水泥穩(wěn)定再生集料在公路路面改造工程中的應(yīng)用

何嘉俊 張忠明

水泥穩(wěn)定再生集料在公路路面改造工程中的應(yīng)用

何嘉俊1張忠明2

（1.廣東華美加工程顧問有限公司 廣東廣州 510000；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 四川成都 610000）

我國對(duì)廢舊水泥混凝土面板的再生應(yīng)用處于起步階段，待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題較多。綜合各方面因素，廢舊水泥混凝土比較適合于生產(chǎn)水泥穩(wěn)定再生集料。本文以湛江市某一級(jí)公路改造工程為依托，論述了再生集料水泥穩(wěn)定碎石的配合比設(shè)計(jì)過程以及生產(chǎn)施工工藝，總結(jié)歸納了水泥穩(wěn)定再生集料在公路路面改造工程應(yīng)用的基本經(jīng)驗(yàn)。

路面；水泥穩(wěn)定再生集料；應(yīng)用

1.項(xiàng)目概況

本文所依托工程是廣東省湛江市重要的主干線道路之一，為南北向一級(jí)公路。原路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土面層+水泥穩(wěn)定石屑+石屑層，根據(jù)鉆芯檢測(cè)結(jié)果，舊水泥混凝土面層平均厚度為261.5mm。舊路面以破碎板為主要破壞形式，修補(bǔ)及裂縫次之。現(xiàn)狀路基整體穩(wěn)定性好，特殊路基路段未見明顯的變化。通過舊水泥混凝土路面病害狀況調(diào)查分析，舊路面斷板率遠(yuǎn)超20%，參照再生利用技術(shù)方案選擇條件，本項(xiàng)目選擇集中破碎再生的利用方式。再生集料生產(chǎn)的水泥穩(wěn)定料全部用于瀝青混凝土路面基層。

2.配合比設(shè)計(jì)

研究表明，水泥穩(wěn)定再生集料的路用性能與原材料性質(zhì)、配合比、施工工藝和養(yǎng)生條件等都有密切關(guān)系。從結(jié)構(gòu)上講，水泥混合料的強(qiáng)度取決于骨料顆粒之間的嵌擠鎖結(jié)作用，而對(duì)于水泥穩(wěn)定再生集料，對(duì)其強(qiáng)度影響較大的因素還有再生骨料的物理力學(xué)性質(zhì)及其在混合料中所占的比例。當(dāng)水泥劑量越大，混合料強(qiáng)度則越高，同時(shí)再生骨料的摻量和性質(zhì)對(duì)混合料強(qiáng)度的影響則越小。混合料的強(qiáng)度和剛度過大容易引起基層開裂，造成反射裂縫。因此工程中必須通過配合比試驗(yàn)來提高水泥穩(wěn)定再生集料的質(zhì)量，既要保證其路用性能，又要最大限度地降低工程經(jīng)濟(jì)成本。

2.1原材料選定及檢驗(yàn)

（1）粗、細(xì)集料規(guī)格

水泥面板破碎再生料粒徑10～30（mm）、 10～20（mm）、石屑；再生碎石集料壓碎值為23.8%，石屑中＜0.5mm的粒料液限為13.9%，塑性指數(shù)為2.1；含泥量：10～30（mm）為0.6%，石屑（mm）為3.1%。

（2）水泥

本工程采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)42.5MPa，其余各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足有關(guān)規(guī)范和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求。

（3）水

采用符合現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749）的水源作為本工程材料拌合和養(yǎng)生用水。

2.2混合料組成設(shè)計(jì)

（1）礦料級(jí)配

礦料級(jí)配見表1所示。

表1 基層礦料級(jí)配

通過以上集料級(jí)配計(jì)算結(jié)果，表明上述礦料篩分結(jié)果均滿足《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-2015)對(duì)于水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配范圍要求，由此可以推斷，通過調(diào)配幾種不同規(guī)格的集中破碎生產(chǎn)的再生集料完全滿足水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配要求。

（2）確定水泥劑量

再生水泥穩(wěn)定碎石路面基層7天無側(cè)限飽水抗壓強(qiáng)度，設(shè)計(jì)要求不小于5.0MPa，根據(jù)以往試驗(yàn)和實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，按水泥劑量3.0%、4.0%、4.5%、5.0%、6.0%五種比例配制混合料，即水泥：集料3.0:100；4.0:100；4.5:100；5.0:100；6.0:100。

（3）確定最大干密度和最佳含水量（擊實(shí)試驗(yàn)）

對(duì)上述配比的混合料分別按五種不同的含水量做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，不同水泥劑量的再生水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度和最佳含水量通過計(jì)算確定。

（4）制備試件

根據(jù)步驟（3）確定的最大干密度和最佳含水量，制備再生水泥穩(wěn)定碎石試件。每一個(gè)水泥劑量的水泥穩(wěn)定再生集料混合料制備9個(gè)試件，工地壓實(shí)度按98%控制。

（5）7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

所有試件經(jīng)6d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生，1d浸水，按規(guī)定方法測(cè)得7d飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，并進(jìn)行了在延時(shí)兩小時(shí)情況下強(qiáng)度和干密度損失的試驗(yàn)，結(jié)果表明所有試件均滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3確定目標(biāo)配合比

試驗(yàn)室目標(biāo)配合比綜合確定為：

基層：10~30mm碎石:10～20mm碎石:石屑:水泥劑量=10:45:45:4.5%，水穩(wěn)再生集料的最佳含水量為8.9%，最大干密度為2.215g/cm3，施工壓實(shí)度按98%控制。

2.4確定生產(chǎn)配合比

依據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-2015)，并監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)情況變化，靈活對(duì)試驗(yàn)室確定的配合比適當(dāng)作出調(diào)整，本工程所有水穩(wěn)集料皆采用集中廠拌法施工，水泥劑量增加0.5%。根據(jù)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，混合料屬于粗粒土，本次生產(chǎn)含水量較試驗(yàn)最佳含水量增大0.5%，最后得到的生產(chǎn)配合比為：

基層：10~30mm碎石:10～20mm碎石:石屑:水泥劑量=10:45:45:5.0%，混合料最佳含水量9.4%，最大干密度為2.215g/cm3，施工壓實(shí)度按98%控制。

3.再生水穩(wěn)基層施工技術(shù)

（1）下承層準(zhǔn)備

基層施工前先按規(guī)定檢查路床頂面標(biāo)高，并對(duì)路床表面污染物清除干凈。為保證再生集料水穩(wěn)層的養(yǎng)生質(zhì)量，攤鋪前需對(duì)路床灑適量的水以保持其濕潤(rùn)狀態(tài)，但路床表面不得有可見積水。

（2）施工放樣

每隔10m設(shè)一中線樁，然后在兩側(cè)距路中線外與硬路肩邊緣外40cm對(duì)應(yīng)處測(cè)設(shè)標(biāo)線樁。本工程控制松鋪厚度系數(shù)設(shè)定為1.30。必須逐點(diǎn)高程進(jìn)行控制，攤鋪機(jī)攤鋪行走基準(zhǔn)線以掛于牢固固定的鐵桿樁上的鋼絲線確定。

（3）拌和

本項(xiàng)目為一級(jí)公路，水泥穩(wěn)定混合料必須采用廠拌設(shè)備集中拌和。施工前務(wù)必調(diào)試拌和設(shè)備，若關(guān)鍵指標(biāo)有誤差，調(diào)整試拌直到混合料的級(jí)配、含水量及水泥劑量均符合要求為止。

（4）運(yùn)輸和攤鋪

為保證施工的連續(xù)性，運(yùn)輸能力必須有所富余，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，采用12臺(tái)自卸汽車將混合料不間斷定運(yùn)送到攤鋪現(xiàn)場(chǎng)。

（5）碾壓

攤鋪完成50~60m后即可進(jìn)行碾壓，碾壓直線段時(shí)，由兩側(cè)向中線碾壓，而曲線超高段則由低處向高處碾壓。壓路機(jī)噸位先輕后重，速度先慢后快、先靜壓后振動(dòng)。碾壓過程中，如遇高溫天氣時(shí)應(yīng)補(bǔ)灑少量水。發(fā)生“彈簧”、松散、擁包等現(xiàn)象，及時(shí)人工鏟除并換填新混合料。

對(duì)壓路機(jī)的碾壓要求：壓路機(jī)必須直進(jìn)直退的行走；換行碾壓時(shí)鋼輪重疊1/2輪寬。碾壓過程中不得調(diào)頭、急轉(zhuǎn)彎或急剎車。所有碾壓遍數(shù)不得在一個(gè)碾壓行上完成。

（6）接頭處理

施工接頭端部采用人工垂直切齊。若有通行需要，可在切口處回填廢料并適當(dāng)壓實(shí)。

（7）檢查驗(yàn)收

嚴(yán)格對(duì)碾壓完成后的水泥穩(wěn)定再生集料各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

（8）養(yǎng)生

采用人工覆蓋薄膜對(duì)驗(yàn)收的基層頂面進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生期為7天，灑水次數(shù)和灑水量視天氣條件而定。養(yǎng)生期間，封閉除灑水車外的一切交通。

4.存在問題及建議

1、由于各項(xiàng)工程實(shí)施的地點(diǎn)和時(shí)間有較大差距，廢舊水泥混凝土再生應(yīng)用的規(guī)模通常不大。政府相關(guān)部門應(yīng)制定積極的扶持政策，以促進(jìn)科研成果的推廣和擴(kuò)大再生集料生產(chǎn)應(yīng)用的規(guī)模，使得廢舊混凝土的再生利用順利向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

2、道路工程中所使用的再生集料一般來源于舊水泥路面，歷史原因的問題，使得再生集料的質(zhì)量變異性較大，對(duì)其再生利用增加不少難度。廢舊混凝土再生利用將是社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)當(dāng)下水泥混凝土產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量管理，大大有利于今后水泥混凝土再生利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求。

[1]《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-2015)[S],北京:人民交通出版社.

[2]《公路水泥混凝土路面再生利用技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F31-2014) [S],北京:人民交通出版社.

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