水泥冷再生技术在公路维修中的应用

杨贵明

（河北乐亭县交通运输局，河北 乐亭 063600）

1 工程简介

海滨大道北段一期高速公路起点为天津市蛏头沽，途经航母公园、蔡家堡，终点是河北省涧河。它位于天津市东部，是环渤海地区沿海高速公路的重要组成部分。公路全长27.36km，采用高速公路标准设计。路面为双向6车道，设计时速120km/h。

本次维修部分，北起河北省涧河收费站，南至天津市永定新河收费站。在维修工程中应用了水泥稳定冷再生技术。

2 补强维修方案

对沥青层、水稳层和二灰碎石层进行维修，路面不增高。将旧路铣铇51cm，对槽底局部破损位置进行挖补处理，用水泥厂拌再生水稳料进行回填，然后在槽底铺设土工布，再自上而下做18cm水泥厂拌冷再生水稳上基层（4.0MPa）+18cm水泥厂拌冷再生水稳下基层（3.5MPa），并喷洒透层油进行养生；待养生完毕后，再做改性沥青+热拌碎石下封层，然后铺筑8cm普通沥青混凝土AC—25+7cm改性沥青混凝土AC—20。沥青层间及立岔处要喷洒粘层油，中面层沥青采用SBS改性沥青，底面层沥青采用AH—70沥青，石料为石灰岩。结构示意图如图1所示。

图1 结构示意图

3 水泥冷再生基本原理

水泥冷再生技术是指将原路的水泥稳定碎石铣刨，经加工后进行再利用，加入部分新骨料或细集料，并按一定比例加入一定量的水泥和适量的水，在自然环境温度下连续完成旧路面的铣刨、破碎、添加、拌合、摊铺及压实成型，重新形成基层或底基层的一种工艺方法。

4 配合比设计

4.1 原材料

水泥采用32.5矿渣水泥，其主要指标满足水泥相关技术文件要求。集料选取规格均匀，压碎值满足《公路路面基层施工技术规范》技术要求的石灰岩。

4.2 矿料级配

依据施工设计条文中给出的铣刨料指导用量并结合现场材料的筛分结果，在满足配合比设计要求的基础上，最大限度地使用回收料，并掺加部分新料，对水泥稳定冷再生混合料进行配合比设计。水泥稳定冷再生混合料（包括铣刨料和添加的新料）级配设计计算结果见表1。

表1 级配设计计算结果

4.3 混合料最佳含水量、最大干密度的确定

为更好地模拟现场压实，且充分发挥骨架密实结构的力学优势，混合料设计采用振动击实的设计方法，并以重型击实作为对比。重型击实和振动击实确定的混合料最佳含水量、最大干密度结果见表2。

表2 混合料最佳含水量、最大干密度结果

4.4 7d无侧限抗压强度试验

以振动击实试验结果为基础，按98%压实度分别计算不同水泥剂量的试件在最佳含水量条件下应有的干密度。按最佳含水量和计算得到的干密度分别用振动压实和静压成型制备试件，尺寸为φ15cm×15cm。按标准试验方法进行试件的无侧限抗压强度试验，结果如表3所示。

表3 无侧限抗压强度试验结果

4.5 确定配合比

比较95%保证率的值和设计强度值，水泥剂量取4.0%、4.5%时，静压成型和振动成型试件95%保证率的值均大于基层设计强度值4.0MPa。

从工程经济性和现场拌合、施工工艺考虑，路面基层水泥稳定碎石再生混合料的水泥剂量确定为水泥∶再生混合料=4.0∶100。水泥稳定冷再生混合料的配合比设计结果见表4。

表4 混合料的配合比设计

5 厂拌水泥稳定冷再生施工质量控制

水泥稳定冷再生的施工工序与水稳碎石基本相同，主要分为前场和后场：前场，即现场施工和施工后的养生；后场，即拌合站生产和生产过程中的质量控制。

5.1 拌合站质量控制

对于水泥冷再生技术，拌合站生产过程中主要施工工序及控制原则包括以下几点。5.1.1 原材料检测

首先是集料检测，由专人在水稳拌合站进行，须确保进场原材料满足技术规范要求，对不满足技术要求的石料禁止进入料场。其次是水泥检测。水泥宜采用32.5级的普通硅酸盐水泥和矿渣水泥，水泥初凝时间须不少于3h，且终凝时间须不少于6h。不得使用快硬、早强水泥以及受潮结块变质的水泥。水泥细度、标准稠度、凝结时间和体积安定性等各项指标均应满足要求。

5.1.2 级配检查

为防止集料变异对级配的影响，每日开盘前，在拌合机传送皮带取料，进行关键筛孔的筛分，做好级配控制，若波动较大，要及时调整各档集料的比例以保证施工质量。

5.1.3 水泥剂量检查

水泥冷再生混合料生产时水泥剂量比设计水泥剂量高0.5%～1.0%，以保证水稳的强度，切忌为追求取芯而盲目多加水泥，防止水泥冷再生混合料基层的干缩裂缝的产生。

5.1.4 含水量控制

拌合站根据运输距离及天气情况进行水量的控制，同时加强与前场的联系沟通，适时调整混合料的含水量。

5.2 施工工艺

施工现场质量控制主要通过施工工艺实现，包括以下几点。

5.2.1 摊铺

水泥冷再生混合料施工前对下承层进行彻底清扫，清除各类杂物及散落材料；为防止被污染，应使其表面清洁，并适当洒水湿润，有条件者可撒一层水泥浆以便各层良好地粘结；及时检测高程、厚度和平整度，以保证摊铺满足施工技术要求；确定摊铺速度和松铺系数，并与后场加强联系，控制待料车辆；为防止离析，可在摊铺机前挡板加带橡皮条。

5.2.2 碾压

采用压路机对水稳冷再生混合料进行压实，其中胶轮压路机自重不小于26t，数量不少于2台；单钢轮振动压路机自重不小于20t，数量不少于3台。碾压水泥稳定碎石时应先稳压一遍，然后采用振动压路机进行振动压实，最后用胶轮压路机碾压，以达到要求的压实度，并保证表面无轮迹（碾压遍数和方法由试验段来确定）。压路机的起步和制动应做到慢速起动，慢速刹车。严禁在已完成或正在碾压的路段上停顿、调头、急刹车或急转弯。压路机每次由两端折回的位置呈阶梯形，随摊铺机向前推进，使折回处不在同一横断面上，最好呈45°斜角。

以振动击实试验确定的最大干密度作为标准密度评定压实度，用灌砂法测定不同碾压遍数后基层的压实度。碾压遍数与压实度关系见图2。

图2 水泥稳定碎石压实度与碾压遍数关系曲线

5.3 养生

在检测压实度合格以后及时对水泥冷再生混合料成品进行养生。养生采用土工布完全覆盖的方式，并喷洒一定量的水。在养生期间（一般为7d）使土工布保持潮湿，但应注意避免洒水过多破坏基层。养生期间应封锁交通，以防车辆碾压和污染。

6 施工质量监控

6.1 水泥剂量

水泥剂量是影响混合料强度等路用性能的关键：水泥剂量过低，则基层无法形成板体，无法取出完整芯样；水泥剂量过高，基层强度大，但易出现裂缝，进而影响路面结构性能。因此，应保证混合料水泥剂量精确且稳定，其值应接近施工控制值。施工过程中水泥剂量的检测结果见表5。

表5 水泥剂量统计结果

检测结果表明，水泥剂量控制相对稳定，能够满足施工及设计要求。

6.2 含水量

水泥碎石含水量的大小关系到现场摊铺和碾压效果。因此，水泥碎石现场含水量应接近或略大于振动击实确定的最佳含水量，不宜过大或过小。含水量控制采用实验室定期检测与施工现场检测双控的方法。施工过程中含水量的检测结果见表6。

表6 含水量统计结果

检测结果表明，含水量控制相对稳定，能够满足施工及设计要求。

6.3 级配控制

由于铣刨料的级配变异性较大，可能会造成水泥冷再生混合料级配稳定性较差，因此应加强混合料级配的控制，定期对铣刨料进行筛分，根据变化情况，及时做出调整，保证混合料的生产质量。施工过程中混合料筛分结果见表7。

表7 级配统计结果

检测结果表明，混合料级配控制相对稳定，可以通过及时地检测、调整，得到有效的控制，满足施工及设计要求。

6.4 现场压实度

压实度是保证路面基层形成强度的重要因素，因此，加强现场压实度的检测并加大检测频率是保证施工质量的有效方法。施工过程中压实度检测结果见表8。

表8 压实度统计结果

检测结果表明，压实度能够满足施工要求，现场的施工碾压工艺能够达到很好的压实效果。

7 结语

试验研究表明，水稳冷再生混合料可以通过合理的配合比设计达到良好的路用性能，能够用于公路维修改造中路面基层的施工。

水泥冷再生技术的应用大大减少了新材料的用量，不但节省了砂石料资源，同时节约了因开采砂石料和废弃旧料占用的大量土地资源，减少了对周边环境的污染。与传统的施工方法相比，冷再生技术可使旧路的道路材料得以充分利用。因此，水泥冷再生技术的发展具有很好的社会效益、经济效益和环保效益。

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