沥青路面冷再生技术在公路大修中的应用

2022-05-12闫智杨

交通世界 2022年12期

闫智杨

（石家庄公路桥梁建设集团有限公司，河北石家庄 050000）

0 引言

近年来，许多道路路面病害层出不穷，这些道路主要是面层和基层破损严重，但是路基较为完整，需要进行较大工作量的修理。冷再生技术是将旧沥青路面结构铣刨后加入水泥、粉煤灰、碎石集料、旧沥青材料组成混合料，经拌和、摊铺、压实成型，充分利用旧沥青材料，节约资源[1]。本文依托具体工程，在试验路段采用不同碎石级配和水泥用量制备混合料进行摊铺施工，并结合冷再生施工工艺，研究不同碎石级配和水泥用量对路面冷再生技术施工质量的影响。

1 原材料

1.1 水泥

沥青路面冷再生技术中新拌和料中水泥主要起到黏结作用，因此水泥质量是否符合施工要求尤为重要，本文对试验路段所用水泥进行性能检测，优选符合冷再生技术施工要求的水泥。

1.2 粉煤灰

粉煤灰作为填料不仅可以提高新拌和料稳定性能，还可以提高新拌和料后期强度与耐久性。本文对试验路段所用粉煤灰进行性能检测，优选符合冷再生施工技术要求的粉煤灰。

1.3 碎石

本文为探究不同撒布碎石级配对路面冷再生技术施工质量的影响，本文选用花岗岩作为集料碎石，并通过试验对各项性能指标进行检测。

2 工程实例

2.1 工程概况

某沥青路面位于西北山区地段，起点桩号为K200+000，终点桩号为K220+200，全线长20.2km，该高速公路自2005年建成已经使用了15年，对该条道路检测发现水稳基层承载能力较好，路表出现较多严重裂缝和深度较深的车辙，对于基层结构强度较为完整，但面层损坏严重的路面，决定使用水泥冷再生技术进行维修。原公路路面结构为5cm中粒式沥青混凝土+2cm沥青石屑+3cm中粒式沥青混凝土+16cm石灰稳定碎石+20cm天然砂砾；再生公路路面结构为4cmAC-13细粒式混凝土+1cm改性乳化沥青黏层（0.5kg/m2）+5cmATB-25沥青稳定碎石+2cm改性乳化沥青黏层（1.0kg/m2）+20cm水泥冷再生基层。

2.2 施工工艺

（1）准备工作

首先通过试验检测水泥、粉煤灰、碎石等原材料的各项性能指标，保证每个原材料使用质量满足施工要求，选取该公路K210+000—K210+800作为水泥冷再生技术施工的试验路段，对原路面5cm的沥青路面上面层进行挖除工作，并进行清扫，保证面层工作面整洁[2]。

（2）级配设计

冷再生混合料级配影响路面强度、抗滑能力等路用性能，为探究混合料级配对再生路面路用性能的影响，本文选用三种不同混合料级配，并以2.36mm筛孔通过率作为冷再生混合料级配关键尺寸，级配1∶2.36mm筛孔通过率为20.9%，级配2∶2.36mm筛孔通过率为9.0%，级配3∶2.36mm筛孔通过率为5.1%，探究级配2.36mm筛孔通过率对冷再生混合料性能的影响。

选取该公路K210+000—K210+300作为水泥冷再生技术施工的试验路段，将300m的试验路段平均分成3段，级配1、级配2、级配3摊铺试验路段A、B、C，三种不同混合料碎石级配表如表1所示。

表1 三种不同混合料级配表

（3）再生铣刨与压实施工

旧路面清扫工作完成后，铣刨旧路面5m的中粒式沥青混合料，铣刨施工后期需要控制铣刨速度不宜过快，过快会对路面结构造成破坏，铣刨时及时检查铣刨深度、宽度是否满足施工要求，不允许铣刨超过5cm的路面结构，将铣刨的混合料进行检测，满足施工规范要求后，再加入再生剂，制备冷再生混合料进行施工。

冷再生混合料制备完成后，对摊铺机进行预热处理，摊铺机预热温度应该控制在120℃，没有达到120℃不允许进行摊铺施工，摊铺施工应注意松铺厚度控制8cm，摊铺机应匀速行驶，速度控制在3km/h，不允许出现速度过快导致松铺厚度不均匀的现象，否则碾压施工时，路面厚度不均匀。

碾压施工完成后，进行压实施工，初压工作中压实速度控制在1km/h，静压3遍；复压工作中压实速度控制在1.5km/h，重压5遍；终压速度控制在1.5km/h，静压2遍。碾压成型后采用核子密度仪对基层压实度进行检测判别是否满足规范要求[3]。碾压成型后再进行养护处理。

2.3 性能检测

（1）碎石级配

为探究级配2.36mm筛孔通过率对冷再生混合料性能的影响，本文选取该公路K210+000—K210+300作为试验路段，采用2.36mm筛孔通过率为20.9%、9.0%、5.1%三种级配制备混合料摊铺试验路段，竣工后，在试验路段轮迹带处随机钻芯取样，采取5个试样，试样尺寸为直径10cm，高度8.50cm，在室内进行车辙试验和无限抗压强度试验，检测动稳定度和无限抗压强度，检测结果如表2所示。

表2 试验路段7d无侧限抗压强度值和动稳定度记录表

图1 级配与试件限抗压强度值和动稳定度关系图

由表4可知，级配1试件2.36mm筛孔通过率为20.9%抗压强度为9.28MPa，动稳定度为3971次/mm，级配2试件2.36mm筛孔通过率为9.0%，抗压强度减小率为19.2%，动稳定度减小率为10.9%，级配3试件2.36mm筛孔通过率为5.1%，抗压强度减小率3.7%，动稳定度减小率14.3%，混合料级配1的试验路段抗压强度、动稳定度最好。对级配2.36mm筛孔通过率与无侧限抗压强度极限线性分析：y=-1.03x+10.06、R²=0.8498，无侧限抗压强度随着级配2.36mm筛孔通过率减少而逐渐减小；对级配2.36mm筛孔通过率与动稳定度线性分析：y=-470x+4462.3、R²=0.9939，试件动稳定度随着级配2.36mm筛孔通过率减少而逐渐减小，这是由于级配2.36mm筛孔通过率较多时，有较多细集料填充骨料空隙，增加混合料整体稳定性，因此可以适当提高混合料级配2.36mm集料占比，提高再生路面强度和高温稳定性能

（2）水泥用量

为研究不同水泥用量对水泥冷再生技术施工质量的影响，本文在选取该公路K210+300—K210+800作为试验路段，本文选用五种水泥用量3%、3.5%、4%、4.5%、5%制备混合料摊铺试验路段D、E、F、G、H，竣工后，在试验路段轮迹带处随机钻芯取样，采取5个试样，在室内进行车辙试验，检测其动稳定度，检测结果如表3所示。

表3 试验路段动稳定度记录表

由图2可知，试验路段D水泥剂量为3%动稳定度为3050次/mm，试验路段E水泥剂量为3.5%动稳定度增加率为21.2%，试验路段F水泥剂量为4%动稳定度增加率为7.4%，试验路段G水泥剂量为4.5%动稳定度增加率为12.7%，试验路段H水泥剂量为5%动稳定度增加率为18.8%，水泥剂量为5%时试验路段动稳度最大为5318次/mm，水泥用量与试验路段动稳定度进行线性分析：y=531.5x+2507.9，R²=0.972，水泥用量增加，试验道路动稳定度随之增加。因此路面冷再生技术在沥青路面施工过程中，适量增加水泥用量，提高道路高温稳定性能。