水泥就地冷再生在高速公路改建工程的应用

水泥就地冷再生在高速公路改建工程的应用

赖香贵

（广东省高速公路有限公司开阳扩建管理处 开平 529300）

摘要：本文依托某高速改建工程，对水泥就地冷再生技术进行应用研究。通过室内配合比设计，确定了适宜的再生速度，最佳含水量以及适宜的水泥剂量，确定了工程应用的最终级配组成并进行了试验段的验证，结合具体工程，简述了水泥就地冷再生的施工工艺，并对再生效果进行了评价。

关键词：水泥；就地冷再生；配比设计；施工工艺

1 前言

在我国经济持续快速发展、交通量日益繁重、轴载不断增加的背景下，我国部分经济发达地区道路行业的重心己经率先开始从道路新修建设向大中修养护转移。我国以半刚性基层柔性路面结构为主要结构形式，如今两种主要道路维修方案为直接加铺和翻挖重建，而这两种方式不仅会造成经济上的浪费，同时也会进一步抬高路面标高，使路面结构更趋于复杂

水泥冷再生就是将旧路面材料在现场铣刨破碎到预定深度，视情况确定是否添加新集料，并加入一定比例水泥，经拌和、摊铺、碾压形成新的再生结构层。水泥作为稳定剂时，其添加方式有两种，一种是以固态粉状水泥与再生料混合，另一种是以水泥稀浆形式与再生料混合。其它形式冷再生相比，水泥冷再生具有如下显著优点：1）材料容易获得，价格便宜，施工方便。2）可以增强混合料抵抗水侵害能力，早期强度高。当然水泥冷再生同时也具有不可避免的缺点，主要为收缩裂缝不可避免;养生时间长。

本文介绍了水泥就地冷再生在某高速改建工程中的设计、施工及应用情况，供今后类似项目参考。

2  水泥就地冷再生目标配合比设计

2.1  原材料

2.1.1  铣刨料

选择三种典型路段（路面破损程度轻度、中等及重度），由于本项目路面主要破损形式为网裂，代表性路段的选取根据路面网裂严重的程度选择，不同程度的典型路面破损状况如表1所示。本项目使用了德国Wirgten公司生产的WR4200型就地冷再生机，见图1。针对该种型号冷再生机的特点，选择4,5及6m/min的铣刨速度组合方案。铣刨料取样的参数汇总见表2

表1 典型路段破损状况

图1 WR4200就地冷再生机

表2 铣刨料取样参数汇总

    不同参数取样得到的铣刨料筛分级配见图2和图3。

图2不同路段铣刨料级配曲线

图3不同铣刨速度铣刨料级配曲线

从取样的代表性角度考虑，选择中等路况的RAP级配是较为合适的。另外从配合比设计的角度考虑，考虑最不利的情形，即采用粗料含量最不足的级配作为设计级配，选择路面中等状况及5m/min铣刨速度的RAP级配是较为合理的。

2.1.2  水泥

本项目采用普通32.5号硅酸盐水泥，水泥质量符合相关规范要求。

2.1.3  新集料

    考虑到铣刨料的原始级配就已经在规范要求的范围内，且就地冷再生新集料很难保证均匀添加，同时会抬高原路面标高，因此本项目未添加新集料。

2.2  击实试验

依据规范要求及设计经验，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试件的最佳含水量和最大干密度。击实试验结果汇总如表3所示。

表3 水泥冷再生混合料击实试验结果汇总表

2.3  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。

静压法成型试件无侧限抗压强度试验结果分别见表4。

表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

.根据规范中关于基层水泥冷再生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现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%。

3  试验路施工

3.1  试验路改造设计方案

项目路对水稳基层破损严重的路段进行铣刨沥青面层对基层就地冷再生后再加铺罩面的处理，方案示意图如下所示。

图4设计方案路面结构

3.2  试验路施工

试验段桩号为左幅超车道K581+660~K581+980，使用WR4200型就地冷再生机，采用100%的基层铣刨料，由于本区域第一次使用水泥就地冷再生，因此担心其现场成型会有一定困难，试验段施工时使用了3种水泥剂量，在设计水泥剂量的基础上增加了0.5%和1.0%。其中K581+660~K581+770段长110m，水泥含量5.0%，K581+770~K581+875段长105m，水泥含量4.5%，K581+875~K581+980段长105m，水泥含量4.0%。含水量按照室内重型击实得到的最佳含水量。

试验段采用2种碾压组合方案：①单钢轮静压1遍——单钢轮强振3遍，弱振1遍——胶轮静压4遍；②单钢轮静压1遍——单钢轮弱振1遍，强振3遍，弱振1遍——胶轮静压4遍。

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。每天洒水的次数视气候而定。整个养生期间内保证稳定土表面潮湿。

图5试验段施工

3.3  试验检测结果

试验段的相关试验检测情况如下表所示，从结果来看，水泥就地冷再生的压实度和强度都能满足高速公路对基层的技术要求。

表5  试验段压实度汇总表

表6  室内无侧限抗压强度试验汇总表

表7  试验段弯沉汇总表

图6    试验段前后弯沉对比图

从以上图表可以看出，水泥就地冷再生层对原水稳层顶面强度的改善作用较为明显，平均弯沉从90（0.01mm）左右降至30（0.01mm）左右，代表弯沉由150（0.01mm）左右降低至50（0.01mm）左右，而对原路面强度均匀性改善不明显，弯沉变异系数都在30%左右。

图7    试验段芯样外观

试验段芯样的情况见图7，基本能在养生7d后取出完整芯样，但值得注意的是，由于就地冷再生拌合摊铺过程中无法保证混合料完全均匀，且对下承层强度较为敏感，因此局部地区会出现芯样不完整的情况，需要在今后类似的工程中引起注意。

4  结语

本文通过现场铣刨试验段取样确定合理的铣刨速度5m/min，通过室内配合比设计确定了设计级配、最佳含水量和水泥剂量，并通过试验段验证了其施工工艺的合理性，通过实施前后的弯沉对比可以发现水泥就地冷再生层对原水稳层顶面强度的改善作用较为明显，平均弯沉从90（0.01mm）左右降至30（0.01mm）左右。

水泥就地冷再生技术以其具有的良好的环保经济性，符合国家的发展环境友好型技术的政策方针，同时具有施工方便的特点，在路面大修改造工程中具备较为广阔的应用前景。

参考文献：

[1]李强.水泥稳定废旧沥青混合料用于路面基层(底基层)的研究.哈尔滨工业大学硕士学位论文，2002

[2] Wirtgen Group．Wirtgen Cold Recycling Manual[S]．2004．

[3] 拾方治,马卫民．沥青路面再生技术手册[M]．北京: 人民交通出版社,2006．

[4]王丽.水泥为添加剂的沥青路面冷再生技术的研究.河北工业大学硕士论文,2003．