水泥冷再生混合料性能研究

王海梁

中交路橋建設(shè)有限公司工程設(shè)計(jì)分公司（100012）

0 引言

在我國高等級(jí)瀝青路面中，半剛性基層瀝青路面占90%以上。由于半剛性基層材料自身存在缺陷，如容易發(fā)生干縮、抗沖刷能力差、材料致密不透水、層間結(jié)合不良等，使得半剛性基層瀝青路面裂縫、唧漿、泛漿等病害屢見不鮮。對(duì)于破壞的基層，一般采取在其上重新加鋪基層或挖掉原基層重新鋪筑基層的方法進(jìn)行修復(fù)，這兩種方法均造成了原路面基層材料的浪費(fèi)。在低等級(jí)道路的基層施工中采用水泥冷再生技術(shù)，可以使原路面材料得到合理利用，具有一定的發(fā)展前景。

水泥冷再生技術(shù)是指將舊路面材料（面層材料或面層和一部分基層材料）適當(dāng)加工后進(jìn)行重復(fù)利用，按比例加入一定量的添加劑（乳化瀝青、泡沫瀝青、水泥等），需要時(shí)加入部分新骨料，在自然環(huán)境下連續(xù)完成材料的銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型，重新形成結(jié)構(gòu)層的一種工藝方法。針對(duì)水泥冷再生混合料，路楊等[1]通過對(duì)舊路面狀況評(píng)價(jià)及交通量調(diào)查，確定了水泥就地冷再生混合料的再生厚度，并指出在原路面基層材料骨料偏少時(shí)，摻加規(guī)格為10～30 mm 的新料可有效提高再生混合料的強(qiáng)度。楊泉[2]以水泥冷再生粒料為對(duì)象，通過分析各種冷再生穩(wěn)定劑的特點(diǎn)和穩(wěn)定效果，確定舊瀝青路面材料再生方案，并在研究混合料強(qiáng)度形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，開展水泥冷再生粒料組成設(shè)計(jì)和路用性能研究。陳發(fā)東[3]采用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量、干縮應(yīng)變、溫縮系數(shù)綜合評(píng)價(jià)復(fù)合式再生基層水泥穩(wěn)定碎石混合料的強(qiáng)度特性與變形性能，通過凍融循環(huán)試驗(yàn)、控制應(yīng)力彎曲疲勞試驗(yàn)研究不同面層與基層再生料摻配比例下水泥冷再生混合料的水穩(wěn)定性與抗疲勞耐久性。

表1 舊料級(jí)配組成

文章首先對(duì)刨銑過的舊料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，分析舊料級(jí)配狀況；然后對(duì)不同水泥摻量下的水泥冷再生混合料進(jìn)行壓實(shí)性能研究；最后研究了不同摻量下水泥冷再生混合料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

1 銑刨舊料級(jí)配分析

對(duì)銑刨舊料進(jìn)行級(jí)配分析，可以為舊料的配合比設(shè)計(jì)提供參考，有助于控制冷再生混合料的質(zhì)量。舊料在（105±2） ℃的烘箱內(nèi)烘干 24 h 后進(jìn)行篩分試驗(yàn)，篩分結(jié)果見表1；水泥冷再生混合料的篩分損耗率見表2。

表2 舊料篩分損耗率

通過上述篩分結(jié)果可知，舊料級(jí)配除了篩孔尺寸為4.75 mm 的通過率在規(guī)范范圍以外，其他均滿足規(guī)范要求；篩孔尺寸為4.75 mm 的通過率大于規(guī)范上限，且4.75 mm 以下的篩孔尺寸的通過率均靠近規(guī)范上限，說明細(xì)料較多，舊料的整體強(qiáng)度偏低。

表3 重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

2 再生料重型擊實(shí)試驗(yàn)

重型擊實(shí)試驗(yàn)是研究無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料壓實(shí)性能最常用的方法，在我國已經(jīng)應(yīng)用多年。通過重型擊實(shí)試驗(yàn)來研究再生混合料的壓實(shí)性能，評(píng)價(jià)用重型擊實(shí)試驗(yàn)來確定再生混合料的最佳含水量與最大干密度的可行性。不同水泥摻量的冷再生混合料重型擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果見表3、試驗(yàn)曲線如圖1 所示。

圖1 （a）（b）（c）分別為水泥含量為4.5%、5.5%、6.5%的再生料擊實(shí)試驗(yàn)曲線

擊實(shí)試驗(yàn)原理是混合料干密度隨含水量的變化而變化的關(guān)系。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，4.5%水泥冷再生混合料的最佳含水率為5.9%，對(duì)應(yīng)的最大干密度為2.124 g/cm3；5.5%水泥冷再生混合料的最佳含水率為6.2%，對(duì)應(yīng)的最大干密度為2.105 g/cm3；6.5%水泥冷再生混合料的最佳含水率為6.4%，對(duì)應(yīng)的最大干密度為2.090 g/cm3。隨著水泥含量的增加，再生料的最佳含水率逐漸增大，最大干密度逐漸減小。

3 再生料強(qiáng)度試驗(yàn)

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是再生基層承受車輛荷載的基礎(chǔ)，其大小直接影響再生基層的路用性能。通過再生料強(qiáng)度試驗(yàn)，研究了不同水泥摻量條件下水泥冷再生混合料抗壓強(qiáng)度的變化，7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 再生料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著水泥摻量的增大，水泥冷再生瀝青混合料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度逐漸增大。水泥摻量為5.5%時(shí)，再生料的抗壓強(qiáng)度增長率為7.7%；水泥摻量為6.5%時(shí)，再生料的抗壓強(qiáng)度增長率達(dá)到11.9%。說明水泥摻量越高，再生混合料抗壓強(qiáng)度的敏感性越大。

4 結(jié)語

文章通過試驗(yàn)，在分析舊料級(jí)配狀況的基礎(chǔ)上，對(duì)不同水泥摻量下水泥冷再生混合料的壓實(shí)性能和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行研究，旨在為瀝青路面水泥冷再生混合料基層的設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。