提高旧路材料利用率冷再生无机结合料的应用

摘要:本文结合对近几年全国各地陆续组织全面实施农村公路网化改造工程，淄博市桓台县村级路网工程中新技术、新材料、新工艺的推广应用，总结利用全深式就地冷再生技术对旧沥青路面的更新再利用，既保护了环境又提高了旧路材料的利用率，大大减少了因道路更新而产生的大量渣土垃圾，造成环境污染和资源的极大浪费，为以后的城市道路大范围的旧路更新改造提供了科学详细的技术数据及环保新途径。

关键词:提高;利用率;旧沥青路面;冷再生

中图分类号：U448文献标识码： A

桓台县自2011年起开始组织实施农村公路网化工程，截至2012年底已完成152公里长的路基路面工程，但总结2011-2012年在整个路网改造施工过程中全部采取旧路全部挖出的方式，造成大量的沥青垃圾，造成了环境的污染，并占用大量土地，县修路指挥部吸收各地的新方案新技术，并组织设计、施工单位提出了新的施工方案，在2013年路网工程中全面采用旧路沥青路面冷再生技术，为村级公路工程新技术、新工艺的推广应用提供了广阔天地，通过实施并取得了丰硕的成果。全深式冷再生技术是在各地的农村公路旧沥青路改造工程取得初步成功的一种新型施工工艺。其施工工艺是采用大型的专业冷再生机械施工，对旧沥青路面进行现场冷铣刨，破碎，掺入一定数量的新集料、活性填料（水泥、石灰等）水，经过常温拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现旧沥青路面再生的技术。旧沥青层连同旧基层一起拌和，作为路面基层的一种新型工艺，它具有原料易得，整体性好，刚度和承载力大，水稳性及抗冻性好，且随着时间的延伸其强度也不断增长的特点。

一、冷再生技术应用的意义

大多数的农村公路由于运营时间长、重载等原因，许多公路路面出现了龟裂、块裂、纵裂、横裂、坑槽、松散、沉陷、车辙、波浪拥包、泛油等病害，这些病害影响路面平整，影响行车安全和舒适性，影响道路表面美观，导致路面渗水或积水，诱发其它病害，影响公路寿命。沥青混凝土路面一般设计年限为15年，实际上，通常使用年限仅10年左右。也就是说，每隔10~15年，沥青混凝土路面就需要翻修一次。因此，如何处置每年数千万吨的沥青混凝土废料将成为必须面对和解决的问题。这些废旧混合料是一种可再利用的材料资源，如果废弃，不仅造成资源的严重浪费，同时还会造成环境污染。因此，研究开发沥青路面翻修和重建技术十分迫切，这将有助于其他公路路面的升级改造。

旧沥青路面的冷再生与传统的沥青路面维修方式相比较来说，这种新的施工工艺能够节约大量的沥青、砂石等原材料，节约工程投资，同时有利于废料处理、环境保护，因而具有显著的经济效益和社会效益。随着人们对环保、社会效益的关注及技术的进步，沥青路面再生利用技术越来越受到人们的重视。

二、冷再生技术应用的前期准备

（一）旧路现场调查

调查旧路损坏情况及路面结构，根据2013年桓台县起凤镇及荆家镇两个乡镇的道路情况进行现场调查，大部道路情况类似。

1、各条公路基本情况调查

专业技术人员去道路现场进行实地查看，并从当地公路管理部门获得尽可能多的路面相关信息，如路基及路面宽度、交通量、历次大中修情况，主要病害产生的原因等。

2、路面功能性试验

检查道路基本基础情况就是通过路面弯沉检测对当前道路进行测试，并确定出现状路面结构强度水平，为路面结构整治方案提供重要指标和依据。检测频率为50点/每公里。弯沉测试时划分各个路段，每个路段的最短长度不少于300m，最重要的原则是根据实测结果选择弯沉比较接近的范围作为一个路段代表弯沉值。行车道和超车道的弯沉检测都要分别进行。

3、路面破损状况调查

旧路路况调查可采用分组调查统计的方法，对试验路段的路面病害类型、破损范围大小和严重程度进行全面调查。重点调查出现翻浆、沉陷及严重网裂的位置，并将位置标注清楚。

旧路坑槽破坏沥青路面松散

4、路面钻芯取样

采取钻芯取样的方法对路段全面进行路面结构和使用状况的调查。芯样直径为100，取样频率为400.对各芯样进行外观描述，记录各层的实际厚度等。

原路状况：经调查大部分农村公路结构层为3cm沥青面层+15cm石灰土。

5、路面试坑

依据以上4项调查内容，进行初步结构方案设计。将试验路划分为若干相对“均匀路段”。“均匀路段”的长度宜控制在1～4。然后在每个“均匀路段”开挖测试坑，测试坑的面积为5M(长)×2.5M（宽），采用再生机或铣刨机铣刨的深度为初步设计时再生厚度，铣刨完毕后，对下承层进行承载板测试，铣刨的材料送回实验室进行配合比设计。

6、资料整理

通过以上检测工作，提供调研及检测报告。

3、根据测定的回收混合料的级配组成确定添加新集料规格和用量；

4、对试样进行多组配料试验，并进行多组标准击实和无侧限抗压强度试验，确定最佳含水量、最大干密度以及所用水泥添加剂的最佳用量；

5、进行初期养护和养生结束时试件的性能试验；

6、由试验数据最终确定出最佳的施工配合比。

7、混合料的设计步骤

①分别按照3%，4%，5%，6%，7%五个不同剂量配制混合料，当采用综合稳定时，水泥和石灰剂量宜采取60:40、50:50、40:60。

②确定混合料的最佳含水量和最大干密度，要做五个不同剂量混合料的击实试验。

③按规定压实度分别计算不同水泥剂量的试件应有的干密度。

④按最佳含水量和计算得干密度制备试件，一组试件数量一般做9-13个。

⑤试件在规定温度下养生6d，浸水24h后，按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行侧限抗压强度试验。

⑥工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多1.0%；现场施工含水量应比室内试验最佳含水量多2%。

⑦施工过程中水泥剂量一般控制在4%-6%之间。

（三）冷再生机械施工工艺原理

1、全深式冷再生机转子上装有高强度合金钢拌刀，可以对旧路面结构直接进行铣刨拌和。在转子上方设置有注水喷头，可在对旧路面铣拌的同时将所需要的水分直接注入到混合料中。

2、冷再生机每次铣拌作业宽度为2.44m，铣拌深度最深为40cm；工作速度为0-15m/min。

（四）制定初步施工工艺流程

人工放样机械或人工码方机械或人工布料冷再生机拌和一遍洒水闷料冷再生机拌和第二遍整平稳压压路机碾压成型洒水养护

三、施工作业方案流程

（一）试验段施工作业验证级配方案

在全面施工前首先选择有代表性的路段进行实验段的施工作业，试验段路段长度不小于200米，约计2000平方米。从开始拌和到完成压实的时间不得超过3~3.5h。

（二）施工准备

1、原材料准备

备足施工所需各种材料，再生料P032.5普通水泥以及工程用水等。其中水泥，普通硅酸盐水泥和矿渣水泥均可，终凝时间应在6小时以上。宜采用325袋装水泥，快硬、早强水泥以及受潮结块变质的水泥不得使用。

2、设备准备

根据工程具体实际情况，配置数量足够的机械设备包括：：冷再生机、平地机、振动压路机、光轮压路机以及洒水车等。

试验段机械初步配置：

（1）LZS2100型冷再生拌和机1台

（2）洒水车1台；

（3）PY190-B平地机1台；

（4）BW222D压路机、YZ18B振动压路机各1台；

（5）90履带式推土机1台。

（三）清扫处理旧沥青路面

在冷再生施工前应对旧沥青路面进行全方位的清理及处理。如果原路面的标高与设计线相同，施工前需将原路面清扫干净，避免有杂质混入混合料中，影响冷再生混合料路面底基层质量。对于高出原路面设计标高5cm以上的拥包、波浪等部位要进行铣刨；低于原路设计标高的路段可用铣刨料或加新骨料进行修整。

（四）施工测量放样准备

技术人员根据施工现场道路的长度宽度制定出放样方案，施工人员用钢卷尺根据原路面线形放出路面中线, 根据配合比试验确定的水泥剂量计算每袋水泥的摊铺面积，划出方格网以准确控制水泥用量。

（五）撒布水泥

水泥可采用人工撒布,为了保证水泥撒布的均匀,根据撒布前用石灰弹出的方格,每方格准确所计算出水泥的用量，技术人员最好以袋为计量单位，有利于施工人员的施工剂量的准确性控制。撒布时将水泥拆放在事先弹出的方格上，然后人工用锹将水泥均匀摊铺在原路面上,为减少洒布后水泥损失,洒布时间控制在施工前一小时左右,且水泥撒布选择在最好风小天气。

（六）冷再生机拌和

冷再生机进入现场对原路面进行旧路材料和水泥充分再生拌和。合理确定每一施工段落的长度，其行走速度应控制在4~10m/min以确保每一施工段落在水泥初凝时间（一般为3h）前全部碾压完成。冷再生机拌和过程中，操作员要随时观察再生机的行驶轨迹，保证拌和时各幅间的搭接，同时，行驶路线形要保持顺直，要在专人进行拌和深度检查。加水量应根据试验混合料含水量确定，含水量一般不宜大于最佳含水量，若施工时温度在30°C以上时，加水量可大于最佳含水量2%。

技术人员及时进行水泥计量检测，再生机拌和后现场应及时取样，做EDTA滴定试验，快速(10min内)测定水泥剂量及混合料的拌和均匀性，以确保及时准确地对水泥剂量进行调整。

（七）履带式推土机稳压

在冷再生机拌和过程中,拌和出一定长度的工作面，用履带式推土机紧随冷再生机后稳压, 速度控制在3Km/h，以起到保水作用，稳压时不得转弯或调头，稳压以2遍为宜。

（八）平地机整平作业

整幅拌和、稳压完成后，根据技术人员的高程控制点用平地机进行整平，整平遍数不少于两遍，通过整形达到“调坡”、“调拱”的目的，且保证平整度。整形后的再生层表面无明显的再生轮迹和级料离析现象。平地机刮平时，应先外后内，先低后高。

（九）压路机碾压

1、当每一施工段落全副摊铺整形完成后，及时开始压实。振动压路机先强振3~4遍，最后再弱振2遍。振动压路机的碾压速度，强振采用1.5-1.7km/h, 弱振采用1.8-2.2km/h。最后用光轮压路机进行静压1~2遍。

2、初压时再生料的含水量应为最佳含水量（+1%~2%），碾压过程中，再生层表面应该始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时补充洒水。

4、碾压过程中，压路机不得在已完成压实的路面上急刹车或“调头”，以保证冷再生基层表面不受破坏，压路机启动、停止时应低速、缓慢进行。

5、操作手始终注意压路机的行驶方向，多台压路机联合作业时，注意保持规定的队形及间隔距离。两台以上压路机同时作业，其前后间距不得小于3m，平行碾压是左右间距大于50cm。

6、压路机碾压每一碾压区段末端应形成锯齿状，在下一个碾压段开始前首先对锯齿状接头斜压1遍。

（十）养生

1、每一施工段落碾压完成并经压实度检查合格后的路段，应立即进行洒水养生，必要时应覆盖养生。

2、养生期不得小于7d，整个养生期内再生层表面应保持潮湿状态，养生期内封闭交通，设置路障、派专人看管，禁止除洒水车辆以外的其它任何车辆通行。

3、养生结束后，应将再生层表面清扫干净，立即实施透层和封层。

四、施工要点

1、时间控制

由于水泥稳定粒料的时效性强，从再生机开始拌和到终压结束，必须保证在水泥初凝前完成。自加水拌合到碾压完毕的延迟时间不大于4小时，即一定要在此时间段内完成施工和压实度检测。

2、预布材料长度

预布水泥要控制预布长度，根据再生机的行走速度和整平压实所需时间预布长度。本路采用施工段落为200m。

3、洒水车与冷再生机的配合

洒水车供水条件必需满足冷再生机的需要。

施工中各冷再生施工段及每次停机，即使仅需几分钟用于更换水罐车，也将形成一个影响再生材料均匀性的横缝，因此，施工中应尽量减少停机现象，在不可避免的情况下，应对所形成的横缝进行认真处理。

4、养生期

养生期内要彻底断交，措施必须跟上，此间若有违禁车通过，将视为缺陷工程，不予接收，这一点特别重要。废弃料不准抛撒在边坡、路肩内。于养生期内的路段，必须设置明显的标志牌。

五、成型检测

5%水泥冷再生混合料道路成型七天后进行取芯试验芯样试验，验证其配比及施工方案的成果。

六、提高材料利用率新型方案成果比对

采用冷再生节约新型技术方案之前与之后进行成果比对，效果是非常明显的。

（一）工期短效率高：一般情况下，一个作业班组每个工作日可完成基层或底基层作业量为7000-10000。以平原区三级公路为例，通常大修改造5km三级路需两个月工期，但若采用冷再生工艺只需10-15天。

（二）节约环保：采用冷再生工艺，一方面避免了旧路废料对环境的严重污染，同时省去了路面结构用土的挖掘和运输，有效的降低了工程建设成本。

（三）施工作业面集中、人工投入小、施工组织简单、便于管理。

（四）施工过程中避免了施工现场大量挖掘，以及土方原材料长时间沿路堆积的不文明施工现象；不存在长时间堵塞交通，尤其对较宽路面，可采取半幅施工，不影响正常通行。

（五）旧沥青路面冷再生结构，塑性指数较小，有效地降低了成型后的结构干缩，因此冷再生结构裂缝少、水稳定性好。

（六）旧路面冷再生结构，强度较高，其抗压强度一般在2.5-5Mpa之间。