水泥冷再生技术及在道路养护中的应用探讨

封晓桃

(苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 211112)

0 引 言

目前沥青路面的再生技术主要包括：厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生和就地冷再生4种，其中就地冷再生技术又根据再生材料和厚度的不同分为沥青就地冷再生和全深式就地冷再生两大类。由于就地冷再生技术是对原有材料的循环再利用，减少了新路面材料的二次投入，从而可大幅度的降低施工成本，另外，在低等级公路中使用该技术甚至可以提高路面基层的等级。在路面保持畅通方面，传统的道路大修工程中，施工路段通常需要全路段、全周期中断交通，而采用就地冷再生技术，则不需要太大的施工场地且可以逐段施工，对交通影响程度小。

本文主要针对以水泥为结合料的就地冷再生技术进行深入研究探索，此类再生技术适用于沥青面层较薄或沥青层和半刚性基层破坏较为严重的道路，通过就地冷再生技术将再生层作为新路面的基层或者底基层。

1 水泥冷再生机理

1.1 水泥冷再生混合料强度形成机理

水泥冷再生是将水泥与破碎材料二次结合，让水泥浆充满骨料空隙，即形成新的混合料。由于旧的沥青结合料和矿质集料被水泥浆分层包裹，改变了原来矿料与结合料的界面状态。从宏观上说，水泥冷再生材料是由旧的水泥稳定碎石、旧的沥青混合料以及新水泥、集料复合而成的新材料。从微观上说，水泥水化后形成了新的水泥石，新的水泥石与旧集料间存在一定厚度的过渡层。过渡层的厚度会影响着复合材料的强度和刚度，过渡层越厚，两者之间的结合强度反而越低。

1.2 旧路面材料的主要成分

在工程中，回收的路面基层材料主要成分为表面包裹着砂浆的石子、完全脱离砂浆的石子、砂浆颗粒、表面没有浆体附着的砂粒、破碎的水泥石颗粒以及在破碎过程中形成的少量石粉。由于旧基层材料中的部分集料被石屑和浆体裹覆，再生过程新的水泥浆体能否将旧集料充分牢固粘结还有待确定。目前我国基层采用的结合料大多为石灰或水泥，但是已经完全反应，基本完全失去了活性。由于在铣刨过程中一些粗的集料会被进一步破碎，因此铣刨下来的旧路面材料的级配会发生进一步的改变。

2 水泥冷再生设计方案

2.1 粒料级配

在实际工程中，根据旧料的筛分结果，结合规范要求的级配需再次进行相应调整，使之满足规范的级配要求。通常旧料的中间粒径集料含量偏多，颗粒较多，粗集料较少，则需要根据实际状况加入新的粗集料来重新调整粒料的级配；规范要求的级配见表1。

表1 水泥冷再生混合料规范级配

2.2 最大干密度和最佳含水率

根据我国现有规范，通常采用击实试验确定最佳含水率和最大干密度。试验参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中的T0804-94步骤操作。将干密度作为纵坐标，含水率作为横坐标，在直角坐标系上绘制出干密度与含水率的关系曲线，曲线纵坐标最大值对应的纵横坐标分别是稳定土的最大干密度与最佳含水率。

2.3 配合比

按照规范，水泥稳定类材料在应用道路时，需要根据《公路路面基层施工技术规范》(JTGT F20-2015)进行7 d无侧限饱水抗压强度和劈裂强度实验，根据强度指标来调整再生材料的组成比例。

3 水泥冷再生技术的施工工艺

3.1 施工流程

在施工过程中如果采用水泥、石灰、水泥与石灰或水泥与粉煤灰混合物进行添加时，通常采取预先撒布的方式，也可以使用机载一体式撒布装置进行撒布。若单独使用水泥时可以采用撒布的方式和稀浆的方式进行添加，出于环保以及精确度方面的考虑，推荐采用稀浆添加的方式。目前采用的水泥稀浆专用搅拌输送车，可按照一定的比例连续地将水泥制备成稀浆(悬浊液)，并通过计量控制系统输送到主机，该设备不但具有计量精确的优点，而且还可以做到防止材料损失及粉尘污染。再生设备现场冷再生的施工工艺流程如图1所示。

图1 再生设备现场冷再生施工工艺流程图

3.2 施工工艺

(1)撒布水泥

根据配合比实验确定的水泥剂量以及路面再生层的厚度，在旧路面范围内布设石灰方格，从而保证水泥剂量的准确度。在施工过程中还需考虑水泥剂量在施工过程中的各项损耗，建议在实际设计的水泥剂量上上浮0.5%。撒布水泥时应尽量使厚度均匀，不然容易诱发路面的质量隐患。

(2)铣刨拌和

铣刨拌和机械即为冷再生机，该机械拌和设备的有效幅宽为2.48 m，通常设置的拌和压实厚度为20 cm，行驶速度通常为5 m/min，施工过程中应控制破碎的沥青混凝土最大粒径不能大于30 mm。由于水泥的初凝之前必须要完成碾压工作，因此单幅的拌和长度应控制在200 m以内，且拌和两幅后应进行稳压。

(3)摊铺

采用摊铺机进行摊铺时，必须要保证摊铺后的混合料不能出现离析、波浪拥包和裂缝等现象。摊铺过程中速度应保持匀速前行，宜控制在2～4 m/min。当使用自带摊铺槽的冷再生机时，应注意的是，如果铣刨厚度太大，会导致混合料堆积于摊铺槽之前，从而出现波浪、拥包等不良现象，造成路面平整，因此，一定要制定合适的铣刨厚度。

(4)碾压

碾压过程中的初压通常采用静压方式，复压采用低振、高频的振动碾压方式，光轮压路机需碾压3至4遍，终压经常采用静压方式，碾压要在5～8遍以上，直至达到规定的压实度，终压时还应适当洒水。

(5)养生

水泥冷再生技术的养生工作应采用专用洒水车来完成，洒水量以及频率由表面湿润度进行决定，不得使用自流式洒水车。养生期为7 d，路面养生期间应限制车辆通行，养生期满后方可适当开放交通。

4 水泥冷再生技术经济效益

水泥冷再生技术与其它道路维修技术比较，再生技术的可节省大量的资源和资金和保护环境。另外，由于采用现场再生可提高材料的生产和处理能力，以及旧料利用可减少原材料的运输与人力资源方面的需求，又一次大幅度的降低了工程费用。我国的石矿资源分布很不平衡，一些区域石料极度匾乏，石料的长距离运输大幅度增加工程成本。同新集料的远距离运输以及从拌和厂再运输到施工现场相比，采用旧路面材料再生技术具有明显的突出优势。与传统施工工艺相比，采用现场冷再生技术可以降低大约6%～20%的成本。

5 结语与展望

水泥冷再生技术与传统的路面养护维修技术相比，充分利用旧料，保护了环境，能彻底治理原道路的坑槽、拥包、裂缝、松散等病害，具有环境效益高、经济效益明显、社会效益好的特点。水泥冷再生技术将越来越多的应用到道路养护工程中。

目前我国规范对水泥冷再生混合料的粒料级配太过于宽泛，不能够精准的指导水泥冷再生混合料的设计及施工，从而导致水泥冷再生混合料质量偏差较大，后期问题较为严重。需要根据实际状况进行细化研究，制定一套完善的水泥冷再生混合料设计施工规范，从而保证水泥冷再生混合料的质量。