水泥混凝土再生集料在沥青路面中的应用研究

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1、水泥混凝土再生集料在沥青路面中的应用研究第一章绪论1.1研究背景及意义建筑垃圾是指建筑物建设与拆除、路面建设与翻修、混凝土生产和工程施工等其它状况下产生的固体废弃物。主要包括渣土、废砖瓦、废旧沥青混凝土和废旧水泥混凝土，散落砂浆和混凝土及少量的钢材、木材、玻璃、塑料、各种包装材料等。建筑物的建设与拆除会产生大量建筑垃圾。伴随我国基础设施建设的加快，建筑垃圾也随之高速增长。目前我国正处于建设高峰期，每年产生的建筑垃圾达6亿吨，其中废弃的水泥混凝土占60%以上。随着中国未来高速发展的城镇化及城市建设，在未来50年

2、内这个比例可能会进一步提高。另外，地震等自然灾害不仅造成了人员伤亡和家园破坏，而且会产生大量的建筑废弃物。2008年5月12日，发生于中国四川的震级为8.0级的汶川地震，受灾地区建筑物大面积倒塌、损毁，产生了3.8108吨的建筑废弃物，其中部分废弃物被用于修建建筑墙体和路基填料等灾后重建工作，而大部分被直接废弃。近年来，随着我国大规模基础设施建设的发展，资源日益紧缺，建筑垃圾引发的环境问题和社会问题日益突出，特别是汶川地震产生的巨大的建筑垃圾，引发了政府和社会各界对灾后重建工作中废弃物的处理问题的高度关注。由

3、此，建筑垃圾的再生利用成为了一个热点问题，引发了建筑领域、公路交通等的研究热潮。中国各级政府部门鼓励并支持建筑垃圾的回收利用，全国人大于1995年11月颁布了《城市固体垃圾处理》，要求产生的部门必须交纳垃圾处理费。2004年12月，我国颁布了《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》，规定：工程施工单位应及时清运工程中产生的固体废弃物，并按照环境卫生行政主管部门的规定进行利用或者处置。但由于各种原因，目前仍有巨量的建筑垃圾被直接运往城市郊区露天堆放或简单填埋，不仅占用了宝贵土地、增加垃圾清运费用，而且会造成环

4、境污染[1][2]。..1.2国内外研究现状建筑垃圾往往由废弃混凝土、钢筋、砖瓦、玻璃、塑料、木材和石膏等组成。不同的建筑垃圾其成分会有所不同，如水泥路面改造产生的主要是混凝土块，房屋建筑拆除产生的建筑垃圾则成分更复杂。有研究表明，房屋建筑产生的建筑垃圾中，废弃混凝土和废砖石块是主要组分，前者占70%左右，后者占10%~26%。美国是较早提出环境保护的国家。美国政府制定了《超级基金法》，规定：―任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾卸。在水泥混凝土路面的再生利用方面，美国取得了显著的成效

5、。1984年至1985年间，8个州再生利用混凝土路面160英里。近几年来，联邦和各州政府制定了各种对废料生产建材再生利用的计划。同时，还特别注重激发人们对废料利用的意识[3]。德国将建筑垃圾分为土地开挖、公路开挖、废旧建筑材料和建筑施工工地垃圾。德国规定，建筑工程承包商必须对建筑垃圾进行分类、清理和运走。目前德国采用脉冲水流冲过建筑垃圾混合物，由于密度不同使得密度较大的材料落到下层，而密度较小的材料则漂浮到上层，在建筑垃圾现场分选出木屑、纸、塑料、泡沫、混凝土等建筑垃圾组分，从而实现建筑垃圾源头分类。德国埃森

6、市RARSHALL指标....805.3ATRCA的路用性能研究..........825.4ATRCA疲劳性能研究.......875.5路面结构设计参数研究.....915.6结论.........95第六章再生骨料路面结构与材料一体化设计的研究6.1沥青路面结构与材料一体化设计原理我国现行《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）采用弹性层状体系理论，以设计弯沉作为设计指标、结构层层底拉应力作为验算指标，以控制路面结构的整体强度和疲劳开裂。新建沥青路面的设计主要有以下四个步骤：结构组合设计、材料

7、组成设计、路面厚度计算和技术经济分析。首先根据环境状况、公路等级、交通量和土基类型初步拟定几种路面结构组合方案；其次确定各路面结构组合的上面层、中面层、下面层、基层、底基层和垫层的材料类型，并选取当地合适的原材料进行配合比设计，测定各结构层材料的设计参数（模量、劈裂强度等）；然后基于弹性层状体系理论，借助有限元或路面设计软件，根据设计弯沉与层底容许拉应力计算确定路面厚度，对季节性冰冻地区的沥青混凝土路面尚应验算防冻厚度是否满足要求；最后对几种路面结构方案进行技术经济比较与分析，确定最佳的路面结构与材料。在上述

8、沥青路面结构的设计方法中，没有针对各结构层的层位功能（抗疲劳开裂性能、抗低温缩裂性能、抗高温车辙性能、抗水损害性能等）有针对性地指导材料设计，导致材料设计具有一定的盲目性，具体表现在沥青面层与半刚性基层两个方面。在沥青面层方面，按照传统设计方法，在确定沥青上面层、中面层和下面层的原材料技术指标、矿料级配组成、沥青最佳用量、空隙率等技术要求时，没有考虑沥青上面层、中面层和下面层在层位功能方面的差别；按