冷再生施工工艺的研究

冷再生施工工艺的研究

摘要近几年来，我国公路发展非常迅速，随着交通量的日益增加，大量公路已接近设计使用年限，需要进行大修或改造，现场冷再生技术是最适宜的维修或改造方式。现场冷再生技术，不仅可以节约能源，降低施工成本，更有益于环境保护。

关键词沥青路面；冷再生技术；施工工艺

中图分类号u416.217 文献标识码a 文章编号1673-9671-（2013）012-0158-02

沥青路面冷再生技术是指将旧沥青路面材料（包括沥青面层材料和部分基层材料），经铣刨加工后进行重复利用，并根据再生后结构层的结构特征，适当加入部分新骨料或细集料，按比例加入一定量的水泥和适量的水，在自然环境下连续完成材料的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺及压实成型，重新形成结构层的一种工艺方法。这种施工技术不仅能够利用旧路面的废弃材料节省筑路材料，还解决了废弃材料对空间的占用及对环境的污染，同时这种现场冷再生还具有简化施工工序、节约工期等优点。因此，冷再生技术可节省投资，获得直接的经济效益，并可保证生态环境获得社会效益，是一项利国利民的环保型新技术。本文主要围绕以水泥为添加剂的沥青路面现场冷再生基层技术进行研究。

1 水泥稳定再生混合料的反应机理

目前农村公路改造工程的全面实施，为公路工程新技术、新工艺的推广应用提供了广阔天地，公路冷再生技术中农村公路旧沥青路

改造工程取得初步成功的一种新型施工工艺。施工工艺采用公路冷再生机械施工，对沥青路面进行现场冷铣刨，破碎，掺入一定数量的新集料、活性填料（水泥、石灰等）水，经过常温拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现旧沥青路面再生的技术。旧沥青层连同旧石灰稳定土一起拌和，作为路面基层的一种新型工艺。它具有原料易得，整体性好，刚度和承载力大，水稳性及抗冻性好，且随着时间的延伸其强度也不断增长的特点。

沥青混凝土路面由级配矿料和沥青组成的具有一定密实结构，由沥青将矿料黏结在一起成为整体。沥青路面自使用开始经受自然因素及车辆荷载作用下，沥青逐渐老化，对沥青路面材料进行提取沥青试验并对其进行化学成分分析，可以看出：沥青中油份减小，沥青质和胶质增多，其路用性能表现为：沥青针入度减小，软化点升高，延度降低。铣刨破碎的沥青混合料中的骨料重新利用，与水泥加水充分拌和后，会发生一系列物理化学反应，主要包括：

1）物理过程：旧沥青混合料经过机械破碎、拌和、混合料的压实以及水泥稳定材料强度的形成。

2）化学过程：水泥的水化和水解作用、有机物质的聚合作用、颗粒的凝聚作用等，具体过程如下所示：

关于水泥浆与旧沥青结合料的作用机理，有国外学者对此进行了研究，还有待进一步深入，但目前的研究结果具有一定的参考价值。在水泥稳定废旧沥青混合料中，旧沥青结合料已经受过氧化作用，性能趋于稳定，再生利用后不会迅速变质；水泥水化时，水泥与旧

沥青层除物理吸附和化学吸附外，还可能发生化学反应。用水泥稳定冷再生旧料，主要是利用水泥水化产物和其它可能的水泥沥青生成物形成的凝结力、旧沥青结合料的粘聚力组成复合力，使再生材料能够满足路用性能的要求。

3）击实试验、最佳含水量、最大干密度的确定。通过对旧路面进行铣刨后的混合料，对粒径≥37.5mm的集料进行减除，在施工工地取代表性试样进行烘干后用4.75mm筛孔过筛，计算混合料的含石量。以预计最佳含水量11%左右为中值，以2%含水量上下递增与递减即含水量依次为7%、9%、11%、13%、15%，通过击实试验确定此含石量条件下的最大干密度与最佳含水量。然后以此含石量为中心以上下5%为梯度浮动，最终取5个含石量的最大干密度与最佳含水量。以含石量为自由变量以最大干密度为导出变量用最小二乘法求出最大干密度与含石量的线性关系。在工地压实度检测过程中对每一处都要测定含石量，以上述确定的关系式求出对应的最大干密度，然后计算此处的压实度。

以击实得到的最大干密度及最佳含水量及工地预计达到的压实度制备无侧限抗压强度试件，经恒湿恒温养生6天浸水1天后，测得冷再生混合料无侧限抗压强度均大于1.5兆帕。这个强度围介于相同水泥剂量的水泥土与水泥稳定碎石结构层之间。

冷再生混合料由于是用水泥添加一定量的水稳定原来的沥青与水泥稳定碎石及石灰土旧路面混合料。由于在混合料中夹有碎石骨料，在混合料碾压过程中碎石把混合料较好的进行“分割”成每个

小区域，这样就避免了冷再生混合料碾压成一大块整体后由于整体收缩而产生裂缝。在本试验方案中，取用冷再生机械铣刨起来的混合料掺加5%p.c32.5水泥后铺筑的试验段经洒水保湿养生后，试验路段上没见有细微裂缝。这样就避免了由于整体收缩产生的裂缝。

2 冷再生施工工艺原理

冷再生技术是采用一次性粉碎法，将路面混合料在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎，再掺人一定数量、符合标准的再生剂、水泥、水（或加入乳化沥青）和骨料，按设定的厚度，用冷再生机进行处理后，经整形、碾压和后期养生，使其达到设计路基结构层技术要求的一种施工工艺。国外应用实践证明，基层再生技术是公路建设和养护可持续发展的重要组成部分。在我国同样具有重要的现实意义：

1）节约资源。基层冷再生技术能最大限度利用废旧沥青混合料，节省大量砂石料，减少大量的能源消耗，同时每一条投入运营进入养护维修期的沥青混凝土路面都是一个潜在的可再生能源基地。2）保护环境。旧沥青路面冷再生基层技术通过重复利用旧沥青混合料，防止路面废料对弃料点及周边环境的污染，有效地保护林地和耕地，维护自然景观和生态环境意义重大。在交通发展带动经济发展的同时带来的生态环境破坏已引起社会各界的高度关注，解决公路建设与环境保护的矛盾已迫在眉睫

3 现场冷再生基层施工工艺

现场冷再生施工工艺与选用的冷再生机有很大关系，在本工程中

采用的是德国维地根公司的wr2500型冷再生机。

1）现场冷再生基层施工配套机械：维特根wr2500型再生机一台。水车4台，py180平地机一台，20t轮胎压路机一台，yz14振动压路机一台，yz18振动压路机一台，30装载机一台。在本大修工程中冷再生采用预先摊铺水泥；再生机完成旧路材料的铣刨、破碎、新旧材料的拌和：由压路机完成再生层的最终压实成型。

2）冷再生施工工艺流程：破碎旧路面一yz14压路机稳压一平地机整平一yz18压路机振压一摊铺水泥一冷再生机加水拌和一yz14压路机稳压一平地机整平一yz18压路机振压一20t轮胎压路机碾压一三轮压路机碾压一养生。摊铺水泥采用方格网法，水-考试大|泥剂量按4%控制，为25t/1000m。具体操作方法是根据冷再生层的宽度，确定摆放水泥的行数和间距，划出方格网，人丁摊匀水泥。冷再生机对原路面进行旧路材料和水泥充分加水拌和，有关试验人员应立即现场检测含水量，使冷再生的含水量比最佳含水量高出1%～2%，以满足水泥水化作用的需要，同时弥补碾压过程中含水量的损失。拌和时再生机行走速度控制在6m/min。水车在冷再生机前面用水带与之相连并同步进行，为冷再生机加水。水车与冷再生机连接拆卸与安装选在每一施t段起点进行。

冷再生混合料拌和均匀后，用yz14振动压路机排压一遍，速度控制在3km/h.排压过程中若发现含水量不均匀或不平处，应将补料连同其下层混合料一起翻松10em，刮平后再压实，经过排压之后，用平地机按设计高程整平至符合设计标准。