公路路面水泥稳定冷再生关键技术

王丽君

（天水公路管理局，甘肃　　天水　741000）



公路路面水泥稳定冷再生关键技术

王丽君

（天水公路管理局，甘肃天水741000）

摘要：近年来，在全国各地都改造或修建了很多的公路，特别是改造、维修养护项目工程所占到的比例日益增大。而利用再生技术可以降低施工成本、缩短施工周期、满足施工要求。本论述首先分析了冷再生技术的原理以及特性，然后阐述了影响施工质量的一些因素，最后结合具体实例详细描述了公路路面水泥稳定就地冷再生技术的施工过程以及效果，结果表明，使用效果良好，完全能够满足各方面要求。

关键词：就地冷再生；关键技术；铣刨

0　　引言

随着我国社会经济以及公路交通行业的蓬勃发展，近年来，在全国各地都改造或修建了很多公路，特别是改造、维修养护项目工程所占到的比例日益增大[1]。在改建或者维护路面的时候如果还是利用传统方法，则需要投入大量的材料，同时环境污染问题严重。我国目前已经在很多地区采用了就地冷再生技术，这些再生技术的使用创造了非常大的经济价值[2,3]。就路面工程而言，其基层本质上是结构层出现损坏，而石料本身并没有出现损坏，这些石料完全能够再生利用，如何采用合适的措施将这些半刚性材料进行再生利用是该行业需要解决的关键问题[4]。目前使用较多的就是就地再生技术，也就是将部分或全部基层全部铣创，然后再加上水泥进行拌和，这种方式的特点就是造价低廉、施工周期短[5]。毕竟旧材料和新材料在性能方面还是存在差异，如果还是利用原有的设计体系，施工质量必然难以满足实际需求，有可能导致路面维修之后出现过早损坏的问题。本论述主要针对公路路面水泥稳定就地冷再生关键技术进行研究，实现对旧基层材料的合理利用，尽可能强化路面基层的使用性能，以满足实际的使用需求，减少项目工程施工成本，达到社会效益和经济效益的最大化。

1　　冷再生技术原理和特性

1.1就地冷再生技术原理

所谓就地冷再生技术指的就是在施工现场通过专门再生机械把原有路面结构进行铣刨并破碎，然后再结合实际情况适当增加新材料，在常温条件下和稳定剂进行拌和，最后将其压实成型，并将其作为路面的结构层次。在这个过程中需要用到专门的再生机械设备，该设备最关键的地方就是切削转子，上面装有很多的硬质合金刀具，见图1所示。在切削转子对原路面进行铣刨破碎的时候，利用喷洒嘴向拌和腔内洒水，提前在原路面上铺好适量的水泥，通过机械设备把原路面材料以及水泥、水等同时聚集于拌和腔进行拌和。撒水量通过计算机进行严格控制，控制的依据就是材料密度、施工速度、再生的深度以及宽度等。

图1　　水泥就地冷再生技术原理示意图

1.2水泥冷再生技术特性

水泥冷再生技术顾名思义就是以水泥作为添加剂的一种技术，简单说来就是在原来松散或粉碎的路面上添加合适的水以及水泥，并将其拌合并摊铺压实，便可以生成一种耐久性以及强度等各方面性能都满足有关规定的材料。虽然说这是一种新的复合材料，但是它和水泥稳定碎石相比较而言还是基本相似的，从某种层面上来说，它也属于水泥稳定类材料。在所有的化学类稳定剂当中，水泥是使用最为广泛且最稳定的，价格也很便宜，能够在很大程度上提升混合料的力学强度以及抗水能力，但是水泥也存在缺点，比如说会出现收缩裂缝，所以在使用水泥的时候为了有效控制收缩裂缝，必须严格控制水泥用量不得高于6%。在进行再生处理的时候为了避免造成粉尘污染，水泥最好是以稀释的形式来添加使用。

2　　水泥稳定就地冷再生材料性能影响因素

根据已有的研究表明，影响水泥稳定就地冷再生材料性能的因素是多方面的，见图2所示，包含的因素主要有：原路面材料的级配以及物理化学性能、水含量、水泥含量以及品质、施工条件、养护情况等等。

图2　　水泥稳定就地冷再生材料性能影响因素

在施工过程中，铣创所得到旧半刚性基层材料中主要包含表面附有砂浆的砂石、表面较为干净的沙石以及水泥石颗粒等。旧材料中所包含的集料通常都是被浆体或者石屑粉包裹，在实施再生的时候旧集料和水泥之间是不是能够枯结牢固还不明确；对于水泥或者是石灰等结合料有没有彻底发生反应，活性如何都不是很清楚；在进行铣刨的时候很多粗集料会被碾碎，获得的旧基层材料级配也会相应出现变化，旧基层材料是否会促进了再生材料稳定性以及强度的提升还有待商榷。对于旧集料而言，其表面通常情况下都是部分甚至全部包裹着一层砂浆，这些砂浆的存在导致再生粒料内部集料—浆体结构趋于复杂化，使得界面的数量增多，老砂—集料界面以及老砂—新砂构成的界面都较为薄弱，这会在很大程度上影响再生材料的耐久性以及力学性能。有学者通过试验证实了再生混凝土新老界面之间的粘结效果不好，因此在界面位置比较容易出现微裂缝进而不断扩展直到贯穿，这方面的问题如果处理不好必然会在很大程度上影响就地冷再生施工质量。

3　　水泥典型就地冷再生技术的实际应用

3.1工程简介

某路线的全部长度大概在15.55 km，于2005年建成并通车，属于二级复线公路。最近几年来，随着社会经济的快速发展，该路线的交通量也是日益增加，特别是工程车辆数量的迅速增加给该路线造成了非常大的压力，使得该路线中很多地方均出现了破损问题，已经对安全行车构成了严重的威胁。针对老路的路面结构以及材料等进行了调查。

（1）结构以及材料：在老路中进行了取芯调查，以明确路面结构以及各结构层对应的厚度，调查结果为级配碎石底基层厚度约15 cm，水泥稳定碎石基层厚度约为24.5～25.2 cm。

（2）破损情况：经过调查发现，该路线的问题主要有严重龟裂，其纵向和横向裂纹普遍都是单独存在；部分路段裂纹间隔非常小，不连续但是延伸很长；网裂和龟裂都有，很难进行区分；总体而言，裂缝的宽度范围控制在3 mm～15 mm内，块度范围在20～50 cm内。

（3）弯沉检测：根据有关的标准对老路进行了弯沉检测，结果为该路段的弯沉代表值在90～120（0.01 mm）范围内，状况不是非常好。按照路面设计弯沉值32.5 （0.01 mm）可以知道该路面的强度指数SSI，鉴定结果为等级较差。表1所示为部分路线的鉴定结果。

表1　部分路段路面强度指数以及鉴定等级

3.2试验段施工

为了方便进行交通管制以及各个工序之间的衔接，选取的试验段长度是200 m，为直线段。试验结果如下：

（1）级配验证。表2为将铣刨之后的基层材料实施筛分并和目标配合比阶段级配实施比较的结果。由表2可知，级配没有什么差距，不需要实施调整。

表2　　旧基层铣刨废料级配比较

（2）再生混合料各项性能验证。根据有关检测标准对现场的再生混合料实施各项性能检测，表3所示为检测结果，从表中的数据可以看出，再生混合料其各项性能都符合相关要求。

表3　　再生混合料各项性能

（3）压实检测。表4所示为压实检测结果，根据表中的结果最终得到整平压实工艺过程如下：利用22 T单钢轮振动压路机进行一次稳压，然后通过平地机证明；利用25 T单钢轮振动压路机实施2遍强振；利用25 T单钢轮振动压路机实施3遍弱振；利用25 T胶轮进行6遍压实操作。

表4　25 T单钢轮振动压路机不同工艺对应结果

（4）本实例中用到的再生机组铣刨拌和速度在5～7 m/min范围内，综合考虑各方面因素，比如说再生机组铣刨再生速度、水泥初凝需要花费的时间、整平以及压实效率等，最后将铣刨再生作业长度选择为150 m。

（5）弯沉检测。完成施工7 d之后，取芯检测，表5所示为检测结果，见表6所示为弯沉检测结果，从表中的数据可以看出，检测结果均能够符合相关要求。

表5　　检测结果

表6　　弯沉检测结果

3.3具体施工过程

（1）水泥铺设。通过人工的方式将水泥铺设在路面上，在铺设之前先在路面上弹出网格线，在每格上铺设100 kg水泥。为了最大限度降低铺设水泥的损失，应该在施工前1 h开始铺设，另外，还需要注意天气情况，尽量选择风小的时候施工。

（2）在铣创和拌和施工的时候，最好使再生机械连续并且均匀的进行，控制再生机械速度在5～7 m/min范围内。对于纵向接缝位置，两个相邻作业面之间的重叠量应该超过30 cm，同时需要关闭重叠范围内的水喷。

（3）压实。根据上文中的工艺路线来对路面进行压实。需要特别注意的是包括压路机在内的任何机械设备不应该在已经完成的路面上采取掉头和急刹车操作，任何时候启动以及停止都应该缓慢低速进行。

（4）接缝以及调头处处理。对于两个工作段衔接位置应该对其进行切除，最好不要进行搭接处理。不管是横缝还是纵缝都应该垂直相接，避免斜接，接缝位置必须确保密实。如果施工机械需要在冷再生水泥稳定碎石上面进行调头，必须采取有效的保护措施。

（5）养生以及交通管制。完成冷再生全部施工过程之后必须立刻对交通进行封闭，所有车辆都禁止通行，在路面上铺盖养护布并洒水养护7 d，时刻确保基层的湿润。

3.4效果分析

完成施工之后再现场进行了取芯，并根据有关标准对芯样强度进行准确测试，测试结果表明，施工效果良好，所有的芯样都能够满足设计要求。

对施工路面进行为期7 d的养护之后，所检测的弯沉代表值全部达到了55.3（0.01 mm）的要求；对于平整度，根据12 mm来控制合格率超过了95%，压实度的合格率是100%。

4　　结束语

目前使用较多的就地再生技术，就是将部分或全部基层材料全部铣创，然后再加上水泥进行拌和，这种方式的特点就是造价低廉、施工周期短、节约资源。本论述实例利用该种技术进行施工，完成施工之后取样测试的结果表明，各项力学性能指标都可以满足，包括强度、弯沉值、平整度等。说明该种技术是行之有效的，应该予以大力推广。

参考文献：

［1］ 杨小宁.浅谈水泥稳定就地冷再生基层技术在县乡公路中的应用［J］.赤子,2012（12）：166.

［2］ 蔡建良,李立功.旧路沥青路面水泥稳定就地冷再生［J］.市政技术,2010（S1）：16-20.

［3］ 方秀能,王万平.泡沫沥青就地冷再生技术在高速公路水泥稳定碎石上基层中的应用［J］.江西公路科技,2015（3）：46-50.

［4］ 吴旭.水泥稳定就地冷再生基层技术的应用研究［D］.沈阳：沈阳建筑大学，2013.

［5］ 郝庆富.浅谈沥青路面水泥稳定就地冷再生基层施工技术［J］.中国科技博览，2012（32）：169.

中图分类号：U416.2

文献标识码：A

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.06.011

收稿日期：2016-4-6

作者简介：王丽君（1984-），女，汉族，吉林长春人，大学本科，工程师，主要从事公路养护与施工管理工作。