陳愛(ài)勇，李　鋒

（1.江蘇沿江高速公路有限公司錫常管理中心，江蘇 無(wú)錫 214400；2.蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210017）

低劑量水泥冷再生技術(shù)研究

陳愛(ài)勇1，李鋒2

（1.江蘇沿江高速公路有限公司錫常管理中心，江蘇 無(wú)錫 214400；2.蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210017）

低劑量水泥冷再生技術(shù)不但可以有效解決半剛性基層的反射裂縫病害，而且可以實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面材料的循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能減排的目的。文章針對(duì)高速公路產(chǎn)生的瀝青面層銑刨料RAP和二灰碎石銑刨料LFSM，分別采用重型擊實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，研究了不同水泥用量和試件成型方法對(duì)冷再生混合料干密度和抗壓強(qiáng)度的影響；并對(duì)低劑量水泥冷再生施工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。

冷再生技術(shù)；低劑量水泥；重型擊實(shí)法；振動(dòng)壓實(shí)法；最佳含水量

我國(guó)高速公路瀝青路面大多采用半剛性基層，然而，半剛性基層材料易受水和溫度的影響而產(chǎn)生干縮和溫縮裂縫，并在行車荷載、溫度、濕度等因素綜合作用下反射至面層，形成反射裂縫。反射裂縫對(duì)路面結(jié)構(gòu)的整體性和連續(xù)性產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞并在一定程度上消弱了路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度，而且隨著雨水或雪水的浸入會(huì)導(dǎo)致基層變軟，在車輛高速行駛產(chǎn)生的動(dòng)水壓力的沖刷作用下產(chǎn)生唧漿現(xiàn)象，進(jìn)一步導(dǎo)致路面出現(xiàn)水損壞或其它結(jié)構(gòu)性破壞，進(jìn)而嚴(yán)重影響高速公路的路用性能［1-2］。針對(duì)反射裂縫病害，解決途徑之一是采用低劑量水泥穩(wěn)定碎石；然而水穩(wěn)碎石需要大量的開(kāi)采礦山，造成生態(tài)環(huán)境的破壞，而高速公路瀝青路面銑刨重鋪養(yǎng)護(hù)時(shí)卻將舊瀝青路面材料廢棄，造成資源浪費(fèi)且污染環(huán)境［3-4］。

本文針對(duì)高速公路產(chǎn)生的瀝青面層銑刨料（Reclaimed Asphalt Pavement，RAP）和二灰碎石銑刨料（Lime Fly-Ash Stabilized Macadam，LFSM），采用低劑量水泥再生后作為底基層，不但可以解決半剛性瀝青路面產(chǎn)生的反射裂縫病害，同時(shí)可以減少礦山開(kāi)采，達(dá)到舊瀝青路面材料的循環(huán)利用和節(jié)能減排的目的，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

1　原材料

水泥作為結(jié)合料在水化反應(yīng)后與集料之間形成整體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生一定的強(qiáng)度。因此，水泥的質(zhì)量嚴(yán)重影響冷再生混合料的性能［5-6］。在水泥的選取時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，對(duì)于不滿足指標(biāo)要求的不能使用。本文采用普通硅酸鹽水泥P.O 42.5作為結(jié)合料，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。瀝青路面銑刨料RAP和二灰碎石銑刨料LFSM取自現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)礦料篩分后添加一定用量的新集料，集料規(guī)格采用19.0～31.5 mm。

2　配合比設(shè)計(jì)

2.1 礦料級(jí)配

采用水洗法對(duì)瀝青路面銑刨料RAP和二灰碎石銑刨料LFSM進(jìn)行篩分，按顆粒組成進(jìn)行計(jì)算，確定各種水泥冷再生RAP混合料的新集料添加量為30%，水泥冷再生LFSM混合料的新集料添加量為25%。各種材料的級(jí)配組成及冷再生混合料合成級(jí)配如表2所示。

表1 水泥試驗(yàn)結(jié)果

表2　礦料級(jí)配組成

2.2 最佳含水量

針對(duì)2.0%、2.5%、3.0%和3.5%4種水泥含量，分別采用重型擊實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法成型試件，測(cè)試水泥冷再生混合料的最大干密度，確定最佳含水量，其中水泥冷再生RAP混合料分別采用3%、4%、5%、6%、7%5種含水量；水泥冷再生LFSM混合料分別采用4%、5%、6%、7%、8%5種含水量。試驗(yàn)得到的含水量和干密度的關(guān)系曲線如圖1所示。

圖1　干密度與含水量關(guān)系

結(jié)果表明，隨著含水量的不斷增加，冷再生混合料的干密度先增加后減小，其中水泥冷再生RAP混合料的最佳含水量出現(xiàn)在5.5%左右，而水泥冷再生LFSM混合料的最佳含水量出現(xiàn)在6.5%左右，均大于水泥冷再生RAP混合料的含水量，表明二灰碎石銑刨料的吸水率明顯高于瀝青面層銑刨料。由干密度和含水量的關(guān)系曲線確定的2種冷再生混合料在不同成型方法下的最佳含水量和最大干密度結(jié)果如表3所示。

表3　最佳含水量和最大干密度試驗(yàn)結(jié)果 MPa

結(jié)果表明：

（1）隨著水泥用量的增加，水泥冷再生混合料的干密度不斷增大，壓實(shí)度也隨之提高。水泥作為一種填料，有效填充了材料內(nèi)部空隙，使得冷再生混合料的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，表現(xiàn)出密度增加；

（2）對(duì)于不同的成型方式來(lái)說(shuō)，振動(dòng)壓實(shí)法成型的混合料干密度明顯高于重型擊實(shí)法，表明振動(dòng)成型法能夠提高水泥冷再生混合料的壓實(shí)度；

（3）對(duì)于同一種成型方法，水泥冷再生RAP混合料的干密度大于水泥冷再生LFSM混合料。RAP屬于瀝青面層材料，具有一定的柔性，而LFSM屬于基層材料，具有一定的剛性，相比而言，柔性材料更加容易壓實(shí)；

（4）通過(guò)相關(guān)性分析，振動(dòng)壓實(shí)法和重型擊實(shí)法成型的水泥冷再生RAP試件干密度之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.986 9，而水泥冷再生LFSM試件干密度之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.999 5，兩者之間表現(xiàn)出很好的相關(guān)性。

2.3 最佳水泥用量

針對(duì)2.0%、2.5%、3.0%和3.5% 4種水泥含量冷再生混合料確定的最佳含水量，分別采用靜壓法和振動(dòng)壓實(shí)法成型試件，測(cè)試試件的7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，確定水泥冷再生混合料的最佳水泥用量，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4　7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 MPa

試驗(yàn)結(jié)果顯示：（1）水泥冷再生混合料的7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥用量的增加而不斷增加。水泥水化后產(chǎn)生的水化硅酸鈣具有很高的強(qiáng)度，因此，>水泥用量越多其混合料的抗壓強(qiáng)度越大；LFSM屬于半剛性材料，其強(qiáng)度本身就高于柔性材料RAP，水泥再生后其強(qiáng)度同樣較高；

（3）對(duì)于同一種冷再生混合料，振動(dòng)壓實(shí)法壓實(shí)功高，成型的試件更加密實(shí)，抗壓強(qiáng)度明顯高于靜壓法；

（4）參照水泥冷再生設(shè)計(jì)指標(biāo)，高速公路底基層7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于2.0MPa的要求，并考慮>抗反射裂縫的效果，設(shè)計(jì)水泥劑量取最小值2.0%。

3　施工工藝

低劑量水泥冷再生RAP和LFSM的施工工藝相同，具體施工過(guò)程如下［7-8］：

（1）施工準(zhǔn)備。銑刨料應(yīng)不結(jié)塊且無(wú)雜物，最大粒徑不大于31.5 mm，含水量不大于3%。與水泥穩(wěn)定碎石混合料不同的是，在水泥冷再生前必須通過(guò)隨機(jī)的方式合理獲得具有代表性的銑刨料，并測(cè)試銑刨料和新集料的含水量，根據(jù)配合比設(shè)計(jì)中的最佳含水量確定外摻水量，保證水泥冷再生混合料具有最好的壓實(shí)條件。

（2）拌和。每天開(kāi)始攪拌前，應(yīng)檢查場(chǎng)內(nèi)銑刨料和集料的含水量，計(jì)算當(dāng)天的施工配合比。開(kāi)始攪拌之后，按規(guī)定取混合料試樣檢查級(jí)配和水泥劑量，隨時(shí)在線檢查配比、含水量是否變化。

（3）運(yùn)輸。運(yùn)輸車應(yīng)該按前后中的順序裝料，避免混合料離析。車上的混合料應(yīng)覆蓋，并盡快運(yùn)送到鋪筑現(xiàn)場(chǎng)，減少水分損失。當(dāng)車內(nèi)混合料不能在水泥初凝時(shí)間內(nèi)運(yùn)到工地?cái)備亯簩?shí)，必須予以廢棄［9］。

（4）攤鋪。攤鋪前應(yīng)將下臥層灑水濕潤(rùn)，并檢查攤鋪機(jī)各部分運(yùn)轉(zhuǎn)情況，且嚴(yán)格控制基層厚度和高程，松鋪系數(shù)一般為1.2～1.3。采取2臺(tái)攤鋪機(jī)同時(shí)進(jìn)行攤鋪，作業(yè)時(shí)應(yīng)保持平穩(wěn)連續(xù)的進(jìn)行，應(yīng)采取各種有效措施，防止水泥冷再生混合料在施工中出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

（5）碾壓。采用2～3臺(tái)20 t以上的單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和1～2臺(tái)25 t以上的輪胎壓路機(jī)進(jìn)行組合碾壓，先使用鋼輪進(jìn)行穩(wěn)壓，然后振動(dòng)碾壓，最后使用膠輪進(jìn)行終壓。第1～2遍碾壓速度為1.5～1.7 km/h，以后各遍為1.8～2.2 km/h。注意穩(wěn)壓要充分，振壓不起浪、不推移，壓至無(wú)輪跡為止。碾壓完成后用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度，建議壓實(shí)度應(yīng)不小于97%。

（6）養(yǎng)生。采用濕潤(rùn)的麻布或透水無(wú)紡?fù)凉げ几采w的方式進(jìn)行養(yǎng)生，后續(xù)采取灑水車養(yǎng)生，保持底基層處于濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)生期間封閉交通。

4　結(jié)論

（1）水泥冷再生RAP和LFSM混合料的干密度和7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均隨著水泥用量的增加而不斷增大；

（2）對(duì)于同一種成型方法，由于RAP屬柔性材料，更易壓實(shí)，而LFSM屬半剛性材料，強(qiáng)度相對(duì)更高。因此，水泥冷再生RAP混合料的最大干密度大于水泥冷再生LFSM混合料，而7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度小于水泥冷再生LFSM混合；

（3）通過(guò)相關(guān)性分析，振動(dòng)壓實(shí)法和重型擊實(shí)法成型的水泥冷再生RAP和LFSM混合料的最大干密度之間具有很好的相關(guān)性；

（4）水泥冷再生RAP和LFSM混合料的7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于2.0 MPa，滿足高速公路底基層的要求，結(jié)合抗反射裂縫的目的，采用

最小值2.0%。同時(shí)，建議在低劑量水泥冷再生混合料設(shè)計(jì)時(shí)水泥用量控制在2%～3%。

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［4］江濤.冷再生瀝青混合料用于重交路面改建時(shí)若干關(guān)鍵問(wèn)題研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2010.

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Study on Construction Technology of Low Dose Cement Cold Recycling

Chen Aiyong1， Li Feng2
（1. Wuxi and Changzhou Management Center， Jiangsu Yanjiang Expressway Co.， Ltd.， Wuxi 214400， China; 2. JSTI Group， Nanjing 210017， China）

Low dose cement cold recycling technology can not only solves the reflection cracks of semi rigid base， but also realizes the recycling of old asphalt pavement materials and the purpose of energy saving and emission reduction. In this paper，heavy compaction and vibratory compaction method are use respectively for mix proportion design of reclaimed asphalt pavement and lime fly-ash stabilized macadam from expressway， the influence of the different cement content and molding methods on density and compressive strength of cold recycling mixture are analyzed. At the same time， the key technologies of low dose cement cold recycling construction process are summarized.

cold recycling technology; low dose cement; heavy compaction method; vibratory compaction method; optimum water content

U414

A

1672–9889（2015）05–0009–03

陳愛(ài)勇（1980-），男，江蘇宿遷人，工程師，主要從事道路、橋梁設(shè)計(jì)工作。

（2015-01-26）