水泥稳定碎石基层就地冷再生技术的应用

水泥稳定碎石基层就地冷再生技术的应用

在G98海口至洋浦1小时交通圈西线高速公路白莲立交至白马井立交段改建工程中，对其水泥稳定碎石基层采用的是就地冷再生的施工技术和方法。结合该工程，对掺水泥的水泥稳定碎石就地冷再生基层技术的应用进行综合阐述，对其配合比设计方法，并铺筑试验段，验证其使用效果，分析其经济效益，为以后对该技术的应用提供借鉴和参考。

标签：水泥稳定碎石基层；冷再生；配合比；应用

一、概述

G98海口至洋浦1小时交通圈西线高速公路白莲立交至白马井立交段改建工程，起点位于K487+899.581白马井立交段处，终点位于K587+690白莲立交处，改建路段全长99.790公里，为改进双向四车道高速公路，路基宽度24.5m，沥青混凝土路面。改建工程内容包括路基工程、路面工程、桥涵工程、交通安全设施等方面。为我省“十二五”开局之年启动并全部按照施工标准化要求建设的第一个高速公路改造项目。

经过对该旧路的路况调查，该道路主要病害有坑槽、沉陷、块状裂缝、网裂、松散等病害，其使用功能已逐渐降低，严重影响行车质量，加上公路使用年限的增加，原有路面出现了非常严重的破损，局部病害较多，路面结构强度较差，已到了不堪重负的程度，正常的维修保养作业无法满足使用要求，也无法满足行车要求及当地经济的快速发展，需对路面进行全面的改造。通过对病害的分析和研究，考虑到经济效益和“低碳、生态、环保”的建设要求，决定采用就地冷再生的施工方法对水泥稳定碎石基层进行维修。

二、配合比设计

1、铣刨料

本次试验所用的水泥为海南生产的椰树牌P.C32.5水泥，经检测，各项质量指标均满足规范要求。施工用水采用的是各项指标都合格的生活用水。

根据已制定的施工方法和再生机性能，模拟施工现场进行再生粒料的取样并进行各项指标的试验，选取具有代表性的路段，人工清理、冲洗原基层顶面直至干净，然后用铣刨机按4m/min在原基层路面铣刨出水稳铣刨料，依据要求进行了铣刨料的筛分试验。试验结果见表2-1及图2-1。

表2-1 铣刨料筛分结果表

筛孔尺寸

（mm）

矿料通过方孔筛的百分率（%）

26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15

0.075

4m/min 95.7 86.0 81.5 76.3 67.5 52.1 39.7 29.3

19.8 10.3 6.4 3.3

如果在施工过程中发现旧水稳基层铣刨料不满足基层集料标准级配范围的，需要及时添加新备碎石集料，确保混合料在级配曲线内。

图2-1 水稳铣刨料筛分级配图

2、水泥冷再生混合料级配要求

依据《水泥就地冷再生施工指导意见》，水泥冷再生混合料级配范围见表2-2。

表2-2 水泥冷再生混合料级配范围要求

筛孔（mm）31.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075

上限（%） 100.0 89.0 67.0 49.0 35.0 22.0 7.0

下限（%） 90.0 72.0 47.0 29.0 17.0 8.0 0.0

3、级配设计

根据铣刨料的筛分结果进行分析，原有水稳基层材料在经过铣刨后，从经济和工地实际情况考虑，选择4m/min作为水稳就地冷再生速度，用4m/min铣刨料作为配合比设计级配。

4、击实试验

依据《水泥就地冷再生施工指导意见》及设计经验，水泥剂量分别按4.0%、4.5%、5.0%、5.5%四种比例制备试件，采用重型击实法确定各组水稳试件的最佳含水量和最大干密度。击实试验结果汇总如表2-3及图2-2所示。

表2-3 水泥冷再生混合料击实试验结果汇总表

水泥剂量（%）

试验项目 4.0 4.5 5.0 5.5

重型击实法最佳含水量（%）7.9 8.0 8.0 8.2

重型击实法最大干密度（g/cm3） 2.260 2.271 2.274 2.281

图2-2 不同水泥剂量、干密度、含水量曲线图

5、强度试验

根据试验确定的最佳含水量和最大干密度，按要求的压实度（98%）采用静压法成

型无侧限抗压强度试件。成型混合料试件在20℃±2℃，相对湿度≥95%的条件下养护6天，浸水1天后取出，进行无侧限抗压强度试验。

静压法成型成型试件无侧限抗压强度试验结果分别见表2-4。

表2-4 水泥冷再生混合料7天静压法无侧限抗压强度试验结果表

水泥剂量（%）

试验项目 4.0 4.5 5.0 5.5

强度平均值（MPa） 5.83 6.54 6.98 7.85

强度代表值（MPa） 5.68 6.18 6.71 7.75

根据《水泥就地冷再生施工指导意见》中关于基层水泥冷再生混合料静压法无侧限抗压强度代表值宜满足不小于3.0MPa的要求，考虑到水泥冷再生混合料的拌和及現场摊铺施工控制存在一定程度的变异性，本次水泥冷再生混合料设计水泥剂量取4.0%。

6、设计结论

根据所用的铣刨料、水泥等原材料，进行水泥冷再生混合料室内配合比设计，试验得到水泥剂量为 4.0%时，水泥冷再生混合料强度性能满足设计要求，本次配合比设计结果可用于水泥冷再生的施工指导。水泥冷再生配合比设计结果见表2-5。

表2-5 水泥冷再生基层配合比设计结果

混合料类型铣刨速（m/min）水泥用量

（%）最大干密度

（g/cm3）最佳含水量（%）强度代表值（MPa）

水稳铣刨料 4 4.0 2.260 7.9 5.68

三、铺筑试验路段

1、试验路段的选择

根据现场实际情况，选取左幅超车道K581+660～K581+980桩号为试验段的铺筑。

2、施工人员、机械、器具的准备

根据人员与机械配合的情况及作业内容的需要，试验路段作为一个独立的工作面需要配备的人员要满足施工要求。施工机械、器具的数量为：就地冷再生机1台、铣刨机1台、25吨单钢轮震动压路机2台、20吨胶轮压路机1台、水车2台、15吨运输车2台、清扫车2台以及其他器具若干。

3、水泥的人工撒布

根据试验确定的水泥剂量为 4.0%，计算出每平方米的水泥用量。现场采用石灰画方格撒布水泥的方式进行撒布，方格为2.5m×4m，按3.5袋/10m2的要求摆放水泥，当用人工撒布水泥时，且考虑到现场的损耗，实际采用的水泥剂量应比试验确定的剂量多0.5～1.0%。即按4袋/10m2进行摆放。撒布完后用木制刮平器进行人工刮平，确保撒布厚度的均匀。

4、施工作业

再生机行进过程中将旧水稳料铣刨破碎后与撒布的水泥、水车供给的水一次性拌合成为混合料。检测再生厚度、水泥含量和含水量合格后开始进行施工作业。先用单钢轮压路机进行静压1遍，然后用平地机整形，接着用单钢轮压路机进行强压4遍，静压2遍，胶轮压路机静压1遍，在碾压结束前用平地机进行终平。

在碾压过程中，再生层表面必须始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时补洒水分，但严禁大量洒水，碾压工作在水泥初凝前完成。

5、养生情况

养生采用薄膜覆盖养生，养生期间采用洒水车进行洒水养生，养生期间封闭交通，禁止重载车辆通行。在整个养生期间内保证稳定土表面潮湿。

6、质量检测