張俊慶

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

冷再生是公路養(yǎng)護(hù)維修的常用方法，經(jīng)冷再生處理的原路面可作為新面層的基層或底基層使用。為了使再生層的強(qiáng)度等指標(biāo)達(dá)到基層或底基層要求，通常需要摻入添加劑。過去主要采用水泥作為添加劑，同時(shí)還需添加一定量的集料，導(dǎo)致施工周期長、成本高，而如果摻加環(huán)保型固化劑，則既能代替水泥，又不再需要添加集料。

1 工程概況

某公路路段因近年來交通量持續(xù)增加，且重載車輛數(shù)量增多，導(dǎo)致路面破壞嚴(yán)重，經(jīng)過多次修繕仍有局部段落的路面及附屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的破壞，給路段的正常、安全通行造成了威脅，必須實(shí)施全面的養(yǎng)護(hù)維修。此次維修的路段為K116+200—K123+380 與K131+370—K134+370。經(jīng)綜合考慮，決定采用冷再生技術(shù)處理，將再生后的結(jié)構(gòu)層作為底基層，層厚20cm，并選用環(huán)保型固化劑作為本次施工的添加劑。

2 環(huán)保型固化劑的優(yōu)點(diǎn)

本次施工所用的環(huán)保型固化劑主要具有以下優(yōu)勢：

（1）成本低于普通水穩(wěn)碎石，且無需進(jìn)行土方外運(yùn)，從而減少運(yùn)輸成本。

（2）成型速度快，可有效縮短冷再生工期，在添加適量的固化劑之后，可在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求的強(qiáng)度，進(jìn)而減少工程投資，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）可提高結(jié)構(gòu)整體性，形成板體結(jié)構(gòu)，受車輛荷載持續(xù)作用后可實(shí)現(xiàn)整體受力，使上部荷載連續(xù)且均勻地向下傳遞，增強(qiáng)底基層結(jié)構(gòu)自身的承載力，延長結(jié)構(gòu)壽命[1]。

（4）適用范圍廣泛，可在有軟基分布和產(chǎn)生翻漿的路段使用，提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，并使底基層保持整體性和穩(wěn)定性。

（5）能提高結(jié)構(gòu)的水穩(wěn)性與抗凍融性，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增強(qiáng)對水損害的抵御能力。

（6）適量添加固化劑能起到提高后期強(qiáng)度的作用，增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)整體承載力，從而減小沉降[2]。

在本次改造工程中，充分利用原路面材料，在實(shí)驗(yàn)室中對采用環(huán)保型固化劑的底基層混合料開展擊實(shí)試驗(yàn)，以確定具體的配合比。所用固化劑的類型為CGJ。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出的配合比為：舊路材料∶水泥∶固化劑=97∶3∶0.01。通過對舊路材料實(shí)施的篩分試驗(yàn)，并結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)檢測結(jié)果，舊路粗集料可達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求，在冷再生施工中建議將碎石的摻入量控制在10%～15%，將水泥的摻入量控制在3%。為驗(yàn)證采用環(huán)保型固化劑后得到的混合料的經(jīng)濟(jì)性，對采用水泥作為添加劑的混合料進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比。其中，采用水泥作為添加劑的混合料的配合比為舊路材料∶碎石∶水泥=80%～85%∶10%～15%∶5%，其單位面積造價(jià)為33.17 元，而由于無需使用碎石，所以采用環(huán)保型固化劑后得到的混合料的單位面積造價(jià)僅為27.5 元。因此，無論是從技術(shù)角度還是經(jīng)濟(jì)角度考慮，都可將采用環(huán)保型固化劑后得到的混合料作為首選方案。

3 冷再生施工

冷再生施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→施工放樣→碎石撒布→水泥撒布→冷再生拌和→羊角碾初壓→平地機(jī)初平→壓路機(jī)復(fù)壓→平地機(jī)精平→壓路機(jī)壓實(shí)→灑水養(yǎng)生。

具體施工工藝如下：

（1）為防止新舊路面結(jié)合處產(chǎn)生較大沉降，在冷再生開始前1h 內(nèi)，先施工端部水穩(wěn)碎石，將其初平并碾壓后，再進(jìn)行就地冷再生，此時(shí)按照20～30cm的寬度向外搭接，以使二者形成一個(gè)整體。

（2）采用半幅作業(yè)、半幅正常通車的方式施工，禁止重型車輛通行。

（3）開工前先灑布一層底水，然后不斷摻加碎石，摻量以篩分結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合合成級(jí)配確定。

（4）按照預(yù)設(shè)水泥用量對水泥撒布車進(jìn)行設(shè)定，并在其前方鋪設(shè)一塊鐵板，車輛通過后對其收集的水泥進(jìn)行稱重，并與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若誤差小于3%，則為合格。

（5）冷再生機(jī)實(shí)際運(yùn)行速度需以路面損壞情況為依據(jù)，結(jié)合再生深度適當(dāng)調(diào)整，通常不超出2～6m/min這一范圍，施工中不可隨意更改速度。在網(wǎng)裂較嚴(yán)重的段落應(yīng)適當(dāng)減慢速度，并提高銑刨轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

（6）在再生機(jī)的后方應(yīng)安排專人對再生深度及水泥用量等進(jìn)行檢查，并及時(shí)將信息反饋給再生機(jī)操作人員，以便及時(shí)且正確地做出調(diào)整。

（7）對再生深度進(jìn)行檢查時(shí)，需將相鄰的已經(jīng)完成再生的路面作為基準(zhǔn)，將鋼釬插入土內(nèi)，根據(jù)插入深度確定再生深度。此時(shí)需在作業(yè)面邊緣設(shè)置導(dǎo)向線，為操作員提供必要的幫助。

（8）在多刀施工過程中，要隨時(shí)檢查搭接寬度，確保其始終達(dá)到10cm 以上。應(yīng)在再生機(jī)的后方安排專人做好清理工作，防止對施工后的密實(shí)度及橫縱向接縫造成不利影響。

（9）施工中做好混合料級(jí)配與再生深度等關(guān)鍵指標(biāo)的檢測工作，以保證后續(xù)作業(yè)正常開展為準(zhǔn)確定再生長度，認(rèn)真組織現(xiàn)場施工，以免產(chǎn)生橫向裂縫。再生施工應(yīng)一次完成，中途不可停機(jī)，每次再生的長度控制在50～80m 范圍內(nèi)。完成一段再生施工后，立即檢查銑刨刀架和刀具，若發(fā)現(xiàn)損壞，應(yīng)及時(shí)更換。

（10）嚴(yán)格按照預(yù)定方案進(jìn)行再生層的碾壓，正式碾壓前還需通過必要的試驗(yàn)來確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，如壓實(shí)層厚度及碾壓遍數(shù)等，進(jìn)而為正式施工提供指導(dǎo)。

（11）再生機(jī)后方使用羊角碾初壓，遵循低頻高幅的原則，具體的碾壓遍數(shù)以達(dá)到要求的壓實(shí)度為準(zhǔn)。采用鋼輪壓路機(jī)施工時(shí)，其速度應(yīng)控制在3km/h以內(nèi)。

（12）初壓結(jié)束后，盡快用平地機(jī)整平。完成整平后，由技術(shù)人員對表面的橫縱坡進(jìn)行檢測，確認(rèn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（13）整平過程中需將局部高處的料刮至路面范圍外，不可進(jìn)行薄層貼補(bǔ)。

（14）整平時(shí)不允許任何車輛通過，以防止影響后續(xù)碾壓的連續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致局部粗細(xì)集料產(chǎn)生離析。

（15）已完成碾壓的路段和正處于碾壓狀態(tài)的路段，壓路機(jī)不可進(jìn)行調(diào)頭及緊急制動(dòng)等可能導(dǎo)致面層破壞的操作。

（16）碾壓時(shí)再生層表面需始終處于濕潤狀態(tài)，若由于季節(jié)原因水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水，但注意不可大面積灑水。

（17）完成拌和與整平后的再生層，需在水泥達(dá)到初凝前完成碾壓并保證壓實(shí)度合格，同時(shí)不能有明顯的輪跡。

（18）再生及碾壓施工中應(yīng)設(shè)專門的質(zhì)檢人員進(jìn)行跟班作業(yè)，及時(shí)對再生層的層厚、標(biāo)高、橫坡及平整度等進(jìn)行檢測和反饋，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、解決問題。

4 環(huán)保型固化劑的工程應(yīng)用

4.1 取樣

在項(xiàng)目實(shí)施之前，應(yīng)先對原路面實(shí)施鉆芯取樣，然后將取得的樣品送交實(shí)驗(yàn)室，按照不同的水泥摻量制備5組試樣，進(jìn)而確定各組試樣的主要技術(shù)參數(shù)。這5 組試樣的水泥摻量最小值為3%，按1%的間隔遞增至7%[3]。

4.2 擊實(shí)試驗(yàn)

采用四分法進(jìn)行試樣制備，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，固化劑摻入量初設(shè)為0.01%，采用外摻法計(jì)算摻量，之后通過擊實(shí)試驗(yàn)加以驗(yàn)證。試樣分3次添加到筒內(nèi)，每層連續(xù)擊實(shí)98次之后，對試樣進(jìn)行拉毛，然后裝到套筒內(nèi)。重復(fù)上述過程，擊實(shí)結(jié)束后試樣高度不能超過6mm，并用修土刀在套筒的內(nèi)壁連續(xù)削刮，直至試樣與套筒分離，最后將底板拆除進(jìn)行稱量，測定試樣的含水率。

經(jīng)試驗(yàn)，不同水泥摻量條件下的試樣最大干密度與最佳含水量實(shí)測結(jié)果如表1所示。各組試樣的固化劑摻量相同，均為0.01%。從表1 可以看出，隨著水泥摻量的增加，試樣最大干密度與最佳含水量均明顯增大[4]。

表1 不同水泥摻量條件下的試樣最大干密度與最佳含水量實(shí)測結(jié)果

4.3 強(qiáng)度試驗(yàn)

強(qiáng)度試驗(yàn)中，試樣的水泥摻量依然為上述5種，各組試樣的固化劑摻量均為0.01%，壓實(shí)度為97%，采用靜壓法制備直徑和長度均為150mm 的標(biāo)準(zhǔn)柱體試件。試件制備完成后，使用塑料袋將其密封，放置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下連續(xù)養(yǎng)護(hù)7d，然后測定試樣的強(qiáng)度，并計(jì)算干密度等指標(biāo)。

強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。從表2 可以看出，隨著水泥摻量的增加，試件的干密度、實(shí)測強(qiáng)度均增大，說明水泥的加入提高了混合料的強(qiáng)度[5]。

表2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

在經(jīng)試驗(yàn)得出不同水泥摻量對應(yīng)的混合料強(qiáng)度后，對強(qiáng)度與水泥摻量進(jìn)行線性回歸，得出以下關(guān)系：

式（1）中：X 為水泥摻量（%）；Rc為強(qiáng)度的代表值（MPa）。

4.4 結(jié)果分析

試件的7d 強(qiáng)度需達(dá)到2.5MPa 以上（代表值），結(jié)合強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果與相應(yīng)的回歸分析結(jié)果，認(rèn)為水泥劑量為3%即可達(dá)到強(qiáng)度要求。分析試驗(yàn)時(shí)所用各類原材料的基本性能、試件制作方式與施工時(shí)需滿足的各項(xiàng)控制要求，同時(shí)結(jié)合相關(guān)技術(shù)細(xì)則，在施工過程中所用水泥劑量需要比經(jīng)試驗(yàn)得出的摻量多出0.5%左右，由此可得實(shí)際施工中的水泥摻量為3.5%，比采用水泥作為單一添加劑的混合料的水泥摻量減小了1.5 個(gè)百分點(diǎn)。如果原材料在施工中發(fā)生了變化，則要重新開展配合比設(shè)計(jì)。除此之外，試驗(yàn)人員觀察發(fā)現(xiàn)，在混合料中按照0.01%的比例摻入環(huán)保型固化劑后，混合料早期強(qiáng)度形成速度明顯加快，僅需3d 試件強(qiáng)度就可以達(dá)到2.7MPa，同時(shí)能省去大量外運(yùn)石料，減少原材料購置成本及運(yùn)輸成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論

本文結(jié)合工程實(shí)例，對環(huán)保型固化劑在路面冷再生施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，對不同水泥摻量的各組試件進(jìn)行了主要技術(shù)指標(biāo)的實(shí)測分析，得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)各組試件的強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果可知，在混合料中摻加適量環(huán)保型固化劑后，混合料的早期強(qiáng)度形成速度明顯加快，由此可起到縮短工期和減少投資的作用，符合當(dāng)前公路維修養(yǎng)護(hù)中的經(jīng)濟(jì)合理、綠色環(huán)保等理念。

（2）要使環(huán)保型固化劑在冷再生施工中發(fā)揮預(yù)期效果，配合比設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。本文提出了在配合比設(shè)計(jì)過程中的注意要點(diǎn)和技術(shù)參考。但由于這種新材料在實(shí)體工程中的應(yīng)用并不多，且相關(guān)規(guī)范并未對此作出明確且細(xì)致的規(guī)定，所以在現(xiàn)實(shí)情況中可能出現(xiàn)一些新問題，對此還需要不斷通過實(shí)踐和總結(jié)來提升工程應(yīng)用效果。

（3）需要充分考慮該方法的獨(dú)特性。由于不同地區(qū)的地質(zhì)條件及不同項(xiàng)目的路面結(jié)構(gòu)方案有所不同，即便采用完全相同的環(huán)保型固化劑，其效果也有所不同。鑒于此，在條件允許的情況下，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目所在地區(qū)和工程實(shí)際情況，選擇適宜的固化劑類型，以更好地發(fā)揮固化劑的作用，提升冷再生基層的質(zhì)量。

（4）根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對采用固化劑后的冷再生底基層各項(xiàng)性能進(jìn)行分析，找出存在的不足，并在設(shè)計(jì)或施工中采取針對性的措施予以改善，以免影響固化劑的使用效果。