水泥冷再生技術(shù)在公路維修中的應(yīng)用

楊貴明

（河北樂(lè)亭縣交通運(yùn)輸局，河北 樂(lè)亭 063600）

1 工程簡(jiǎn)介

海濱大道北段一期高速公路起點(diǎn)為天津市蟶頭沽，途經(jīng)航母公園、蔡家堡，終點(diǎn)是河北省澗河。它位于天津市東部，是環(huán)渤海地區(qū)沿海高速公路的重要組成部分。公路全長(zhǎng)27.36km，采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。路面為雙向6車道，設(shè)計(jì)時(shí)速120km/h。

本次維修部分，北起河北省澗河收費(fèi)站，南至天津市永定新河收費(fèi)站。在維修工程中應(yīng)用了水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)。

2 補(bǔ)強(qiáng)維修方案

對(duì)瀝青層、水穩(wěn)層和二灰碎石層進(jìn)行維修，路面不增高。將舊路銑铇51cm，對(duì)槽底局部破損位置進(jìn)行挖補(bǔ)處理，用水泥廠拌再生水穩(wěn)料進(jìn)行回填，然后在槽底鋪設(shè)土工布，再自上而下做18cm水泥廠拌冷再生水穩(wěn)上基層（4.0MPa）+18cm水泥廠拌冷再生水穩(wěn)下基層（3.5MPa），并噴灑透層油進(jìn)行養(yǎng)生；待養(yǎng)生完畢后，再做改性瀝青+熱拌碎石下封層，然后鋪筑8cm普通瀝青混凝土AC—25+7cm改性瀝青混凝土AC—20。瀝青層間及立岔處要噴灑粘層油，中面層瀝青采用SBS改性瀝青，底面層瀝青采用AH—70瀝青，石料為石灰?guī)r。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

3 水泥冷再生基本原理

水泥冷再生技術(shù)是指將原路的水泥穩(wěn)定碎石銑刨，經(jīng)加工后進(jìn)行再利用，加入部分新骨料或細(xì)集料，并按一定比例加入一定量的水泥和適量的水，在自然環(huán)境溫度下連續(xù)完成舊路面的銑刨、破碎、添加、拌合、攤鋪及壓實(shí)成型，重新形成基層或底基層的一種工藝方法。

4 配合比設(shè)計(jì)

4.1 原材料

水泥采用32.5礦渣水泥，其主要指標(biāo)滿足水泥相關(guān)技術(shù)文件要求。集料選取規(guī)格均勻，壓碎值滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》技術(shù)要求的石灰?guī)r。

4.2 礦料級(jí)配

依據(jù)施工設(shè)計(jì)條文中給出的銑刨料指導(dǎo)用量并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)材料的篩分結(jié)果，在滿足配合比設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，最大限度地使用回收料，并摻加部分新料，對(duì)水泥穩(wěn)定冷再生混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。水泥穩(wěn)定冷再生混合料（包括銑刨料和添加的新料）級(jí)配設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 級(jí)配設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果

4.3 混合料最佳含水量、最大干密度的確定

為更好地模擬現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)，且充分發(fā)揮骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的力學(xué)優(yōu)勢(shì)，混合料設(shè)計(jì)采用振動(dòng)擊實(shí)的設(shè)計(jì)方法，并以重型擊實(shí)作為對(duì)比。重型擊實(shí)和振動(dòng)擊實(shí)確定的混合料最佳含水量、最大干密度結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 混合料最佳含水量、最大干密度結(jié)果

4.4 7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

以振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，按98%壓實(shí)度分別計(jì)算不同水泥劑量的試件在最佳含水量條件下應(yīng)有的干密度。按最佳含水量和計(jì)算得到的干密度分別用振動(dòng)壓實(shí)和靜壓成型制備試件，尺寸為φ15cm×15cm。按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

4.5 確定配合比

比較95%保證率的值和設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，水泥劑量取4.0%、4.5%時(shí)，靜壓成型和振動(dòng)成型試件95%保證率的值均大于基層設(shè)計(jì)強(qiáng)度值4.0MPa。

從工程經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)場(chǎng)拌合、施工工藝考慮，路面基層水泥穩(wěn)定碎石再生混合料的水泥劑量確定為水泥∶再生混合料=4.0∶100。水泥穩(wěn)定冷再生混合料的配合比設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 混合料的配合比設(shè)計(jì)

5 廠拌水泥穩(wěn)定冷再生施工質(zhì)量控制

水泥穩(wěn)定冷再生的施工工序與水穩(wěn)碎石基本相同，主要分為前場(chǎng)和后場(chǎng)：前場(chǎng)，即現(xiàn)場(chǎng)施工和施工后的養(yǎng)生；后場(chǎng)，即拌合站生產(chǎn)和生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制。

5.1 拌合站質(zhì)量控制

對(duì)于水泥冷再生技術(shù)，拌合站生產(chǎn)過(guò)程中主要施工工序及控制原則包括以下幾點(diǎn)。5.1.1 原材料檢測(cè)

首先是集料檢測(cè)，由專人在水穩(wěn)拌合站進(jìn)行，須確保進(jìn)場(chǎng)原材料滿足技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)不滿足技術(shù)要求的石料禁止進(jìn)入料場(chǎng)。其次是水泥檢測(cè)。水泥宜采用32.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥，水泥初凝時(shí)間須不少于3h，且終凝時(shí)間須不少于6h。不得使用快硬、早強(qiáng)水泥以及受潮結(jié)塊變質(zhì)的水泥。水泥細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間和體積安定性等各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)滿足要求。

5.1.2 級(jí)配檢查

為防止集料變異對(duì)級(jí)配的影響，每日開(kāi)盤前，在拌合機(jī)傳送皮帶取料，進(jìn)行關(guān)鍵篩孔的篩分，做好級(jí)配控制，若波動(dòng)較大，要及時(shí)調(diào)整各檔集料的比例以保證施工質(zhì)量。

5.1.3 水泥劑量檢查

水泥冷再生混合料生產(chǎn)時(shí)水泥劑量比設(shè)計(jì)水泥劑量高0.5%～1.0%，以保證水穩(wěn)的強(qiáng)度，切忌為追求取芯而盲目多加水泥，防止水泥冷再生混合料基層的干縮裂縫的產(chǎn)生。

5.1.4 含水量控制

拌合站根據(jù)運(yùn)輸距離及天氣情況進(jìn)行水量的控制，同時(shí)加強(qiáng)與前場(chǎng)的聯(lián)系溝通，適時(shí)調(diào)整混合料的含水量。

5.2 施工工藝

施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制主要通過(guò)施工工藝實(shí)現(xiàn)，包括以下幾點(diǎn)。

5.2.1 攤鋪

水泥冷再生混合料施工前對(duì)下承層進(jìn)行徹底清掃，清除各類雜物及散落材料；為防止被污染，應(yīng)使其表面清潔，并適當(dāng)灑水濕潤(rùn)，有條件者可撒一層水泥漿以便各層良好地粘結(jié)；及時(shí)檢測(cè)高程、厚度和平整度，以保證攤鋪滿足施工技術(shù)要求；確定攤鋪速度和松鋪系數(shù)，并與后場(chǎng)加強(qiáng)聯(lián)系，控制待料車輛；為防止離析，可在攤鋪機(jī)前擋板加帶橡皮條。

5.2.2 碾壓

采用壓路機(jī)對(duì)水穩(wěn)冷再生混合料進(jìn)行壓實(shí)，其中膠輪壓路機(jī)自重不小于26t，數(shù)量不少于2臺(tái)；單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)自重不小于20t，數(shù)量不少于3臺(tái)。碾壓水泥穩(wěn)定碎石時(shí)應(yīng)先穩(wěn)壓一遍，然后采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)，最后用膠輪壓路機(jī)碾壓，以達(dá)到要求的壓實(shí)度，并保證表面無(wú)輪跡（碾壓遍數(shù)和方法由試驗(yàn)段來(lái)確定）。壓路機(jī)的起步和制動(dòng)應(yīng)做到慢速起動(dòng)，慢速剎車。嚴(yán)禁在已完成或正在碾壓的路段上停頓、調(diào)頭、急剎車或急轉(zhuǎn)彎。壓路機(jī)每次由兩端折回的位置呈階梯形，隨攤鋪機(jī)向前推進(jìn)，使折回處不在同一橫斷面上，最好呈45°斜角。

以振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)確定的最大干密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度評(píng)定壓實(shí)度，用灌砂法測(cè)定不同碾壓遍數(shù)后基層的壓實(shí)度。碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)關(guān)系曲線

5.3 養(yǎng)生

在檢測(cè)壓實(shí)度合格以后及時(shí)對(duì)水泥冷再生混合料成品進(jìn)行養(yǎng)生。養(yǎng)生采用土工布完全覆蓋的方式，并噴灑一定量的水。在養(yǎng)生期間（一般為7d）使土工布保持潮濕，但應(yīng)注意避免灑水過(guò)多破壞基層。養(yǎng)生期間應(yīng)封鎖交通，以防車輛碾壓和污染。

6 施工質(zhì)量監(jiān)控

6.1 水泥劑量

水泥劑量是影響混合料強(qiáng)度等路用性能的關(guān)鍵：水泥劑量過(guò)低，則基層無(wú)法形成板體，無(wú)法取出完整芯樣；水泥劑量過(guò)高，基層強(qiáng)度大，但易出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而影響路面結(jié)構(gòu)性能。因此，應(yīng)保證混合料水泥劑量精確且穩(wěn)定，其值應(yīng)接近施工控制值。施工過(guò)程中水泥劑量的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 水泥劑量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，水泥劑量控制相對(duì)穩(wěn)定，能夠滿足施工及設(shè)計(jì)要求。

6.2 含水量

水泥碎石含水量的大小關(guān)系到現(xiàn)場(chǎng)攤鋪和碾壓效果。因此，水泥碎石現(xiàn)場(chǎng)含水量應(yīng)接近或略大于振動(dòng)擊實(shí)確定的最佳含水量，不宜過(guò)大或過(guò)小。含水量控制采用實(shí)驗(yàn)室定期檢測(cè)與施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)雙控的方法。施工過(guò)程中含水量的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 含水量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，含水量控制相對(duì)穩(wěn)定，能夠滿足施工及設(shè)計(jì)要求。

6.3 級(jí)配控制

由于銑刨料的級(jí)配變異性較大，可能會(huì)造成水泥冷再生混合料級(jí)配穩(wěn)定性較差，因此應(yīng)加強(qiáng)混合料級(jí)配的控制，定期對(duì)銑刨料進(jìn)行篩分，根據(jù)變化情況，及時(shí)做出調(diào)整，保證混合料的生產(chǎn)質(zhì)量。施工過(guò)程中混合料篩分結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 級(jí)配統(tǒng)計(jì)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，混合料級(jí)配控制相對(duì)穩(wěn)定，可以通過(guò)及時(shí)地檢測(cè)、調(diào)整，得到有效的控制，滿足施工及設(shè)計(jì)要求。

6.4 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度

壓實(shí)度是保證路面基層形成強(qiáng)度的重要因素，因此，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度的檢測(cè)并加大檢測(cè)頻率是保證施工質(zhì)量的有效方法。施工過(guò)程中壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果表明，壓實(shí)度能夠滿足施工要求，現(xiàn)場(chǎng)的施工碾壓工藝能夠達(dá)到很好的壓實(shí)效果。

7 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)研究表明，水穩(wěn)冷再生混合料可以通過(guò)合理的配合比設(shè)計(jì)達(dá)到良好的路用性能，能夠用于公路維修改造中路面基層的施工。

水泥冷再生技術(shù)的應(yīng)用大大減少了新材料的用量，不但節(jié)省了砂石料資源，同時(shí)節(jié)約了因開(kāi)采砂石料和廢棄舊料占用的大量土地資源，減少了對(duì)周邊環(huán)境的污染。與傳統(tǒng)的施工方法相比，冷再生技術(shù)可使舊路的道路材料得以充分利用。因此，水泥冷再生技術(shù)的發(fā)展具有很好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

[1]沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1998．

[2]馬君毅，郝合瑞，何義軍，等.水泥穩(wěn)定舊瀝青路面材料在道路基層中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2005， （5）： 52-55.

[3]朱國(guó)娟.基層冷再生技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)大修中的應(yīng)用[J].山西建筑， 2006， 32（3）： 126-127.

[4]馬培新.就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2005，（6），31-32.

[5]JTJ 034—2000，公路工程路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S]．