有砟轨道有着维修方便、造价较低等优点。然而,铁路线路的不断提速导致道砟颗粒劣化加剧,引起轨道几何形位变化、造成有砟轨道高额养护维修成本;同时铁路网络不断扩大,天然岩石资源紧缺导致了有砟轨道成本上升,减小了其相对无砟轨道的优势。因此,发现新的有砟轨道级配碎石(道砟/底砟)材料的研究对于节约铁路成本具有重要意义。钢渣已经被证明是一种可以用于建筑领域的再生材料,并且有研究表明其可用于道砟层,为铁路石料资源紧缺提供了一种新的替代思路;废旧轮胎橡胶材料在国外的研究中被应用于铁路轨枕垫、道砟弹性骨料等,结果表明其在铁路中的应用能够延缓道砟劣化,提供弹性;城市建筑垃圾中的混凝土与废旧砖块在经过破碎再生后,经证实具有良好的力学性能,在铁路级配碎石中具备应用前景。本文针对循环再生材料的再利用,通过对钢渣、钢渣-道砟混合物、橡胶颗粒-道砟混合物、橡胶颗粒-胶粘道砟、再生混凝土骨料、再生砖渣等材料进行一系列力学性能试验(包括洛杉矶磨耗试验、直剪试验、静态刚度试验、单体压碎试验),分析循环再生材料在铁路级配碎石(道砟/底砟)中的适用性。得出结论如下:(1)纯钢渣的道砟力学特性一般,抗劣化特性及抗剪切性能相对于特级道砟均下降较大;钢渣-道砟混合物的抗劣化特性与抗剪切性能相较纯钢渣有明显提升。将钢渣混合比例控制在50%及以下,可保证钢渣-道砟混合物在抗磨耗性能上符合特级道砟标准,并且其抗剪强度仅比特级道砟抗剪强度低8.5%,同时能提高道砟散体的刚度;在我国北部和东中部钢产量较大的地区,钢渣的铁路再利用方式能减小道床沉降,同时节约矿石资源,并有效处理废料;(2)橡胶颗粒作为弹性骨料掺入道砟中能有效延缓道砟劣化,随着橡胶颗粒粒径的减小及体积比的增大,其延缓道砟劣化效果越明显,且对小粒径、低等级道砟颗粒作用更佳;在粘合了废旧轮胎橡胶颗粒后,橡胶颗粒-胶粘道砟的抗劣化特性提升60%左右,但其抗剪强度低于特级道砟,并容易产生沉降,且0.0-0.25mm橡胶颗粒胶粘道砟相较2.5-5mm橡胶颗粒-胶粘道砟抗劣化特性、抗剪性能更优;橡胶颗粒-道砟混合物及橡胶颗粒-胶粘道砟可在石质路堑、桥上和隧道等刚性基础上使用,增强道床弹性;(3)再生混凝土骨料、钢渣的抗磨耗性能优于普通底砟,砖渣的抗磨耗性能略弱于底砟,但都属于规范所规定的底砟洛杉矶磨耗率范围内;在抗剪强度上,再生混凝土骨料、再生砖渣、钢渣均优于普通底砟;同一粒径下,再生混凝土骨料、再生砖渣、钢渣的抗压碎性能均优于普通底砟;在拆迁大改造地区及炼钢厂集中地区,可用再生混凝土骨料、钢渣替代底砟,优化底砟力学特性,再生砖渣可在设计时速较低的线路上使用。综合以上结论,50%及以下钢渣质量比例的钢渣-道砟混合物能作为特级道砟的替代品;橡胶颗粒作为弹性骨料加入道砟中能够延缓道砟劣化,增加弹性、吸收噪声;橡胶颗粒胶-粘道砟能够代替有砟道床的部分道砟,达到延缓劣化的效果;再生混凝土骨料、钢渣能够用作铁路底砟,而砖渣能够在设计速度较低的线路上使用。在解决固废材料的同时,缓解天然石料资源紧缺的问题,符合可持续发展观念。