楊玉慶 董戰(zhàn)霞

摘 要：水泥就地冷再生技術(shù)可循環(huán)利用舊路銑刨料并減少環(huán)境污染，具有重要的推廣價值。本文通過分析舊路銑刨料特征，綜合對比粗、中、細三種不同級配類型的再生混合料不同性能指標，優(yōu)選再生混合料配合比。結(jié)果表明，舊路銑刨料中可添加10～30 mm碎石和石屑改善級配;中級配綜合路用性能最佳，可作為優(yōu)選級配;水泥就地冷再生技術(shù)的工程應(yīng)用中，各項性能指標均滿足要求，其應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞：舊路改造;水泥就地冷再生;配合比設(shè)計;工程應(yīng)用

中圖分類號：U418.8文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）02-0108-04

Application of Cement In-situ Cold Recycling Technology in Old Road Reconstruction Project

YANG Yuqing DONG Zhanxia

（Engineering Construction Center， Henan Yellow River Affairs Bureau，Zhengzhou Henan 450002）

Abstract： Cement in-situ cold recycling technology can recycle old road milling materials and reduce environmental pollution， which has important promotion value. This paper analyzed the characteristics of old road milling materials， comprehensively compared the different performance indicators of the three different gradation types of coarse， medium， and fine recycled mixtures， and optimized the ratio of recycled mixtures. The results show that 10～30 mm crushed stones and stone chips can be added to the old road milling material to improve the gradation; the middle gradation has the best comprehensive road performance and can be used as the optimal gradation; in the engineering application of cement in-situ cold recycling technology， all performance indicators meet the requirements， and its application effect is good.

Keywords： old road reconstruction;cement in-situ cold recycling;mix design;engineering application

在繁重的行車荷載和復(fù)雜的自然環(huán)境綜合作用下，早期建成的部分道路出現(xiàn)了較嚴重的損壞，急需大修養(yǎng)護，甚至銑刨重鋪[1-2]。路面銑刨工程會產(chǎn)生大量銑刨料，若不充分循環(huán)再利用，將會產(chǎn)生巨大的資源浪費和環(huán)境污染問題[3-5]。舊路面水泥就地冷再生技術(shù)可充分利用原路面銑刨料，通過添加水泥結(jié)合料及少量新集料，實現(xiàn)就地銑刨重鋪，達到充分利用原路面銑刨料，同時顯著改善路面性能的良好效果[6-7]。目前，該技術(shù)在國內(nèi)舊路改造項目中已被廣泛應(yīng)用。

本文以黃河堤頂?shù)缆粪嵵荻闻f路基層改造為依托工程，介紹舊路銑刨料級配特征、再生混合料級配優(yōu)選以及再生混合料工程應(yīng)用效果等，以期為相關(guān)工程應(yīng)用提供參考。

1 原材料

原路面基層為水泥穩(wěn)定碎石基層，水泥就地冷再生應(yīng)盡量多利用原基層銑刨料。由于水泥穩(wěn)定碎石基層剛度大、強度高，銑刨機采用原設(shè)計的6 m/min行進速度銑刨較為困難，銑刨速度降低至4 m/min，銑刨深度為15 cm（舊路面）。銑刨料的級配組成如表1所示。

從表1篩分結(jié)果可以看出，銑刨料中粒徑大于19 mm的粗集料占6.7%，與規(guī)范級配范圍中值（占23%）相比，19 mm以上粗集料太少;粒徑在2.36 mm以下的細集料占32.2%，與規(guī)范級配范圍中值45%相比，2.36 mm以下的細集料含量較少。因此，在進行配合比設(shè)計時，應(yīng)對銑刨料中缺少的不同規(guī)格集料進行適當補充。根據(jù)銑刨料級配，人們需要補充10～30 mm碎石和石屑，以改善再生混合料級配。

按照《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/T F20—2015）要求，檢測混合料中額外添加的粗集料（10～30 mm碎石）、石屑和水泥原材料性能，檢測結(jié)果均滿足要求。

2 配合比設(shè)計

為確定適用于水穩(wěn)碎石基層瀝青路面水泥就地冷再生混合料的最佳級配，在進行礦料級配設(shè)計時，本研究通過調(diào)節(jié)碎石和石屑的比例得到了粗、中、細三種不同的級配組成，如表2所示。

2.1 不同級配類型配合比確定

本研究采用重型擊實試驗確定不同級配類型在不同水泥劑量下的最佳含水率和最大干密度及其對應(yīng)的抗壓強度，試驗結(jié)果如表3所示。

由表3分析可知，在最佳含水率狀態(tài)下，粗、中、細三種級配的抗壓強度與水泥劑量成正比。其中，粗級配和中級配混合料在4.5%的水泥劑量下即滿足設(shè)計要求;對于細級配混合料來說，當水泥劑量為5.0%時，其抗壓強度代表值滿足設(shè)計強度要求。因此，從工程質(zhì)量、造價、路用性能等方面綜合考慮，本研究確定粗、中、細三種級配混合料的最佳水泥劑量分別為4.5%、4.5%、5.0%。確定不同級配類型的再生混合料配合比如表4所示。

2.2 不同級配類型配合比路用性能對比

按照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009），測試不同級配類型再生混合料劈裂強度、彎拉強度、抗壓回彈模量、干縮、溫縮和抗沖刷性能，試驗結(jié)果如表5至表7和圖1至圖2所示。

由表5至表7和圖1至圖2分析可知，不同類型的冷再生混合料針對不同性能評價指標表現(xiàn)出不同的性能優(yōu)勢。粗級配再生混合料抗沖刷性能、干縮性能和溫縮性能最優(yōu)，但抗壓強度和劈裂強度最差;中級配再生混合料抗壓強度和抗壓回彈模量最優(yōu);細級配再生混合料劈裂強度和彎拉強度最優(yōu)，但是回彈模量、抗沖刷性能、干縮性能和溫縮性能均最差。

2.3 不同級配類型配合比優(yōu)選

為優(yōu)選性能最佳的冷再生混合料級配類型，本研究綜合對比分析不同級配類型冷再生混合料的各項性能指標。為利于統(tǒng)計分析，將性能最好的記為“3”，性能居中的記作“2”，性能最差的記為“1”，分別賦予“3”“2”“1”三個等級為90分、60分和30分。不同級配類型的再生混合料各項性能指標對比如圖3所示。

從圖3可以看出，粗級配混合料有3個“3”，2個“2”，2個“1”;中級配混合料有2個“3”，5個“2”;細級配混合料有2個“3”，1個“2”，4個“1”。按照賦分標準，粗、中、細三種級配得分分別為450、480、360分。由此可以確定，從混合料的路用性能方面綜合考慮，本項目再生混合料級配優(yōu)選上述確定的中級配。

由于實際施工中采用路拌法工藝，根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/T F20—2015）規(guī)范要求，施工中實際采用的水泥劑量應(yīng)在原配和比基礎(chǔ)上增加1%，即現(xiàn)場路拌法施工采用5.5%水泥劑量。根據(jù)表3試驗結(jié)果，中級配5.5%水泥劑量對應(yīng)的最佳含水率和最大干密度分別為8.2%和2.169 g/cm3。

3 工程應(yīng)用

黃河堤頂?shù)缆粪嵵荻螢楸狙芯烤唧w實施工程，原路面為10 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+5 cm瀝青混合料面層。就地冷再生舊路改造方案為銑刨原路面5 cm瀝青混凝土面層和10 cm水穩(wěn)基層，然后按設(shè)定配合比新增部分10～30 mm碎石和石屑，共鋪筑20 cm厚水泥就地冷再生水泥穩(wěn)定碎石基層，上面再加鋪5 cm厚熱拌瀝青混凝土面層。

施工機械為徐州銳馬重工WR2300型就地冷再生機，最大銑刨寬度為2.3 m，最大工作深度為420 mm。嚴格按照設(shè)定混合料級配施工，施工現(xiàn)場及時取樣檢測水泥劑量和含水量，并在實驗室對無側(cè)限抗壓強度試件進行成型。對施工完成段落及時檢測壓實度，養(yǎng)生完成后及時取芯并測彎沉，芯樣切割成標準試件后測試抗壓強度。試驗結(jié)果如表8所示。施工完取芯部分芯樣如圖4所示。

由表8和圖4分析可知，冷再生混合料施工過程中混合料各項指標、施工完成后強度和彎沉等指標均滿足要求，芯樣密實完整，級配均勻合理，表明水泥就地冷再生技術(shù)在舊路改造中取得良好的工程應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

本文以黃河堤頂?shù)缆粪嵵荻螢橐劳泄こ?，研究了水泥就地冷再生技術(shù)在舊路改造中的應(yīng)用。研究表明，在銑刨速度4 m/min、銑刨深度15 cm的條件下，舊路銑刨料中粒徑在19 mm以上的粗集料和2.36 mm以下的細集料含量較少，可添加10～30 mm碎石和石屑來提高再生混合料中粗、細集料含量;粗、中、細三種不同類型的冷再生混合料在不同性能指標方面表現(xiàn)出不同的性能優(yōu)勢，通過綜合對比各性能指標，人們應(yīng)優(yōu)選中級配作為再生混合料級配;水泥就地冷再生技術(shù)的工程應(yīng)用效果良好，各項性能指標均滿足要求。

參考文獻：

[1]孫斌.基于基層損壞狀況的高速公路瀝青路面再生維修對策[J].公路，2018（3）：240-243.

[2]鄒靜蓉，劉運丹，張志強，等.湖南省干線公路大修改造典型路面結(jié)構(gòu)研究[J].公路工程，2017（6）：287-291.

[3]于麗韜.水泥就地冷再生基層技術(shù)在公路養(yǎng)護維修工程中的應(yīng)用[J].交通世界，2020（24）：15-16.

[4]王劍，李莉，金光來，等.冷再生基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計優(yōu)化[J].筑路機械與施工機械化，2019（1）：33-37.

[5]趙春博.瀝青路面就地冷再生技術(shù)在公路養(yǎng)護大中修工程的應(yīng)用[J].交通世界，2019（16）：34-35.

[6]張淵龍，楊玉慶，王緒，等.石灰穩(wěn)定土基層瀝青路面水泥就地冷再生技術(shù)及施工質(zhì)量檢測[J].廣東公路交通，2018（6）：15-19.

[7]楊玉慶，張淵龍，趙啟旸，等.水泥就地冷再生在碎石土基層瀝青路面改造中的應(yīng)用[J].廣東公路交通，2018（5）：13-16.