水泥穩(wěn)定就地冷再生工藝在公路養(yǎng)護(hù)中的實(shí)踐研究

水泥穩(wěn)定就地冷再生工藝在公路養(yǎng)護(hù)中的實(shí)踐研究PAGE1-水泥穩(wěn)定就地冷再生工藝在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究摘要：本文是筆者結(jié)合實(shí)際工程，通過(guò)介紹就地冷再生工藝技術(shù)及應(yīng)用檢測(cè)結(jié)果，闡明了就地冷再生具體施工工藝的應(yīng)用情況，并指出冷再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：可充分利用原路銑刨的廢棄料，同時(shí)又節(jié)約了大量建筑材料；避免廢棄料占地，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境；既節(jié)約了資源，又減少了投資，降低了成本，符合持續(xù)發(fā)展的要求；在公路養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定；就地冷再生；基層；工藝應(yīng)用1前言國(guó)家實(shí)施通縣油路、縣際油路、通鄉(xiāng)油路以及西部大開(kāi)發(fā)、擴(kuò)大內(nèi)需等政策后，加大了基礎(chǔ)設(shè)施的投入資金，公路管養(yǎng)事業(yè)迅猛發(fā)展，同時(shí)原有道路路面的大中修及改建工程比例不斷擴(kuò)大。瀝青混凝土路面一般根據(jù)設(shè)計(jì)年限每隔10～15年，就需要翻修一次，如今，早期修建的高等級(jí)路面已經(jīng)或即將進(jìn)入維修或改建期，大量翻挖、銑刨的瀝青混合料被廢棄，一方面造成環(huán)境污染，另一方面是資源的極大浪費(fèi)。目前，瀝青路面基層結(jié)構(gòu)基本上都是采用水泥穩(wěn)定集料等半剛性基層，在重載作用下基層很多已出現(xiàn)開(kāi)裂、破碎等破壞，在路面維修、改造時(shí)需要一并予以處理。瀝青路面改造或養(yǎng)護(hù)如繼續(xù)采用傳統(tǒng)方式，不僅增加了重修路面所需的瀝青和砂石材料，易造成環(huán)境污染，而且隨著基層的加鋪，不斷提高的路面標(biāo)高使路面寬度變得越來(lái)越窄，周邊與之搭接的道路高度也隨之提高，使得沿線(xiàn)村莊排水問(wèn)題難于解決。如果采用冷再生技術(shù)，將瀝青面層和基層舊料加以再生利用，不僅可以節(jié)約大量的筑路材料，充分利用舊路材料，恢復(fù)和提高舊路強(qiáng)度，還有利于節(jié)約能源，避免環(huán)境污染，降低工程造價(jià)。因此，舊瀝青路面材料的再生利用就成為構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)、環(huán)保社會(huì)、綠色社會(huì)的重要課題。筆者根據(jù)宜良至狗街公路路面大修工程實(shí)施的“就地冷再生基層科技示范路”試驗(yàn)段施工檢測(cè)資料及從事設(shè)計(jì)工作所得經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單闡明瀝青路面水泥穩(wěn)定就地冷再生工藝技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)。2水泥穩(wěn)定就地冷再生概念2.1就地冷再生定義水泥穩(wěn)定就地冷再生，就是在經(jīng)再生機(jī)（或銑刨機(jī)）按規(guī)定的深度、行進(jìn)速度和轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行銑刨后得到的具有一定級(jí)配的水穩(wěn)混合料（必要時(shí)加入一定比例的新料）中，加入一定劑量的水泥，在最佳含水量狀態(tài)下拌和形成再生混合料，通過(guò)整形、碾壓、養(yǎng)生形成符合設(shè)計(jì)要求的道路基層或底基層的工藝技術(shù)。就該技術(shù)材料形成的工藝要求來(lái)講，與其他傳統(tǒng)再生技術(shù)過(guò)程是近似的，都需要經(jīng)過(guò)回收、破碎，要有一定的級(jí)配，并加入適量的穩(wěn)定劑（水泥、瀝青等），在常溫情況下重新拌和，形成具有一定路用性能的再生混合料。但在施工工藝方面卻有較大的區(qū)別，就地冷再生是基于特別的施工機(jī)械及組合，在舊路再生現(xiàn)場(chǎng)集銑刨、破碎、摻配、拌和、攤鋪、整平、壓實(shí)等工序于一體的工藝方式，整個(gè)過(guò)程一氣呵成，工序上節(jié)約了時(shí)間，提高了再生效益。2.2施工工藝水泥穩(wěn)定就地冷再生的工藝流程：施工放樣→原道路特殊處治→準(zhǔn)備新加石料（若需要）→再生機(jī)組就位→擺放及撒布水泥→冷再生機(jī)銑刨及拌合→碾壓整形→接縫及掉頭處的處理→養(yǎng)生。水泥穩(wěn)定就地冷再生的施工工藝流程宜按上述順序進(jìn)行。3水泥穩(wěn)定就地冷再生工藝應(yīng)用結(jié)果分析3.1工程氣候條件宜良縣宜狗公路路面大修工程地處低緯高原，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，日照充足，氣溫、土溫變幅不大，年平均溫度16.3℃，最冷月平均溫度8.1℃，最熱月平均溫度21.8℃；年平均日照2177.3小時(shí)，年平均降雨量912.2毫米3.2舊路狀況調(diào)查舊瀝青路面的彎沉值對(duì)試驗(yàn)路段的冷再生設(shè)計(jì)影響至關(guān)重要,在試驗(yàn)段開(kāi)始鋪筑前,先對(duì)原有瀝青路面的彎沉進(jìn)行了檢測(cè)。根據(jù)實(shí)測(cè)值計(jì)算代表彎沉。對(duì)原路結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明土基頂面結(jié)構(gòu)層厚度約30cm，在長(zhǎng)期交通荷載作用下已經(jīng)松散，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)近似認(rèn)為該層為級(jí)配碎石。根據(jù)各路段的代表彎沉值反算土基頂面回彈模量。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，認(rèn)為30cm結(jié)構(gòu)層的模量從上而下為線(xiàn)性變化，再生層設(shè)計(jì)厚度為20cm，采用內(nèi)插法計(jì)算20cm層底部模量。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.1所示。表3.1原路段代表彎沉值及回彈模量路段樁號(hào)代表彎沉（0.01mm）舊路面頂當(dāng)量回彈模量（MPa）土基頂面回彈模量（MPa）20cm層底回彈模量（MPa）K0+000～K1+000156.4598.532348.18K1+000～K2+000135.63120.923261.64(2)人工擺放和撒布水泥,應(yīng)根據(jù)水泥劑量,計(jì)算每平方米水泥穩(wěn)定層需要的水泥用量,并確定水泥擺放的縱橫間距。①若使用水泥稀漿車(chē),應(yīng)計(jì)算水泥漿的噴入量，且實(shí)際的水泥劑量應(yīng)多O～0.5%；②采用工地人工撤布水泥,實(shí)際的水泥劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量多0.5～1.0%；③水泥的最小劑量應(yīng)不低于4%。(3)宜良至狗街路面大修科技試驗(yàn)示范路水泥就地冷再生基層采用上述第一種水泥添加方式：①水泥劑量按4%添加,根據(jù)計(jì)算出的每袋水泥的縱橫間距（2.5m×0.8m）,在已鋪筑好細(xì)砂的路面上做好安放標(biāo)記。②3.5若需要添加新集料,應(yīng)根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)結(jié)果和原道路再生深度范圍內(nèi)的平均密度,計(jì)算每平米新料的添加量。根據(jù)每車(chē)料的質(zhì)量或體積,計(jì)算每車(chē)料的堆放距離,將新加料均勻地撤布在舊路面上,并檢查新加料撤布是否均勻。本項(xiàng)目在施工過(guò)程中，為增加銑刨料中細(xì)料的不足，利用攤鋪機(jī)在原路面表面攤鋪了一層5cm的細(xì)砂。3.5(l)冷再生機(jī)推動(dòng)水車(chē)在原路面上行進(jìn)。(2)再生機(jī)后有專(zhuān)人跟隨,隨時(shí)檢查再生深度、水泥含量和含水量,并配合再生機(jī)操作員進(jìn)行調(diào)整。(3)每刀再生結(jié)束后,檢查銑刨轂的刀架、刀頭,發(fā)現(xiàn)損壞立即更換。就地在生機(jī)的銑刨深度為22cm～26cm,行駛速度為5m/min,銑刨轂的轉(zhuǎn)速為150r/min,加水量為3.3.5根據(jù)試驗(yàn)路得到的結(jié)果,確定碾壓工藝組合為:YZ12靜壓1遍,振壓8遍(YZ12振壓6遍,XSM220振壓2遍)。(1)在再生機(jī)后緊跟一臺(tái)YZ12型單鋼輪振動(dòng)壓路進(jìn)行初壓,先靜壓一遍后采用高幅低頻進(jìn)行壓實(shí),然后采用XSM220型單鋼輪壓路機(jī)再振壓兩遍。鋼輪壓路機(jī)的工作速度為2.36km/h(2)在初壓完成后,用人工找平的辦法找平。(3)整形后,立即用22T單鋼輪壓路機(jī)先以高幅低頻振動(dòng)模式后以低頻高幅模式進(jìn)行壓實(shí)。直線(xiàn)和不設(shè)超高的平曲線(xiàn)段,由路肩向路中心碾壓時(shí)重疊1/2輪寬,后輪必須超過(guò)兩段的接縫處,后輪壓完路面全寬時(shí),即為一遍。(4)嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車(chē),保證再生層表面不受破壞。(5)碾壓過(guò)程中,再生層的表面應(yīng)始終保持濕潤(rùn),如水分蒸發(fā)過(guò)快,及時(shí)補(bǔ)灑少量的水分。(6)碾壓過(guò)程中,如有"彈簧"、松散、起皮等現(xiàn)象,及時(shí)翻開(kāi)重新拌和。每一段碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后,立即開(kāi)始養(yǎng)生。3.6應(yīng)用結(jié)果分析3.6水泥就地冷再生基層施工過(guò)程中級(jí)配篩分抽檢按《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行。抽檢情況如表3.4所示。表3.4級(jí)配篩分部分抽檢情況篩孔尺寸通過(guò)方孔篩的百分率（%）37.526.5199.54.752.361.180.60.075取樣品110096.991.674.252.534.322.415.92.4取樣品210010091.467.344.126.517.112.41.5取樣品310093.285.768.049.227.718.112.53.4取樣品496.482.785.475.570.652.334.124.33.6取樣品510010099.285.064.643.929.521.03.4規(guī)范級(jí)配范圍90～10066～10054～10039～10028～8420～7014～578～470～30從表3.4可以看出,水泥就地冷再生施工過(guò)程中的級(jí)配控制良好,基本上是圍繞設(shè)計(jì)級(jí)配在一個(gè)合理的范圍內(nèi)波動(dòng),這也確保了該冷再生混合料的良好性能。3.壓實(shí)度是水泥冷再生基層的一項(xiàng)關(guān)鍵控制指標(biāo)?，F(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn),路面在銑刨時(shí)增加了細(xì)料,因此對(duì)其最大干密度和最佳含水量重新進(jìn)行了測(cè)定（現(xiàn)場(chǎng)取樣擊實(shí))。經(jīng)校核后的最大干密度為2.339g/cm施工過(guò)程中采用灌砂法實(shí)時(shí)檢測(cè)壓實(shí)度,抽檢情況如表3.5所示。表3.5壓實(shí)度抽檢部分情況取樣樁號(hào)含水量（%）干密度（g/cm3）壓實(shí)度（%）取樣樁號(hào)含水量（%）干密度（g/cm3）壓實(shí)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施工過(guò)程中水泥冷再生基層7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度按《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》中T0805-94的方法進(jìn)行。抽檢情況見(jiàn)表3.6所示。表3.6基層7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度抽檢部分情況施工樁號(hào)制件個(gè)數(shù)偏差系數(shù)Cv(%)平均抗壓強(qiáng)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施工過(guò)程中水泥就地冷再生基層鉆芯試驗(yàn)抽檢情況：共鉆芯8個(gè)點(diǎn)位，芯樣密實(shí)，孔壁光滑，芯樣長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求。3.6所有路段養(yǎng)生結(jié)束后，用5.4m貝克曼梁彎沉儀測(cè)定路面的彎沉情況見(jiàn)表3.7，彎沉檢測(cè)情況符合設(shè)計(jì)要求。表3.7彎沉檢測(cè)部分情況路段樁號(hào)測(cè)點(diǎn)數(shù)平均值（0.01mm）均方差（0.01mm）代表彎沉（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水泥穩(wěn)定就地冷再生實(shí)踐總結(jié)4.1工藝應(yīng)用優(yōu)勢(shì)（1）充分利用原路面銑刨的廢棄料，避免廢棄料占地，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境；同時(shí)又節(jié)約了大量建筑材料，既節(jié)約了資源，又減少了投資，降低了成本。

（2）舊路上加鋪基層是公路養(yǎng)護(hù)傳統(tǒng)的處理方式，這導(dǎo)致不斷提高的路面標(biāo)高使路面寬度變得越來(lái)越窄，且周邊與之搭接的道路高度也隨之提高，給沿線(xiàn)村莊出行及排水帶來(lái)難于解決的問(wèn)題。就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用較大程度的避免了上述現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）就地冷再生技術(shù)施工工藝簡(jiǎn)單，施工進(jìn)度快，開(kāi)放交通早，保證道路的暢通；再生后可以明顯提高路面基層的強(qiáng)度，改善路面使用性能，使投資效益得以充分發(fā)揮。（4）使用該技術(shù)可減輕對(duì)環(huán)境的污染，減少能源的消耗。4.2工藝存在的問(wèn)題

（1）不合格的材料無(wú)法剔除，難以控制再生材料的質(zhì)量；原老路基層舊有材料含泥量高，吸水率高，液塑限指標(biāo)超標(biāo)，材料不能滿(mǎn)足規(guī)范的要求。但由于采用就地再生工藝，將無(wú)法對(duì)不合格的材料進(jìn)行控制。（2）混合料級(jí)配不易控制；就地再生的集料的級(jí)配完全依賴(lài)于原有材料的狀況，受再生機(jī)行進(jìn)速度的影響較大。再生后的級(jí)配很難控制。（3）施工后平整度不好，橫向接縫多；就地再生機(jī)是以銑削拌和為主的機(jī)械，再生攤鋪完成后的松鋪材料被再生機(jī)械碾壓過(guò)的路面較為緊密，其他部位較為松散，導(dǎo)致施工后的平整度較差。（4）水穩(wěn)層施工延遲時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致水穩(wěn)層施工的延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水穩(wěn)層的強(qiáng)度損失較大。（5）水泥分布不均勻，就地再生過(guò)程中，水泥的添加是通過(guò)人工表面撒布，由再生機(jī)的銑刨鼓拌和完成，受銑刨鼓本身的功能和再生速度的影響，水泥分布不均勻。表現(xiàn)為下面多，上面少，中間多，兩邊少，局部質(zhì)量無(wú)法保證。（6）由于受碾壓厚度、級(jí)配不穩(wěn)定等因素的影響不能獲得較高的壓實(shí)度；再生厚度受所施工原結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度的影響嚴(yán)重，甚至存在由于原基層強(qiáng)度較高，無(wú)法施工的情況。隨著云南高等級(jí)瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)量的不斷增加，水泥穩(wěn)定就地冷再生技術(shù)的理論研究有必要