备直径为15cm、高为15cm的圆柱体试件［17］，采用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）中的顶面法测试抗压强度。

2 室内试验结果及分析

2．1 试验结果

（1）最大干密度和最佳含水量。垂直振动击实确定的最大干密度CCRM的ρdmax和最佳含水量ωo见表4。

（2）室内抗压强度。CCRM不同龄期的抗压强度代表值Rc0．95见表5。

表5 CCRM抗压强度代表值及抗压强度增长模型

2．2 龄期的影响

（1）抗压强度增长曲线。CCRM抗压强度与龄期之间的关系曲线见图1。

（2）抗压强度增长模型。假设CCRM抗压强度的增长方程满足式（1）［18－19］。

图1 抗压强度随养生龄期的变化曲线

式中：T为CCRM养生龄期（d）；Rc为CCRM抗压强度（MPa）；Rc0为CCRM养生0d时的抗压强度（MPa）；Rc∞为CCRM 养生无数天时的抗压强度（MPa）；ξc为回归系数。

根据式（1）回归得到CCRM抗压强度增长模型见表5，表中r2为相关系数。从表5中相关系数r2的结果可知，式（1）对CCRM抗压强度增长规律具有较好的拟合效果，真实有效地揭示了CCRM抗压强度的增长规律，因而采用式（1）预估CCRM 抗压强度增长规律具有很强的实用价值。

图2是根据表5中数据得到的CCRM的Rc／Rc∞与龄期之间的关系。如图2所示，CCRM抗压强度随养生龄期的增长而增大，养生28d前CCRM抗压强度增长较快，28d后抗压强度增长速率逐渐变小并趋于0。28d的CCRM抗压强度约为极限强度的80%，90d的CCRM 抗压强度约为极限强度的90%。因此，分析后续影响因素时，若无特殊说明，均采用90d抗压强度。同时，为了保证CCRM具有足够强度与刚度，必须加强CCRM的养生，尤其是前28d养生。

2．3 新集料掺量的影响

根据表5中结果，可得新集料掺量对CCRM抗压强度的影响，见表6。表中 Rc－0、Rc－20和 Rc－40分别指不掺新集料、掺20%和40%新集料的CCRM抗压强度代表值。

由表6可知，试件成型初期，由于水泥还没有硬化，强度主要依赖于矿料级配，因此掺入新集料对提高早期CCRM抗压强度具有显著效果，最高可提高1．5倍。随着龄期增长，新集料对抗压强度提高作用逐渐弱化，90d后抗压强度提升作用处于稳定状态。与不掺新集料的CCRM相比，掺20%新集料的CCRM 90d抗压强度可提高3．3%（水泥剂量为3．0%）或5．7%（水泥剂量为4．0%），掺40%新集料的CCRM 90d抗压强度可提高11%（水泥剂量为3．0%）或15．1%（水泥剂量为4．0%）。因此，建议新集料掺量为40%。

表6 新集料掺量对CCRM抗压强度的影响

图2 Rc／Rc∞随养生龄期变化规律曲线

2．4 RCB与RAP的影响

3组基面层回收料比例下不同水泥剂量CCRM抗压强度与相应水泥剂量水泥稳定碎石抗压强度的比值随养生龄期的变化见表7。

由表7可知：当水泥剂量为3%，基面层回收料比例为18∶7、1∶1和0∶1时，CCRM 90d抗压强度分别为水泥稳定碎石的59%～71%、51%～67%、50%～62%；当水泥剂量为4%，基面层回收料比例为18∶7、1∶1和0∶1时，CCRM 90d抗压强度分别为水泥稳定碎石的47%～58%、44%～56%、40%～51%。

表7 基面层比例对CCRM无侧限抗压强度的影响

2．5 水泥剂量的影响

水泥剂量对CCRM抗压强度的影响结果见表8。

表8 水泥剂量对CCRM抗压强度的影响

由表8可知：增加水泥剂量可显著提高CCRM的抗压强度；与水泥剂量为3%的CCRM相比，水泥剂量为4%的CCRM 90d抗压强度可提高12．3%（基面层比例为0∶1）、10．7%（基面层比例为1∶1）和8．5%（基面层比例为18∶7）；水泥剂量为4%时，CCRM 7d抗压强度均大于3．0MPa。考虑到水泥剂量过多会对CCRM抗裂性能不利，因此，建议水泥剂量采用4%。

3 结 语

（1）CCRM抗压强度随养生龄期的增长而增大，28d前CCRM抗压强度增长较快，28d后抗压强度增长速率逐渐变缓并趋于零；28d的CCRM抗压强度约为极限强度的80%，90d的CCRM抗压强度约为极限强度的90%。建议加强CCRM的养生，尤其是早期养生。

（2）与不掺新集料CCRM相比，掺20%新集料的CCRM 90d抗压强度可提高3．3%（水泥剂量为3．0%）或5．7%（水泥剂量为4．0%），掺40%新集料的CCRM 90d抗压强度可提高11%（水泥剂量为3．0%）或15．1%（水泥剂量为4．0%）。因此，建议新集料掺量为40%。

（3）当水泥剂量为3%，基面层回收料比例为18∶7、1∶1和0∶1时，CCRM 90d抗压强度分别为水泥稳定碎石的59%～71%、51%～67%、50%～62%；当水泥剂量为4%，基面层回收料比例为18∶7、1∶1和0∶1时，CCRM 90d抗压强度分别约为水泥稳定碎石的47%～58%、44%～56%、40%～51%。

（4）增加水泥剂量可显著提高CCRM抗压强度；与水泥剂量3%的CCRM相比，水泥剂量4%的CCRM 90d抗压强度可提高12．3%（基面层比例为0∶1）、10．7%（基面层比例为1∶1）和8．5%（基面层比例为18∶7）；水泥剂量过多对CCRM基层抗裂性能不利，建议水泥剂量取4%。