隨著我國城市建設規模的不斷擴大，建築垃圾年產生量以8%的速度逐年增多，在我國，建築垃圾資源化利用能力很低，全國平均綜合利用率不足5%，遠低於歐美、日本等發達國家。建築垃圾絕大部分未經處理，直接運往郊外或鄉村採用露天堆放或填埋的方式進行處理，需耗用大量的徵地費、垃圾清運費、處理費等建設費用；同時，清運和堆放過程中的遺散和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境汙染。由於城市破舊建築物的拆除、城市道路白改黑等改造工程的逐步實施，廢棄水泥混凝土已經成為城市建築垃圾的主要形式。目前我國部分研究人員已提出了利用廢棄水泥混凝土生產再生集料的方法，但用其生產出的顆粒形狀和級配都不好，故其性能較差，一般只能用於低強度的混凝土及其製品，用途比較單一。
近年來再生集料生產工藝逐步完善，國內開始研究將再生集料用於製備熱拌瀝青混合料，擴展了再生集料的應用範圍，但再生集料熱拌瀝青混合料仍然需要將原材料加熱到相當高的溫度，不僅需要消耗大量的能源，而且在生產和施工的過程中還會排放出大量的廢氣，嚴重影響周圍環境。本研究通過回收廢棄水泥混凝土破碎成級配合理的再生集料，結合溫拌瀝青技術，探尋將其配製成廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的方法，製備出一種新型低碳環保路面材料。這不僅可以減少建築廢棄物汙染，節省天然集料資源，而且能夠降低熱拌瀝青混合料生產和鋪築時的能源消耗和廢氣排放，同時達到建築廢棄物資源化利用和節能減排的雙重環保目標，對於我國建立資源節約型社會，發展循環型經濟，對改造生態環境都具有極其重要的意義。
廢棄水泥混凝土再生集料的製備及其特性
廢棄水泥混凝土再生集料的製備
本研究選取已達使用年限的城市道路破舊水泥混凝土路面板塊作為加工原料，將其破碎成粒徑不超過30mm的集料並用方孔篩篩分直至其級配滿足規範要求。由於本研究加工再生集料的原材料是從施工現場直接選取，故其表面粉塵較多，但在再生集料加工過程中，強化了篩分等加工環節，再生集料表面的塵土大部分都已飛散或篩除了，並沒有過多的粉塵積聚在再生集料的表面，保證了後期瀝青混合料製備過程中再生集料與瀝青之間良好的黏附性。此外，原先加工的再生集料針片狀顆粒較多，後期採用加強破碎等方法改進了工藝，大幅減少了針片狀顆粒。
廢棄水泥混凝土再生集料的特性
外觀特性與購買的天然集料有些不同，大部分廢棄水泥混凝土再生集料表面孔隙較多且較粗糙，這主要是因為部分集料是由水泥砂漿包裹石子形成的。由於強化了加工細節，粗顆粒形狀基本接近立方體且稜角分明，符合瀝青混合料對集料外觀的要求。
物理性質。(1)密度。可知各種規格的廢棄水泥混凝土再生集料的表觀相對密度能夠滿足《公路瀝青路面施工技術規範》的要求。
(2)孔隙率。從外觀上看廢棄水泥混凝土再生集料表面多孔，由於集料孔隙率的大小會影響瀝青混合料中瀝青與集料的黏附性，從而影響瀝青混合料的水穩定性等路用性能，故本研究通過試驗檢測了廢棄水泥混凝土再生粗集料的孔隙率。
數據可見廢棄水泥混凝土再生集料的孔隙率比天然石灰岩粗集料大很多，其原因是再生粗集料表面附有水泥砂漿，水泥砂漿硬化後一般表面會密集分佈很多細小的孔隙；同時，廢棄水泥混凝土再生集料由於使用時間較長，部分已發生風化，產生了很多細微裂縫，而天然石灰岩粗集料中的孔隙僅僅是岩石本身的孔隙，其數量較少。
力學性能。本研究通過壓碎值試驗和洛杉磯磨耗試驗評價廢棄水泥混凝土再生粗集料的力學性能。
可看出廢棄水泥混凝土再生粗集料的壓碎值和洛杉機磨耗損失均能夠滿足《公路瀝青路面施工技術規範》的要求。
化學性質。廢棄水泥混凝土再生集料是由破舊水泥混凝土板塊破碎加工而成，製備的再生集料顆粒多為周圍附著一定水泥砂漿的石灰岩集料，石灰岩集料本身即為鹼性集料，其周圍附著的水泥砂漿相當於在鹼性集料上又裹覆了一層鹼性抗剝落劑，故廢棄水泥混凝土再生集料具有明顯的鹼性，用其製備瀝青混合料，能增強與瀝青結合料的化學吸附，從而保證瀝青混合料的水穩定性。
廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的製備
原材料的選擇
本研究選用常規A級70號瀝青、XT-W3型瀝青溫拌劑以及石灰岩礦粉等原材料配製廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料。
XT-W3型瀝青溫拌劑為白色粉末，其屬於發泡型溫拌劑，但與其他發泡型瀝青溫拌劑不同，在使用XT-W3型溫拌劑拌制溫拌瀝青混合料的過程中不需要另外加水，也不需要採用溼冷的集料，因其自身就含有20%的結晶水，當瀝青混合料的拌和溫度達到85℃以上時水分會自動散失出來使瀝青發泡，降低了熱瀝青黏度，從而保證了低溫下瀝青結合料牢牢裹覆在集料周圍，達到低溫拌和的效果。
配合比確定
由於再生集料主要取材於城市建築垃圾廢棄水泥混凝土，基於減少原材料運輸成本的原則，廢棄水泥混凝土再生集料宜就地使用，因而用其拌制的溫拌瀝青混合料主要用於城市道路工程。故本研究以城市道路常用的連續型密級配AC-13為例配製廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料，採用馬歇爾配合比設計方法確定其配合比。
製備工藝
將加熱好的集料加入瀝青混合料拌和機中，並加入計算用量的XT-W3型瀝青溫拌劑幹拌30s左右，再將加熱至規定溫度的瀝青加入拌和機中溼拌150s左右，最後加入礦粉拌和至均勻為止，總拌和時間約為3min。拌和過程中XT-W3型瀝青溫拌劑中的結晶水被激發出來，從而使瀝青產生連續的發泡反應，泡沫起到潤滑劑的作用，從而提高了混合料的施工和易性，使其在較低溫度下拌和均勻。待混合料拌和均勻後，在規定溫度下采用擊實儀或輪碾機壓實成型。
數據可知，與天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料相比，廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的集料加熱溫度低33℃，其拌和溫度低30℃，這說明廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的製備過程能夠大幅度節約能源，節省建設成本，減少碳排放。
廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的路用性能檢測
高溫穩定性檢測
本研究採用60℃時的馬歇爾穩定度試驗和車轍試驗檢測廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的高溫穩定性。
試驗結果可看出廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料馬歇爾穩定度略大於天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料，比天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料大3.2%；其動穩定度比天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料大8%，甚至比天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料還大4.3%；廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的各項高溫性能指標均滿足《公路瀝青路面施工技術規範》的要求。究其原因，主要是瀝青混合料的穩定度和動穩定度的大小與其抗剪強度有關，而瀝青混合料的抗剪強度又取決於黏聚力和內摩擦角。廢棄水泥混凝土再生集料孔隙較多，能夠牢固地吸附較多的結構瀝青，提高了瀝青混合料的黏聚力；同時廢棄水泥混凝土再生集料表面較粗糙，集料顆粒之間的摩擦力比天然石灰岩集料更大，故其具有較大的內摩擦角，因此，廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的高溫抗剪強度大於天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料和天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料，從而保證了廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料達到最佳的高溫抗車轍性能。
此外，數據顯示廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的流值較低，主要也是由於廢棄水泥混凝土再生集料顆粒多孔，增加了混合料中的結構瀝青，減少了自由瀝青，使瀝青混合料內部的相對位移缺少了潤滑劑；另外再生集料粗糙的表面導致顆粒間的相對移動受到較大摩阻力的約束。這些因素的累加使瀝青混合料內部的廢棄水泥混凝土再生集料顆粒發生相對位移比天然集料更加困難，據此廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料表現出較低的流值。
低溫抗裂性檢測
本研究採用-10℃時的小梁彎曲試驗評價廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的低溫抗裂性能。
瀝青混合料低溫彎拉應變越大，其低溫時的變形性能越好；瀝青混合料低溫抗彎拉強度越大，其低溫時抵抗收縮應力能力越強。數據可知，瀝青混合料破壞時的彎拉應變和抗彎拉強度的變化均遵循如下規律：廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料>天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料>天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料，這表明對比天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料和天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料，廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料在低溫時的變形性能和抵抗收縮應力的能力最佳，故其低溫抗裂性能最好。保證廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料具有良好低溫性能的主要原因是廢棄水泥混凝土再生集料的多孔結構吸附了較多的瀝青，提高了混合料的塑性，使其低溫時抵抗路面收縮開裂的能力增強。
水穩定性檢測
本研究採用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗評價廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的水穩定性。
可以看出，廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的浸水殘留穩定度和凍融劈裂殘留強度比均滿足《公路瀝青路面施工技術規範》的要求，說明廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的水穩定性能夠適應道路路面使用要求。數據顯示廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的水穩定性優於天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料，略低於天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料，說明採用溫拌工藝一定程度影響了瀝青混合料的抗剝落性能，使天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料的水穩定性相關指標稍低於天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料，但廢棄水泥混凝土再生集料的多孔結構和表面附著的鹼性水泥砂漿使其與瀝青結合料之間的黏附性得到了增強，提高了廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料抵抗水侵蝕的能力。
結語
(1)利用破舊水泥混凝土路面板塊可加工成製備瀝青混合料的再生集料，其外觀特性、物理性質、力學性質、化學性質均符合規範的要求。
(2)選用XT-W3瀝青溫拌劑製備廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料是可行性。含有20%結晶水的XT-W3型瀝青溫拌劑能夠使瀝青產生連續的發泡反應，降低瀝青黏度，保證混合料在較低溫度下拌和均勻；廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的集料加熱溫度、拌和溫度、出料溫度和成型溫度均低於天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料30℃左右。
(3)通過馬歇爾試驗和車轍試驗分析了廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的高溫穩定性能，結果顯示再生集料粗糙的表面和多孔結構提高了廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的高溫抗剪強度，從而保證了其高溫性能優於天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料和天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料。
(4)通過低溫小梁彎曲試驗分析了廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的低溫抗裂性能，結果顯示廢棄水泥混凝土再生集料的孔隙能夠吸附較多的瀝青，提高了混合料的低溫變形性能和抵抗低溫收縮應力的能力，使其優於天然石灰岩集料熱拌瀝青混合料和天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料。
(5)通過浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗分析了廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料的水穩定性，結果顯示廢棄水泥混凝土再生集料的多孔結構和表面附著的水泥砂漿使其與瀝青結合料之間的黏附性得到了增強，抵消了溫拌工藝使其抗剝落性能下降的不利影響，保證了廢棄水泥混凝土再生集料溫拌瀝青混合料與天然石灰岩集料溫拌瀝青混合料抵抗水侵蝕的能力相當。
(6)高溫穩定性、低溫抗裂性和水穩定性等路用性能的檢測結果證明廢棄水泥混凝土再生集料與瀝青溫拌技術的結合彌補了單純使用瀝青溫拌工藝的不足，在不降低路用性能的情況下，達到了雙重環保的效果。
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