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。季节温度变化以春季为大，冬季起伏较小，地表温度年平均值18.9℃。

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

3.3.1 设计原理

水泥稳定就地冷再生结构组合设计总体上与传统的沥青路面结构设计相同，只是旧路大修、改建时，应根据收集调查的交通量数据，确定交通量增长率，计算设计年限一个车道的累计当量轴次，结合路面等级及路面类型，采用沥青路面半刚性设计理论，计算设计弯沉值。根据原路面设计强度和路况调查中得到的路面损坏情况，预估冷再生结构层厚度，并挖验检测冷再生结构层下承层的当量回弹模量，试算后确定再生层的厚度，一般厚度不宜小于18cm。由路况调查中现场承载板试验获得的原路各层下部复合模量，采用插法确定预估的道路铣刨深度处下层复合模量，以此模量作为再生层底部模量。

按设计弯沉值验算结构层厚度如验算结果不符合要求，则重新拟定结构层组成进行计算，直至验算结果满足要求为止。最后进行技术经济比较，最终确定采用的路面结构方案。

3.3.2 水泥稳定就地冷再生”基层设计结果

路面基层采用的是“水泥稳定就地冷再生”新工艺结构，设计中充分吸收以往类似工程的实际经验，注意体现经济、适用、耐久的设计思想。对设计中由经验公式确定的部分数据，需要通过试验路面铺筑的相关试验检测进行验证。严格按照现行检测标准进行质量检测验收后，方可进行全线施工。

根据设计弯沉值计算设计层厚度：再生基层分段计算厚度在22 cm—26 cm之间；

旧路路面大修再生后仅进行磨耗层铺筑，即：4cm 硅藻土改性沥青混凝（AC －16F ）+0.6cm 稀浆封层（ES －2）。 3.4 基层混合料组成设计 3.4.1 矿料级配组成设计

在水泥稳定就地冷再生层施工前，在原道路上取有代表性的铣刨料样品严格按照相关规和规程进行相关试验。水泥稳定就地冷再生层用做基层时，单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm ，其颗粒组成应在表3.2所列规级配围，对于二级公路宜按接近级配围的下限组配混合料。对级配不良的铣刨旧料，应通过掺加部分新料以改善其级配，对新加料应取所定料场中有代表性的样品，严格按照相关规和规程进行试验，并进行配合比设计。

（1）将旧混合料的代表试样完全风干，测定旧混合料完全风干后的含水量。 （2）根据旧混合料和新加料的级配确定合成级配，绘制级配曲线，使设计合成级配在相应的级配围，且宜接近表3.2中级配围的中值。

铣刨旧料的筛分结果见表3.2，其级配组成符合《公路沥青路面再生技术规》要求。

（1）分别按4%、4.5%、5%、5.5%、6%五种水泥剂量配制同一种土样、不同水泥剂量的混合料，如果稳定材料塑性指数大于12或颗粒较细应适当提高1%～2%的水泥剂量。

（2）根据设计配合比确定的新旧料比例进行配料，配料时大于37.5mm 的材料用19～37.5mm 进行替代。按规定压实度分别计算不同水泥剂量的试件应有的干密度。

（3）根据最佳含水量和计算的干密度制备试件。如试验结果的偏差系数大于规定值，则应重做试验，并找出原因，加以解决。

（4）计算无侧限抗压强度试验结果的平均值和偏差系数。

（5）根据要求的强度标准，选定合适的水泥剂量，此剂量试件室试验结果的平均抗压强度应符合公式3.1的要求。

)d a v R R Z C ≥- （3.1）

R d —设计抗压强度

Z a —试验结果的偏差系数

C v —标准正态分布表中随保证率（或置信度a ）而变的系数，取保证率为90％，即Z a =1.282。

表3.3 配合比设计参数