公路路面水泥穩(wěn)定冷再生關(guān)鍵技術(shù)

王麗君

（天水公路管理局，甘肅　　天水　741000）

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公路路面水泥穩(wěn)定冷再生關(guān)鍵技術(shù)

王麗君

（天水公路管理局，甘肅天水741000）

摘要：近年來，在全國各地都改造或修建了很多的公路，特別是改造、維修養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目工程所占到的比例日益增大。而利用再生技術(shù)可以降低施工成本、縮短施工周期、滿足施工要求。本論述首先分析了冷再生技術(shù)的原理以及特性，然后闡述了影響施工質(zhì)量的一些因素，最后結(jié)合具體實(shí)例詳細(xì)描述了公路路面水泥穩(wěn)定就地冷再生技術(shù)的施工過程以及效果，結(jié)果表明，使用效果良好，完全能夠滿足各方面要求。

關(guān)鍵詞：就地冷再生；關(guān)鍵技術(shù)；銑刨

0　　引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)以及公路交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展，近年來，在全國各地都改造或修建了很多公路，特別是改造、維修養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目工程所占到的比例日益增大[1]。在改建或者維護(hù)路面的時(shí)候如果還是利用傳統(tǒng)方法，則需要投入大量的材料，同時(shí)環(huán)境污染問題嚴(yán)重。我國目前已經(jīng)在很多地區(qū)采用了就地冷再生技術(shù)，這些再生技術(shù)的使用創(chuàng)造了非常大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2,3]。就路面工程而言，其基層本質(zhì)上是結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)損壞，而石料本身并沒有出現(xiàn)損壞，這些石料完全能夠再生利用，如何采用合適的措施將這些半剛性材料進(jìn)行再生利用是該行業(yè)需要解決的關(guān)鍵問題[4]。目前使用較多的就是就地再生技術(shù)，也就是將部分或全部基層全部銑創(chuàng)，然后再加上水泥進(jìn)行拌和，這種方式的特點(diǎn)就是造價(jià)低廉、施工周期短[5]。畢竟舊材料和新材料在性能方面還是存在差異，如果還是利用原有的設(shè)計(jì)體系，施工質(zhì)量必然難以滿足實(shí)際需求，有可能導(dǎo)致路面維修之后出現(xiàn)過早損壞的問題。本論述主要針對公路路面水泥穩(wěn)定就地冷再生關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)對舊基層材料的合理利用，盡可能強(qiáng)化路面基層的使用性能，以滿足實(shí)際的使用需求，減少項(xiàng)目工程施工成本，達(dá)到社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

1　　冷再生技術(shù)原理和特性

1.1就地冷再生技術(shù)原理

所謂就地冷再生技術(shù)指的就是在施工現(xiàn)場通過專門再生機(jī)械把原有路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行銑刨并破碎，然后再結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加新材料，在常溫條件下和穩(wěn)定劑進(jìn)行拌和，最后將其壓實(shí)成型，并將其作為路面的結(jié)構(gòu)層次。在這個(gè)過程中需要用到專門的再生機(jī)械設(shè)備，該設(shè)備最關(guān)鍵的地方就是切削轉(zhuǎn)子，上面裝有很多的硬質(zhì)合金刀具，見圖1所示。在切削轉(zhuǎn)子對原路面進(jìn)行銑刨破碎的時(shí)候，利用噴灑嘴向拌和腔內(nèi)灑水，提前在原路面上鋪好適量的水泥，通過機(jī)械設(shè)備把原路面材料以及水泥、水等同時(shí)聚集于拌和腔進(jìn)行拌和。撒水量通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格控制，控制的依據(jù)就是材料密度、施工速度、再生的深度以及寬度等。

圖1　　水泥就地冷再生技術(shù)原理示意圖

1.2水泥冷再生技術(shù)特性

水泥冷再生技術(shù)顧名思義就是以水泥作為添加劑的一種技術(shù)，簡單說來就是在原來松散或粉碎的路面上添加合適的水以及水泥，并將其拌合并攤鋪壓實(shí)，便可以生成一種耐久性以及強(qiáng)度等各方面性能都滿足有關(guān)規(guī)定的材料。雖然說這是一種新的復(fù)合材料，但是它和水泥穩(wěn)定碎石相比較而言還是基本相似的，從某種層面上來說，它也屬于水泥穩(wěn)定類材料。在所有的化學(xué)類穩(wěn)定劑當(dāng)中，水泥是使用最為廣泛且最穩(wěn)定的，價(jià)格也很便宜，能夠在很大程度上提升混合料的力學(xué)強(qiáng)度以及抗水能力，但是水泥也存在缺點(diǎn)，比如說會出現(xiàn)收縮裂縫，所以在使用水泥的時(shí)候?yàn)榱擞行Э刂剖湛s裂縫，必須嚴(yán)格控制水泥用量不得高于6%。在進(jìn)行再生處理的時(shí)候?yàn)榱吮苊庠斐煞蹓m污染，水泥最好是以稀釋的形式來添加使用。

2　　水泥穩(wěn)定就地冷再生材料性能影響因素

根據(jù)已有的研究表明，影響水泥穩(wěn)定就地冷再生材料性能的因素是多方面的，見圖2所示，包含的因素主要有：原路面材料的級配以及物理化學(xué)性能、水含量、水泥含量以及品質(zhì)、施工條件、養(yǎng)護(hù)情況等等。

圖2　　水泥穩(wěn)定就地冷再生材料性能影響因素

在施工過程中，銑創(chuàng)所得到舊半剛性基層材料中主要包含表面附有砂漿的砂石、表面較為干凈的沙石以及水泥石顆粒等。舊材料中所包含的集料通常都是被漿體或者石屑粉包裹，在實(shí)施再生的時(shí)候舊集料和水泥之間是不是能夠枯結(jié)牢固還不明確；對于水泥或者是石灰等結(jié)合料有沒有徹底發(fā)生反應(yīng)，活性如何都不是很清楚；在進(jìn)行銑刨的時(shí)候很多粗集料會被碾碎，獲得的舊基層材料級配也會相應(yīng)出現(xiàn)變化，舊基層材料是否會促進(jìn)了再生材料穩(wěn)定性以及強(qiáng)度的提升還有待商榷。對于舊集料而言，其表面通常情況下都是部分甚至全部包裹著一層砂漿，這些砂漿的存在導(dǎo)致再生粒料內(nèi)部集料—漿體結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，使得界面的數(shù)量增多，老砂—集料界面以及老砂—新砂構(gòu)成的界面都較為薄弱，這會在很大程度上影響再生材料的耐久性以及力學(xué)性能。有學(xué)者通過試驗(yàn)證實(shí)了再生混凝土新老界面之間的粘結(jié)效果不好，因此在界面位置比較容易出現(xiàn)微裂縫進(jìn)而不斷擴(kuò)展直到貫穿，這方面的問題如果處理不好必然會在很大程度上影響就地冷再生施工質(zhì)量。

3　　水泥典型就地冷再生技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1工程簡介

某路線的全部長度大概在15.55 km，于2005年建成并通車，屬于二級復(fù)線公路。最近幾年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，該路線的交通量也是日益增加，特別是工程車輛數(shù)量的迅速增加給該路線造成了非常大的壓力，使得該路線中很多地方均出現(xiàn)了破損問題，已經(jīng)對安全行車構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。針對老路的路面結(jié)構(gòu)以及材料等進(jìn)行了調(diào)查。

（1）結(jié)構(gòu)以及材料：在老路中進(jìn)行了取芯調(diào)查，以明確路面結(jié)構(gòu)以及各結(jié)構(gòu)層對應(yīng)的厚度，調(diào)查結(jié)果為級配碎石底基層厚度約15 cm，水泥穩(wěn)定碎石基層厚度約為24.5～25.2 cm。

（2）破損情況：經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該路線的問題主要有嚴(yán)重龜裂，其縱向和橫向裂紋普遍都是單獨(dú)存在；部分路段裂紋間隔非常小，不連續(xù)但是延伸很長；網(wǎng)裂和龜裂都有，很難進(jìn)行區(qū)分；總體而言，裂縫的寬度范圍控制在3 mm～15 mm內(nèi)，塊度范圍在20～50 cm內(nèi)。

（3）彎沉檢測：根據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對老路進(jìn)行了彎沉檢測，結(jié)果為該路段的彎沉代表值在90～120（0.01 mm）范圍內(nèi)，狀況不是非常好。按照路面設(shè)計(jì)彎沉值32.5 （0.01 mm）可以知道該路面的強(qiáng)度指數(shù)SSI，鑒定結(jié)果為等級較差。表1所示為部分路線的鑒定結(jié)果。

表1　部分路段路面強(qiáng)度指數(shù)以及鑒定等級

3.2試驗(yàn)段施工

為了方便進(jìn)行交通管制以及各個(gè)工序之間的銜接，選取的試驗(yàn)段長度是200 m，為直線段。試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）級配驗(yàn)證。表2為將銑刨之后的基層材料實(shí)施篩分并和目標(biāo)配合比階段級配實(shí)施比較的結(jié)果。由表2可知，級配沒有什么差距，不需要實(shí)施調(diào)整。

表2　　舊基層銑刨廢料級配比較

（2）再生混合料各項(xiàng)性能驗(yàn)證。根據(jù)有關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)場的再生混合料實(shí)施各項(xiàng)性能檢測，表3所示為檢測結(jié)果，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，再生混合料其各項(xiàng)性能都符合相關(guān)要求。

表3　　再生混合料各項(xiàng)性能

（3）壓實(shí)檢測。表4所示為壓實(shí)檢測結(jié)果，根據(jù)表中的結(jié)果最終得到整平壓實(shí)工藝過程如下：利用22 T單鋼輪振動壓路機(jī)進(jìn)行一次穩(wěn)壓，然后通過平地機(jī)證明；利用25 T單鋼輪振動壓路機(jī)實(shí)施2遍強(qiáng)振；利用25 T單鋼輪振動壓路機(jī)實(shí)施3遍弱振；利用25 T膠輪進(jìn)行6遍壓實(shí)操作。

表4　25 T單鋼輪振動壓路機(jī)不同工藝對應(yīng)結(jié)果

（4）本實(shí)例中用到的再生機(jī)組銑刨拌和速度在5～7 m/min范圍內(nèi)，綜合考慮各方面因素，比如說再生機(jī)組銑刨再生速度、水泥初凝需要花費(fèi)的時(shí)間、整平以及壓實(shí)效率等，最后將銑刨再生作業(yè)長度選擇為150 m。

（5）彎沉檢測。完成施工7 d之后，取芯檢測，表5所示為檢測結(jié)果，見表6所示為彎沉檢測結(jié)果，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，檢測結(jié)果均能夠符合相關(guān)要求。

表5　　檢測結(jié)果

表6　　彎沉檢測結(jié)果

3.3具體施工過程

（1）水泥鋪設(shè)。通過人工的方式將水泥鋪設(shè)在路面上，在鋪設(shè)之前先在路面上彈出網(wǎng)格線，在每格上鋪設(shè)100 kg水泥。為了最大限度降低鋪設(shè)水泥的損失，應(yīng)該在施工前1 h開始鋪設(shè)，另外，還需要注意天氣情況，盡量選擇風(fēng)小的時(shí)候施工。

（2）在銑創(chuàng)和拌和施工的時(shí)候，最好使再生機(jī)械連續(xù)并且均勻的進(jìn)行，控制再生機(jī)械速度在5～7 m/min范圍內(nèi)。對于縱向接縫位置，兩個(gè)相鄰作業(yè)面之間的重疊量應(yīng)該超過30 cm，同時(shí)需要關(guān)閉重疊范圍內(nèi)的水噴。

（3）壓實(shí)。根據(jù)上文中的工藝路線來對路面進(jìn)行壓實(shí)。需要特別注意的是包括壓路機(jī)在內(nèi)的任何機(jī)械設(shè)備不應(yīng)該在已經(jīng)完成的路面上采取掉頭和急剎車操作，任何時(shí)候啟動以及停止都應(yīng)該緩慢低速進(jìn)行。

（4）接縫以及調(diào)頭處處理。對于兩個(gè)工作段銜接位置應(yīng)該對其進(jìn)行切除，最好不要進(jìn)行搭接處理。不管是橫縫還是縱縫都應(yīng)該垂直相接，避免斜接，接縫位置必須確保密實(shí)。如果施工機(jī)械需要在冷再生水泥穩(wěn)定碎石上面進(jìn)行調(diào)頭，必須采取有效的保護(hù)措施。

（5）養(yǎng)生以及交通管制。完成冷再生全部施工過程之后必須立刻對交通進(jìn)行封閉，所有車輛都禁止通行，在路面上鋪蓋養(yǎng)護(hù)布并灑水養(yǎng)護(hù)7 d，時(shí)刻確保基層的濕潤。

3.4效果分析

完成施工之后再現(xiàn)場進(jìn)行了取芯，并根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對芯樣強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確測試，測試結(jié)果表明，施工效果良好，所有的芯樣都能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

對施工路面進(jìn)行為期7 d的養(yǎng)護(hù)之后，所檢測的彎沉代表值全部達(dá)到了55.3（0.01 mm）的要求；對于平整度，根據(jù)12 mm來控制合格率超過了95%，壓實(shí)度的合格率是100%。

4　　結(jié)束語

目前使用較多的就地再生技術(shù)，就是將部分或全部基層材料全部銑創(chuàng)，然后再加上水泥進(jìn)行拌和，這種方式的特點(diǎn)就是造價(jià)低廉、施工周期短、節(jié)約資源。本論述實(shí)例利用該種技術(shù)進(jìn)行施工，完成施工之后取樣測試的結(jié)果表明，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)都可以滿足，包括強(qiáng)度、彎沉值、平整度等。說明該種技術(shù)是行之有效的，應(yīng)該予以大力推廣。

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中圖分類號：U416.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.06.011

收稿日期：2016-4-6

作者簡介：王麗君（1984-），女，漢族，吉林長春人，大學(xué)本科，工程師，主要從事公路養(yǎng)護(hù)與施工管理工作。