水泥稳定就地冷再生工艺在公路养护中的实践研究

水泥稳定就地冷再生工艺在公路养护中的实践研究PAGE1-水泥稳定就地冷再生工艺在公路养护中的应用研究摘要：本文是笔者结合实际工程，通过介绍就地冷再生工艺技术及应用检测结果，阐明了就地冷再生具体施工工艺的应用情况，并指出冷再生技术的优点：可充分利用原路铣刨的废弃料，同时又节约了大量建筑材料；避免废弃料占地，有利于保护生态环境；既节约了资源，又减少了投资，降低了成本，符合持续发展的要求；在公路养护领域具有广阔的应用前景。关键词：水泥稳定；就地冷再生；基层；工艺应用1前言国家实施通县油路、县际油路、通乡油路以及西部大开发、扩大内需等政策后，加大了基础设施的投入资金，公路管养事业迅猛发展，同时原有道路路面的大中修及改建工程比例不断扩大。沥青混凝土路面一般根据设计年限每隔10～15年，就需要翻修一次，如今，早期修建的高等级路面已经或即将进入维修或改建期，大量翻挖、铣刨的沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面是资源的极大浪费。目前，沥青路面基层结构基本上都是采用水泥稳定集料等半刚性基层，在重载作用下基层很多已出现开裂、破碎等破坏，在路面维修、改造时需要一并予以处理。沥青路面改造或养护如继续采用传统方式，不仅增加了重修路面所需的沥青和砂石材料，易造成环境污染，而且随着基层的加铺，不断提高的路面标高使路面宽度变得越来越窄，周边与之搭接的道路高度也随之提高，使得沿线村庄排水问题难于解决。如果采用冷再生技术，将沥青面层和基层旧料加以再生利用，不仅可以节约大量的筑路材料，充分利用旧路材料，恢复和提高旧路强度，还有利于节约能源，避免环境污染，降低工程造价。因此，旧沥青路面材料的再生利用就成为构建节约型社会、环保社会、绿色社会的重要课题。笔者根据宜良至狗街公路路面大修工程实施的“就地冷再生基层科技示范路”试验段施工检测资料及从事设计工作所得经验，简单阐明沥青路面水泥稳定就地冷再生工艺技术的应用知识。2水泥稳定就地冷再生概念2.1就地冷再生定义水泥稳定就地冷再生，就是在经再生机（或铣刨机）按规定的深度、行进速度和转子速度进行铣刨后得到的具有一定级配的水稳混合料（必要时加入一定比例的新料）中，加入一定剂量的水泥，在最佳含水量状态下拌和形成再生混合料，通过整形、碾压、养生形成符合设计要求的道路基层或底基层的工艺技术。就该技术材料形成的工艺要求来讲，与其他传统再生技术过程是近似的，都需要经过回收、破碎，要有一定的级配，并加入适量的稳定剂（水泥、沥青等），在常温情况下重新拌和，形成具有一定路用性能的再生混合料。但在施工工艺方面却有较大的区别，就地冷再生是基于特别的施工机械及组合，在旧路再生现场集铣刨、破碎、掺配、拌和、摊铺、整平、压实等工序于一体的工艺方式，整个过程一气呵成，工序上节约了时间，提高了再生效益。2.2施工工艺水泥稳定就地冷再生的工艺流程：施工放样→原道路特殊处治→准备新加石料（若需要）→再生机组就位→摆放及撒布水泥→冷再生机铣刨及拌合→碾压整形→接缝及掉头处的处理→养生。水泥稳定就地冷再生的施工工艺流程宜按上述顺序进行。3水泥稳定就地冷再生工艺应用结果分析3.1工程气候条件宜良县宜狗公路路面大修工程地处低纬高原，属亚热带季风气候区，日照充足，气温、土温变幅不大，年平均温度16.3℃，最冷月平均温度8.1℃，最热月平均温度21.8℃；年平均日照2177.3小时，年平均降雨量912.2毫米3.2旧路状况调查旧沥青路面的弯沉值对试验路段的冷再生设计影响至关重要,在试验段开始铺筑前,先对原有沥青路面的弯沉进行了检测。根据实测值计算代表弯沉。对原路结构和材料进行调查，结果表明土基顶面结构层厚度约30cm，在长期交通荷载作用下已经松散，因此，在结构设计时近似认为该层为级配碎石。根据各路段的代表弯沉值反算土基顶面回弹模量。在结构设计过程中，认为30cm结构层的模量从上而下为线性变化，再生层设计厚度为20cm，采用内插法计算20cm层底部模量。计算结果见表3.1所示。表3.1原路段代表弯沉值及回弹模量路段桩号代表弯沉（0.01mm）旧路面顶当量回弹模量（MPa）土基顶面回弹模量（MPa）20cm层底回弹模量（MPa）K0+000～K1+000156.4598.532348.18K1+000～K2+000135.63120.923261.64(2)人工摆放和撒布水泥,应根据水泥剂量,计算每平方米水泥稳定层需要的水泥用量,并确定水泥摆放的纵横间距。①若使用水泥稀浆车,应计算水泥浆的喷入量，且实际的水泥剂量应多O～0.5%；②采用工地人工撤布水泥,实际的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5～1.0%；③水泥的最小剂量应不低于4%。(3)宜良至狗街路面大修科技试验示范路水泥就地冷再生基层采用上述第一种水泥添加方式：①水泥剂量按4%添加,根据计算出的每袋水泥的纵横间距（2.5m×0.8m）,在已铺筑好细砂的路面上做好安放标记。②3.5若需要添加新集料,应根据室内设计结果和原道路再生深度范围内的平均密度,计算每平米新料的添加量。根据每车料的质量或体积,计算每车料的堆放距离,将新加料均匀地撤布在旧路面上,并检查新加料撤布是否均匀。本项目在施工过程中，为增加铣刨料中细料的不足，利用摊铺机在原路面表面摊铺了一层5cm的细砂。3.5(l)冷再生机推动水车在原路面上行进。(2)再生机后有专人跟随,随时检查再生深度、水泥含量和含水量,并配合再生机操作员进行调整。(3)每刀再生结束后,检查铣刨毂的刀架、刀头,发现损坏立即更换。就地在生机的铣刨深度为22cm～26cm,行驶速度为5m/min,铣刨毂的转速为150r/min,加水量为3.3.5根据试验路得到的结果,确定碾压工艺组合为:YZ12静压1遍,振压8遍(YZ12振压6遍,XSM220振压2遍)。(1)在再生机后紧跟一台YZ12型单钢轮振动压路进行初压,先静压一遍后采用高幅低频进行压实,然后采用XSM220型单钢轮压路机再振压两遍。钢轮压路机的工作速度为2.36km/h(2)在初压完成后,用人工找平的办法找平。(3)整形后,立即用22T单钢轮压路机先以高幅低频振动模式后以低频高幅模式进行压实。直线和不设超高的平曲线段,由路肩向路中心碾压时重叠1/2轮宽,后轮必须超过两段的接缝处,后轮压完路面全宽时,即为一遍。(4)严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车,保证再生层表面不受破坏。(5)碾压过程中,再生层的表面应始终保持湿润,如水分蒸发过快,及时补洒少量的水分。(6)碾压过程中,如有"弹簧"、松散、起皮等现象,及时翻开重新拌和。每一段碾压完成并经压实度检查合格后,立即开始养生。3.6应用结果分析3.6水泥就地冷再生基层施工过程中级配筛分抽检按《公路沥青路面再生技术规范》进行。抽检情况如表3.4所示。表3.4级配筛分部分抽检情况筛孔尺寸通过方孔筛的百分率（%）37.526.5199.54.752.361.180.60.075取样品110096.991.674.252.534.322.415.92.4取样品210010091.467.344.126.517.112.41.5取样品310093.285.768.049.227.718.112.53.4取样品496.482.785.475.570.652.334.124.33.6取样品510010099.285.064.643.929.521.03.4规范级配范围90～10066～10054～10039～10028～8420～7014～578～470～30从表3.4可以看出,水泥就地冷再生施工过程中的级配控制良好,基本上是围绕设计级配在一个合理的范围内波动,这也确保了该冷再生混合料的良好性能。3.压实度是水泥冷再生基层的一项关键控制指标。现场勘查发现,路面在铣刨时增加了细料,因此对其最大干密度和最佳含水量重新进行了测定（现场取样击实)。经校核后的最大干密度为2.339g/cm施工过程中采用灌砂法实时检测压实度,抽检情况如表3.5所示。表3.5压实度抽检部分情况取样桩号含水量（%）干密度（g/cm3）压实度（%）取样桩号含水量（%）干密度（g/cm3）压实度（%）K1+2204.12.30699K3+9203.82.28298K1+3404.32.09891K4+2003.22.29298K1+4803.92.24396K4+5603.62.27697K1+5603.92.16893K4+6803.52.29698K2+3.62.30499K5+2603.62.22495K2+3.22.23395K5+3002.92.25696K2+782.62.20794K5+3603.82.31099K2+903.52.28398K5+5703.92.18794K3+0203.82.22095K5+7003.22.30899K3+3053.42.21395K5+9605.02.18193K3+4603.92.13892K6+0002.92.3461003.6.3施工过程中水泥冷再生基层7天无侧限抗压强度按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中T0805-94的方法进行。抽检情况见表3.6所示。表3.6基层7天无侧限抗压强度抽检部分情况施工桩号制件个数偏差系数Cv(%)平均抗压强度(MPa）代表值（MPa）Rc-1.282SK0+000～K1+16066.03.192.95K3+160～K4+005615.33.432.76K4+560～K5+580911.73.342.843.6施工过程中水泥就地冷再生基层钻芯试验抽检情况：共钻芯8个点位，芯样密实，孔壁光滑，芯样长度符合设计要求。3.6所有路段养生结束后，用5.4m贝克曼梁弯沉仪测定路面的弯沉情况见表3.7，弯沉检测情况符合设计要求。表3.7弯沉检测部分情况路段桩号测点数平均值（0.01mm）均方差（0.01mm）代表弯沉（0.01mm）K0+000～K1+00010024.0718.3951.66K1+000～K2+00010030.4810.7146.55K2+000～K3+00010025.6812.4144.29K3+000～K4+00010027.6911.5845.06K4+000～K5+00010025.729.9640.66K5+000～K6+00010027.849.2841.764水泥稳定就地冷再生实践总结4.1工艺应用优势（1）充分利用原路面铣刨的废弃料，避免废弃料占地，有利于保护生态环境；同时又节约了大量建筑材料，既节约了资源，又减少了投资，降低了成本。

（2）旧路上加铺基层是公路养护传统的处理方式，这导致不断提高的路面标高使路面宽度变得越来越窄，且周边与之搭接的道路高度也随之提高，给沿线村庄出行及排水带来难于解决的问题。就地冷再生技术的应用较大程度的避免了上述现象的发生。

（3）就地冷再生技术施工工艺简单，施工进度快，开放交通早，保证道路的畅通；再生后可以明显提高路面基层的强度，改善路面使用性能，使投资效益得以充分发挥。（4）使用该技术可减轻对环境的污染，减少能源的消耗。4.2工艺存在的问题

（1）不合格的材料无法剔除，难以控制再生材料的质量；原老路基层旧有材料含泥量高，吸水率高，液塑限指标超标，材料不能满足规范的要求。但由于采用就地再生工艺，将无法对不合格的材料进行控制。（2）混合料级配不易控制；就地再生的集料的级配完全依赖于原有材料的状况，受再生机行进速度的影响较大。再生后的级配很难控制。（3）施工后平整度不好，横向接缝多；就地再生机是以铣削拌和为主的机械，再生摊铺完成后的松铺材料被再生机械碾压过的路面较为紧密，其他部位较为松散，导致施工后的平整度较差。（4）水稳层施工延迟时间长，导致水稳层施工的延迟时间过长，水稳层的强度损失较大。（5）水泥分布不均匀，就地再生过程中，水泥的添加是通过人工表面撒布，由再生机的铣刨鼓拌和完成，受铣刨鼓本身的功能和再生速度的影响，水泥分布不均匀。表现为下面多，上面少，中间多，两边少，局部质量无法保证。（6）由于受碾压厚度、级配不稳定等因素的影响不能获得较高的压实度；再生厚度受所施工原结构层强度的影响严重，甚至存在由于原基层强度较高，无法施工的情况。随着云南高等级沥青路面维修养护量的不断增加，水泥稳定就地冷再生技术的理论研究有必要