为了应对自然资源的匮乏以及建筑拆迁废物的处置，再生混凝土骨料（RCA）越来越多地用于波特兰水泥混凝土。
以传统（PCC）路面作为参照。本研究中心的工作涉及从不同方面对俄克拉荷马州现有RCA-PCC路面的性能做出评价，包括实验室测定机械性能;对混凝土的岩石检查;使用下降重量偏转仪（FWD）测试的场评估;以及遇险损坏路面的调查评估。该案例实验室测试证实，将RCA添加到PCC中导致弹性模量和拉伸强度的模量降低;发现回收的砂浆是裂缝通过的主要瓶颈区。表面状况调查数据和FWD结果的分析相互匹配，表明RCA连接普通混凝土路面（JPCP）部分与控制JPCP部分相比表现出较低的性能。但这种趋势并不像连续钢筋混凝土路面（CRCP）那么明显。沥青混凝土基层的优异性能，为RCA CRCP的相对良好的性能不足做出了补充。此外，与联合路面相比，CRCP固有刚度对CRCP行为的基础提供了良好的保护水平。调查结果表明，耐腐蚀基础和良好的负载传输是RCA-PCC制成的JPCP的基本设计要考虑因素。CRCP似乎更适合使用RCA-PCC。
大家好，我叫习金树，我的英文名是杰夫。我是德克萨斯州立大学的助理教授。很荣幸能在ACI大会上展示我们的工作。
今天我的演讲主题是关于在俄克拉荷马州使用再生混凝土骨料的混凝土路面的长期评估。
我想指出，这次演讲是基于我们为俄克拉荷马州交通部完成的项目，而这项工作是在我作为德克萨斯A&M大学的博士生时完成的。我的合著者是安娜·莫·卡帕泰博士，他是项目的主要负责人，也是我的博士论文指导老师。我的论文主席是德克萨斯A&M大学的丹·佐林格博士。好了，我们继续。
这个主题与使用旧路面的再生混凝土骨料来制作新路面有关。那么，为什么要回收混凝土路面呢？通过回收混凝土路面，我们可以实现许多好处。
首先是经济效益。我们都知道，在典型的混凝土路面施工中，骨料成本约占材料成本的20%到30%。而且我们也知道，由于原生骨料资源的稀缺、环境污染问题、分区问题以及骨料供应与混凝土搅拌站之间的运输距离增加，原生骨料的成本正在上升。
另一方面，我们知道，美国的高速公路系统是在几十年前建立的，许多道路已经出现了严重的损坏，需要维护和修复。如果我们不回收路面，这些建筑废料需要填埋。根据国家固体废物管理协会的数据，填埋费用在过去几十年里急剧增加。因此，通过回收混凝土路面，我们还可以实现环境效益。
我们知道，自然资源正在迅速减少，使用再生骨料可以减少对自然骨料的进一步消耗。随着开采的原生骨料减少，我们可以节省能源，减少温室气体排放。此外，填埋和堆放建筑废料对环境和公共安全构成威胁。因此，通过使用再生混凝土骨料，我们可以帮助处理这些废料，减少对环境的负面影响。
然而，在路面应用中使用再生混凝土骨料尚未被许多州广泛接受。根据最近的一项调查，我们展示了一些例子。德克萨斯州、科罗拉多州和阿拉巴马州允许在混凝土路面板中使用再生混凝土骨料。密歇根州允许在临时路面和一些低强度应用中使用。弗吉尼亚州不允许在钢筋混凝土中使用再生混凝土骨料，因为他们担心再生混凝土骨料中的氯含量。佛罗里达州仅在基层或稳定基层中使用再生混凝土骨料。这些只是一些例子，可能还有许多我们尚未了解的情况。
我们知道，世界各地的许多研究人员和学者进行了大量的实验室测试。我们都知道，添加再生混凝土骨料会显著改变混凝土的性能。根据我们的文献综述和实验室研究，我们总结了再生混凝土骨料对混凝土性能的影响。添加再生混凝土骨料对坍落度的影响可能会提高或降低，这取决于混合设计和再生混凝土骨料的质量。添加再生混凝土骨料后，新混凝土中的含气量可能会增加。再生混凝土骨料的加入会降低混凝土的耐磨性、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、抗弯强度和碳化抗性。此外，干缩、蠕变、氯离子渗透和热膨胀会增加。
我们为俄克拉荷马州交通部所做的主要工作是检查俄克拉荷马州两个现有再生混凝土骨料混凝土路面的现场状况。与实验室研究不同，美国很少有再生混凝土骨料混凝土路面的研究，尤其是我们研究的重点是再生混凝土骨料混凝土路面的长期性能。
一些背景信息：俄克拉荷马州交通部在1980年代建造了几段包含100%再生粗骨料的混凝土路面。我们能够检查俄克拉荷马城的一段连续配筋混凝土路面和一段普通配筋混凝土路面。据我们所知，这些路段在我们的研究之前从未进行过广泛评估。由于这些路面建于1980年代，这为我们提供了一个独特的机会，可以了解再生混凝土骨料混凝土路面的长期性能。
在这张表中，你可以看到我们有两个路段。一个是位于俄克拉荷马城I-40上的普通配筋混凝土路段，长度约为7.5英里，建于1983年。我们有10英寸厚的路面板，包含100%的再生粗骨料。我们还在同一条路上有一个对照路段。I-40的基层是6英寸厚的土壤S4080。
另一个是位于I-35上的连续配筋混凝土路段，长度约为6英里，建于1989年。路面厚度也是10英寸，我们有对照和再生混凝土骨料混凝土路面供我们比较。连续配筋混凝土路段的基层是4英寸厚的沥青混凝土。
我们还查阅了一些文献综述，并与附近的人交谈，了解了这两个现有再生混凝土骨料混凝土路面的情况。对于I-40普通配筋混凝土路段，1980年代的动机是承包商找不到附近的采石场来供应原生骨料，因此他们决定使用旧路面的再生混凝土骨料。最终，他们节省了约63,000磅的原生骨料，节省了约480万美元。项目于1983年3月10日开始，约8个月后完成。承包商能够生产出符合要求的A级混凝土，使用了100%的再生混凝土骨料。旧混凝土的使用寿命超过20年，主要问题是旧路面出现了严重的裂缝问题。为了减轻裂缝问题，承包商决定在新建的再生混凝土骨料混凝土路面中使用较小尺寸的骨料。对于I-35路段，我们没有找到很多信息与I-40路段相比，但我们知道供应RCA的旧混凝土建于1960年代。
新的RCA混凝土路面合同于1988年4月签订，俄克拉荷马州实际上有机会在1982年后的22年，即2000年初，回到I-35 CRCP路段进行检查，他们没有发现任何损坏。
2017年夏天，Mukhabhade博士、Darling博士和我去了俄克拉荷马城进行路面检查。我们进行了目视检查，发现I-40（JPCP路段）有大量纵向裂缝。
我们没有发现任何去裂问题。记住，I-40在1980年代由于去裂问题而重建。对于CRCP路段，路面状况非常好。
我们还能够从现场取出一些样本，并确认I-40的基层是经过处理的土壤，基层看起来非常弱。对于I-35，我们发现它实际上是沥青混凝土基层，沥青混凝土基层非常坚固。正如你在图片中看到的，我们能够提取一个样本，基层和路面板没有分离，仍然连接在一起。
我们查看了混凝土路面结构的四个主要参数。我们开发了一些理论来评估基于FWD结果的路面结构。这四个参数包括等效厚度（考虑了基层和混凝土路面板的结合）、基层摩擦系数、差动能量和荷载传递效率。
我们发现I-40 JPCP路段的RCA部分性能低于没有RCA的对照部分。RCA部分的等效厚度较低，基层摩擦系数较低，差动能量较高。对于CRCP路段，RCA部分和对照部分的性能非常相似，等效厚度和基层摩擦系数相似，但RCA部分的差动能量较高。
我们还获得了一些由俄克拉荷马州交通部提供的损坏调查结果。数据收集于2016年7月10日，比我们访问现场早一年。
结果与我们的现场检查一致。JPCP RCA部分的性能较低，国际平整度指数（IRI）较高。CRCP路段的RCA和对照部分的性能非常相似，IRI值接近，对照部分的修补面积较大，但RCA部分的泵送量较高。
我们还对现场取样的花岗岩进行了机械性能测试。主要结论是RCA混凝土的弹性模量和劈裂抗拉强度较低。I-40的RCA混凝土抗压强度较高，但I-35的抗压强度较低。
我们还进行了岩相学研究，使用薄片观察再生砂浆。我们发现裂缝实际上穿过了再生砂浆，因此可以得出结论，再生砂浆是系统中的薄弱环节。
1995年，德州重建了休斯顿的IH-40，并使用了100%的再生混凝土骨料（RCA）。经过五年的施工，德州理工大学的Muwang博士作为访问者进行了现场考察，并撰写了报告。主要发现如下：
承包商注意到，控制RCA堆料的湿度非常重要，因为如果不控制RCA的湿度，RCA混凝土的一致性会很差。他们能够使用正常的铺路操作来建造这些RCA混凝土路面。在区域调查中，没有发现任何损坏。横向裂缝间距分布与对照组相当，旧砂浆没有显著的负面影响。
伊利诺伊大学的Russell博士也对I-55上的现有CRCP混凝土进行了研究。施工20年后，他们进行了现场研究和FWD测试，发现这些CRCP RCA路段具有优异的承载能力和荷载传递效率。在损坏调查中，他们发现RCA路段有一些纵向裂缝，可能是由于钢筋引起的沉降裂缝。他们没有发现ASR问题，RCA路段的整体系统状况良好。较短的横向裂缝主要是由于RCA混凝土的干缩潜力较大、抗拉强度较低以及断裂性能降低。抗滑性能令人满意，RCA混凝土的行驶质量从差到好不等。
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