水泥冷再生强度形成机理初探
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摘要：“冷再生”沥青路面在国外已经广泛应用于旧路维修改造中，路面再生可分为沥青再生和水泥再生。水泥再生底基层在公路改造工程中得到了广泛的应用并取得了良好的技术效果及经济效益，本文从试验角度，对冷再生（水泥再生）的强度形成机理等方面进行了初步的探索，供大家参考。
关键词：油膜铣刨 胶结体 再生
1冷再生的概念：冷再生基层是用大型的铣刨设备将旧沥青路面打碎，重新掺加部分集料和胶结材料，经碾压成型后形成新的板体做为路面的一部分。冷再生可分为沥青再生和水泥再生，掺加一定量的水泥，经适当的洒水、拌和、压实、养生后形成的近半刚性的板体结构层可做为底基层或基层。
2冷再生中的材料分析：
沥青砼结构层经打碎后，材料里含有碎石材料、由沥青粘结在一起的粉质材料及不明显存在的沥青。沥青砼结构层经打碎后细集料含量相对较少。在设计时，如果考虑铣到一定厚度的细质基层材料，其材料的级配情况将有很大的改变。
2.1理论分析：冷再生的强度主要来源于材料间的嵌挤和粘结作用。在一定的级配范围内,成型后的再生结构层,由粗骨料形成空间骨架，由细料逐级填充骨料间的空隙，形成密实结构。由此构成材料间的内摩擦力和一定的粘聚力。在掺加水泥材料后，水泥经水化、凝结后，把矿质材料粘结、裹覆在一起形成整体。虽然石料中有油膜的存在，但沥青对碱性材料有良好的粘附作用。水泥材料水化反应后呈碱性，并且分布于矿质材料之间。
2.2试验分析：试验分析的目的是通过试验及其试验结果来认识铣刨料填加水泥凝结材料后强度的形成机理，从而阐明在施工中冷再生的最佳配比和施工方法。试验方法通过成型强度试件完成，为了更清楚的认识铣刨料经过水泥稳定后的强度形成过程，试验中用水泥稳定碎石集料与其进行对比试验。
材料 ：一、原路铣刨料。二、水泥稳定碎石用集料
试验步骤：
1．将铣刨料做筛分并记录结果（铣刨料的实际级配），将筛分后的铣刨料按照规范规定的方法分别掺加水泥（含量：3%，5%，7%）做强度试验。
2．将水泥稳定碎石所用各类集料分别筛分，然后按照筛分结果将水泥稳定碎石集料配合成同铣刨料具有相同级配的材料，然后按照规范规定的方法分别掺加水泥（含量：3%，5%，7%）做强度试验。
3．通过试验表明铣刨料的实际级配与现行的水泥稳定碎石标准级配列于有很大的区别，铣刨料不稳定，细集料较少；不同用量水泥掺加后的7天无侧限抗压强度，铣刨料不及水泥稳定碎石。在级配相同情况下水泥稳定碎石集料掺加水泥后的强度只比铣刨料掺加水泥后的强度高一点点，而二者之所以有差距是因为铣刨料中沥青的存在的缘故。铣刨料经过筛分，筛分结果级配不佳，发现铣刨料的实际级配和水泥稳定碎石标准级配相比铣刨料中小于0.6mm的材料明显不足，可以肯定级配不良是铣刨料水泥再生后强度不足的重要原因之一。
既然级配不良是影响水泥再生的主要原因，我们不妨通过以下两种方案对铣刨料进行改良，并通过试验给予验证。
方案一：掺加石硝（粒径小于5mm）。
试验步骤：
1． 将铣刨料、石硝分别筛分；根据筛分结果进行配比计算，确定铣刨料与石硝的百分比用量，使得二者掺和后的级配数值符合水泥稳定碎石标准级配。将掺和后的材料（以下称石硝铣刨料）按照分别参加水泥（3%,5%,7%）做强度试验。
2． 将水泥稳定碎石各种集料进行筛分，根据筛分结果进行配比计算，确定各类材料的百分比用量，使得掺和后的级配符合水泥稳定碎石标准级配，将掺和后的材料（以下称水稳料）按照分别参加水泥（3%,5%,7%）做强度试验。
3．试验结果：表3中的平均强度为两种材料分别掺加水泥后的7天无侧限抗压强度值。
强度对比结果表
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。结论：经过处理后的冷再生强度较之未经处理的冷再生强度要好很多，但是从表1中看到经过处理后的拥有良好级配的冷再生强度仍然不能超过水泥稳定碎石。表3可以反映一个出良好的级配可以提高颗粒间的嵌挤力，但由于沥青油膜的存在会影响冷再生的强度形成。
方案二：掺加部分黏土。
目的：在施工过程中为了降低成本（或直接利用基层土、灰土）同样达到调整级配的目的，适当加入黏土，进行强度试验。
试验步骤：
1． 取铣刨料，掺加黏土（10%,20%,30%），配成三组材料。
2． 将掺配好的三组材料（以下分别称做：10%黏土铣刨料、20%黏土铣刨料和30%黏土铣刨料）再分别参加水泥（3%,5%,7%）做强度试验。
3．通过试验，材料分别掺加水泥后的7天无侧限抗压强度检测得知，加黏土后的铣刨料强度较之水泥铣刨料本身强度有所增加，但随着土的剂量的增加其强度回逐步降低。从这里可以知道少量的土可以改善冷再生的不良级配，土太多时却是不宜的。当对沥青砼老路面进行加水泥处理时应由专人测定含土量，适当增加水泥用量，保证冷再生强度。
2.3 通过上述一系列试验我们可以得出以下结论。
⑴．直接利用铣刨后的材料，因其级配不佳会降低冷再生强度。
⑵．冷再生中沥青的存在是冷再生强度小于水泥稳定碎石的主要原因。
⑶．经过改善后拥有良好级配的材料，水泥再生强度会明显增加。
⑷．随着水泥用量的增加冷再生强度能够增加。
⑸． 水泥再生中适当增加黏土，也能提高冷再生强度。
3结语 传统的施工方法：破除旧路，运走旧油皮到指定地点，然后后再做基层，十分费时、费力成本较高。而冷再生对利用旧路材料、减少废弃、节约资源及环保等方面有着深远的意义，冷再生的经济效益是显而易见的，在技术效果一样的情况下，它不仅可以减少造价，而且还能缩短工期、减少环境污染，是非常值得推广的一项施工方法。注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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