公路路面水泥稳定就地冷再生关键技术与工程应用研究

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　　摘 要：为研究公路路面水泥稳定就地冷再生关键技术与工程应用，本文介绍了旧路材料的检测和处理、冷再生铣刨与拌合、摊铺碾压的施工环节，并通过实体工程验证了水泥稳定基层冷再生技术的控制效果。
　　关键词：道路工程;冷再生技术;压实度;无侧限抗压强度;水泥稳定基层
　　1 绪论
　　传统的道路改建和基层维修采用重新填筑的方式，需要消耗更多的材料，其废弃旧料的处理也一直是难题，丢弃旧料会占用土地、浪费资源、污染环境。[1]半刚性基层沥青道路的基层损坏实质是结构层整体性能丧失，砂石材料本身未产生损坏，因此可以通过再生技术使旧料恢复其性能。[2]但是冷再生的材料性能与新砂石材料性能存在差异，会造成再生材料实际性能不能满足路面结构性能要求。故本文从旧路材料的检测和处理、冷再生铣刨与拌合、摊铺碾压的施工环节进行关键技术进行探讨。
　　2 就地冷再生技术
　　2.1 原材料
　　（1）水泥。冷再生水泥稳定剂可选用普通硅酸盐水泥、矿渣灰质桂酸盐水泥和火山灰质桂酸盐水泥。实际使用时水泥与集料加水搅拌至碾压成型需要一段时间，因此采用的水泥应关注初凝与终凝时间，其间隔应为3.5～4h。所以应选用终凝较强的水泥，一方面能够保证在施工过程中水泥不会凝固，另一方面终凝时间较长的水泥能够较好的防治基层裂缝。
　　（2）旧路材料。旧路材料主要是旧沥青面层和旧半刚性基层铣刨破碎后的混合料，被作为冷再生的骨料及填充料，因此要进行级配检测和骨料压碎值等物理力学性能检测。为保证取样混合料的代表性，应在预定铣刨深度匀速铣刨2米以上的范围取料，并取整个路基断面，一般不少于100kg，路面结构和材料不同时应分别取样。
　　（3）级配设计。旧路材料由于原有水泥或沥青将细料黏附在粗料表面，铣刨破碎后的混合料一般细料含量较少，<0.3mm的细料需要额外添加。高速公路和一级公路基层宜用1号级配范围，底基层宜用2号级配范围，3号级配范围适用于二级及二级以下公路。若旧路材料的级配不符，则需添加新的矿料。
　　（4）最佳水泥用量。冷再生中水泥最佳用量和新铺水稳基层的最佳水泥用量确定方法相同，通过击实试验确定最大干密度和最佳含水量，并结合目标压实度做无侧限抗压强度试验，优化出经济的水泥最佳用量。铣刨拌合前在旧路基层表面画1m×1m的方格，在方格内依据铣刨深度计算旧料总量，并推算出每个方格内需布置的水泥量。
　　2.2 冷再生机铣刨与拌合
　　冷再生机组速度应根据再生深度调整，网裂等病害严重地段应慢速，保证铣刨后料的级配波动范围不大。再生机组后需要专人检查含水量和再生深度，并清理混合料中的杂质和铣刨起始位置的余料。含水量控制在最佳含水量的+2.0%，再生深度每隔30～50m根据道旁水平控制桩核查一次，再生深度控制在设计深度±1cm。多刀铣刨时应控制搭接宽度在20cm左右。一次铣刨拌合作业的长度宜150m～250m。
　　2.3 摊铺碾压
　　再生机组后应配备大吨位钢轮压路机静压一次，初压宜进行高幅低频强振碾压方式，压实遍数应满足2/3厚度内的压实度达到规定要求，压路机的工作速度不得超过3km/h。初压后应使用平地机整形，人工检测无明显的粗细料离析现象后，采用低幅高频弱振碾压方式复压4～6遍，前2次碾压速度宜17km/h，之后宜2.0～2.5km/h。终压应只用胶轮压路机碾压10遍。碾压过程中，如有松散、起皮等现象，应加适量的水泥重新拌和碾压。碾压作业横向接缝应预留5～8m加适量水泥与后一作业区重新拌和碾压，纵向接缝不宜斜接，应预留10～20cm加适量水泥与后一作业区重新拌和碾压。从开始铣刨拌合冷再生水泥稳定碎石起开始计时，应在4小时内完成终压。
　　3 工程实际
　　3.1 工程概况
　　某公路全长16.4km，部分路段的路基、路面均出现了严重病害和破损，已不能满足通行要求。综合考虑后，对全长7.6km的一处路段实施冷再生施工。原公路的路基宽度为12m，通过取芯调查了解到老路面沥青面层厚度为9～10cm，水泥稳定碎石基层厚度19.6～20.2cm，级配碎石底基层厚度为15cm。维修计划为：先铣刨原沥青面层10cm厚，然后采用就地冷再生机对20cm原水稳基层通过添加水泥进行现场再生，再生后压实厚度为22～24cm。
　　通过筛分结果显示旧路材料经破碎后基本满足级配范围要求，不用另行添加骨料，且物理和力学性能符合冷再生旧料要求。水泥选定PC32.5，初凝和终凝时间符合要求。
　　3.2 质量检测
　　（1）现场冷再生混合料各项性能。对现场的再生混合料实施含水量、水泥量、厚度、压实度的性能检测，通过在铣刨拌合阶段控制含水量比设计标准+2.0%，能基本控制竣工后水泥稳定基层含水率和水泥含量基本符合标准，但含水率标准差为137、水泥量标准差为0.84，表明各检测点较设计标准有一定幅度的偏差，这是因为就地冷再生使用的铣刨拌合机较厂拌机器生产的基层材料均匀性较差，但实际厚度和压实值等施工效果符合设计要求，质量达标。严格控制銑刨拌合机铣刨深度不超过设计深度±1cm，并在初压前进行一次静压，可有效控制再生层整体厚度的均匀性。
　　（2）无侧限抗压强度。水泥稳定冷再生材料实际属于水泥稳定类材料，《公路沥青路面施工技术规范》采用7d无侧限抗压强度检测水泥稳定类材料施工质量，故本工程7d后取芯进行无侧限抗压强度指标，本工程的冷再生水泥稳定基层7d无侧限抗压强度均能很好的达到设计标准;其标准差为0.25，表明7d无侧限抗压强度质量控制稳定。取芯结果中，取样厚度减去沥青面层10cm，基本达到再生水稳基层厚度，5组取样完整密实，说明碾压过程中对接缝、“弹簧”、松散、起皮等现象的碎石重新拌和碾压，能有效控制水泥稳定基层工后整体性。
　　4 结语
　　最终检验结果满足控制标准，并得出以下结论：
　　（1）铣刨拌合前对旧路基层画1m×1m的方格来控制单位面积内布置的水泥量，并在铣刨拌合阶段控制含水量比设计标准多出2.0%，能基本控制含水率和水泥含量基本符合设计要求。
　　（2）严格控制铣刨拌合机铣刨深度在设计深度±1cm范围内，并在初压前进行一次静压，可有效控制再生层整体厚度的均匀性。
　　（3）碾压过程中对横纵接缝、松散现象的碎石重新拌合碾压，能有效控制水泥稳定基层工后整体性。
　　参考文献：
　　[1]王晓刚，冯玮.水泥稳定碎石冷再生技术在路面维修中的应用[J].公路工程，2013，38（02）：44-46.
　　[2]马在宏，李豪，卢勇，刘爱华.水泥就地冷再生基层铣刨料性状特征和级配影响因素研究[J].中外公路，2018，38（02）：263-268.
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