论冷再生技术在旧混凝土路面的改造施工

摘　要：随着我国现有大量的高等级公路进入大修阶段,以水泥为添加剂,对旧沥青混凝土材料现场进行冷再生基层技术在沥青路面大修工程中将会更加广泛的被应用,作者对监理该类工程经常遇到的一些问题和注意事项做出了总结。

关键词：道路工程　沥青路面　旧沥青混凝土　冷再生　路面基层

1 　引言

1. 1 　旧沥青混凝土材料冷再生利用基层技术简介

　　旧沥青混凝土材料冷再生利用基层技术是利用水泥、石灰、粉煤灰为添加剂与旧沥青混凝土路面,经冷再生设备拌和并加入适量的水后,碾压形成路面基层。旧沥青混凝土材料冷再生利用基层常用的两种形式为:场拌冷再生和现场冷再生。场拌冷再生是先通过路面铣刨机铣刨后,经过破碎筛分机、再生拌和机对旧油石进行拌和处理,再由路面摊铺机和压路机摊铺,碾压得到稳定的基层。现场冷再生是直接在旧路上均匀铺撒水泥等添加剂和骨料,通过专业的拌和设备进行拌和,然后进行刮平碾压得到稳定的基层。

1. 2 　现场旧沥青混凝土材料冷再生利用基层的优点和应用前景

　　现场旧沥青混凝土材料冷再生利用基层适用范围非常广,一般情况旧沥青混凝土油面大于6cm 就可以以水泥为添加剂,进行旧沥青混凝土冷再生利用做基层,试件7d 抗压强度可以达到1. 6～2. 5MPa ,90d 抗压回弹模量可达到650～900MPa ,适合做标高不受限制的高等级公路的底基层或二级公路的基层。

　　同时旧油石再生技术对旧路进行改造,不仅可以充分利用原旧路面材料,没有废料的运输和存储问题;而且可以半幅施工半幅通车,不必断交施工;由于不破除旧路、重作路基,可以大大缩短工期。在德国、美国等发达国家冷再生材料形成基层(底基层) 的冷再生技术是成熟实用技术、有相应规范和专业设备,并且被广泛应用。

　　目前该技术在我国并没有进行广泛应用,但是现场旧油石冷再生存在诸多优点,在我国的旧路改造中将被广泛应用的趋势将是不可避免的。以102 国道二级公路、106 国道一级公路采用旧油石冷再生工艺进行旧路改造为案例,谈谈现场旧沥青混凝土材料冷再生利用基层该类工程经常遇到的一些问题和注意事项。

　　这两个工程都是使用德国Wirtgen 的WR2500S 旧路冷再生机进行旧沥青混凝土冷再生拌和,同时配套刮平机、压路机等设备进行施工。案例工程路面结构见表1。

2 　在材料选择和组成设计方面应该注意的问题

2. 1 　现场旧沥青混凝土材料冷再生利用基层组成设计方面的问题

　　国外有旧油石冷再生利用的试验规程,但是国外标准筛孔尺寸与我国标准筛孔尺寸不一致,无法直接套用,因此只能在已有路面材料试验的体系,选择最能突出其材料特点并反映它在路面结构中的工作特征的试验方法。因此要参照水泥稳定碎石进行组成设计。依照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057 - 94) ,进行重型击实试验,确定最佳含水量和最大干密度,做为施工的依据。

　　因为旧油石再生机在不同行走的速度下,对破碎旧路面的级配是有变化的。所以在进行配合比材料取样时,要抽取在旧油石再生机施工正常行驶的速度时,旧油石再生机未加水,干拌的破碎料供制备试件使用。对在102 国道进行旧油石冷再生时,由于旧油面较厚、旧路基层较硬破碎较难,旧油石再生机的正常施工行走速度设在了5m/ min ;对在106 国道进行旧油石冷再生时,由于旧油面较薄、旧路基层较软破碎较容易,旧油石再生机的正常施工行走速度设在了8m/ min。然后对旧油石的材料进行筛分,检查是否满足水泥稳定土的颗粒组成范围,当不满足要求时要添加骨料进行级配调整。经过现场取样筛分两条国道的旧路面破碎后颗粒组成都满足规范要求。

　　然后用干拌油面破碎料加入不同剂量的水泥和水看7d 无侧限抗压强度,取最经济的配比。并做击实试验确定最佳用水量和最大干密度。通常水泥的计量为5 %～6 % ,就可以满足要求。以上两条旧路改造的试验结果如表2、表3。

2. 2 　水泥品种的选择

　　水泥品种的选择和水泥稳定碎石的要求一致,要选择终凝时间较长的水泥,应选用初凝时间3h 以上和终凝时间较长(宜6h 以上) 的水泥。不应使用快硬水泥、早强水泥以及已经受潮变质的水泥。我们选择的是32. 5MPa 矿渣硅酸盐水泥。

3 　施工过程中的质量控制

3. 1 　确定合理的施工段落长度并保持施工的连续性

　　WR2500S 旧路冷再生机工作宽度为2. 438m ,最大拌和深度500mm ,设备理想平均运行速度为8m/ min ,但是在施工中正常行驶速度极大程度上取决于旧路面的破碎难易程度。经过我们大量实践,实际的施工速度在4～9m/ min ,每台再生机每天的拌和应控制在4000～5000m2 ,施工质量才能有所保证。

　　WR2500S 旧路冷再生机是在行使前方,用杆件连接着一辆水车,始终保持与再生机一体同步行进,并通过水管把水输给再生机,在拌和的过程中其它水车随时蓄水。因此要保证拌和用水的供应,使旧油石再生机在尽可能长的作业段内连续拌和,避免多次停车,造成再生破碎厚度不均匀,引起含水量和水泥剂量偏差较大。

3. 2 　准确控制水泥的添加剂量

　　冷再生混合料主要是由铣刨破碎后的旧沥青路面、部分灰土、无机结合料和水组成。对于水泥类,原来的旧沥青路面材料铣刨后, 形成含有不同粒径的外部裹覆沥青的骨料, 这些外包沥青骨料形成骨架结构, 其间隙用水泥砂浆填充, 形成水泥砂浆为连续相, 裹覆沥青粗集料为分散相的水泥—沥青复合材料。水泥的计量添加的是否准确, 极大的影响基层的质量。下面给出如何准确计算水泥用量并布置袋装水泥的方法:

　　用袋装水泥应先根据旧沥青混凝土再生混合料的压实厚度,预定的干密度和结合料计量,计算1m2 旧沥青混凝土再生混合料需要的水泥用量,并计算每袋水泥的摊铺面积。然后划格按平方米布水泥。例如:旧沥青混凝土再生层的压实度为18cm;预定水泥计量为6 % ,旧油石混合料的最大干密度为2180kg/ m2 。要求的压实度为98 % ,则1m2 面积需要的水泥用量为:

1 ×1 ×0. 18 ×2180 ×0. 98 - 1 ×1 ×0. 18 ×2180 ×0. 98/ (1 + 0. 06) = 384. 6 - 362. 8 = 21. 8kg

　　因此一袋水泥应该覆盖面积为(每袋水泥50kg) :50/ 21. 8 = 2. 294 (m2 ) 若水泥稳定层的宽度为12m ,预定摆6 列水泥,则每列水泥的间距为2m(首列和末列离边缘1m) ,则纵向每袋水泥的间距为:2. 294/ 2 = 1. 147(m)提前要求施工单位在路上按上述计算结果画出横格,布置水泥。布置完水泥后,水泥破袋,用提前做好的整平木耙将水泥均匀铺平,以待拌和。

　　如果使用散装水泥洒布车撒铺水泥,它要比用人工摊铺水泥均匀计量准确。但也要经常对水泥撒铺量进行检验。

3. 3 　严格控制施工工艺

　　旧沥青混凝土冷再生的施工工序依次为:散布水泥、WR2500S 再生机进行拌和、整平、碾压成型、养生。

　　通过对两条国道养生后进行现场钻芯得到结论:钻取底部松散的不完整芯样都是底部大粒径集料较集中或底部水泥量较少,集料拌和不均匀造成的。所以在进行拌和时要派专人跟车挖验检查拌和厚度、含水量、混合料的质量。检查厚度以相接未拌和旧路面为参照用钢板尺检查拌和厚度。拌和厚度不可以薄也不可厚。拌和厚了相当丁水泥剂量偏少,影响基层强度;拌和薄了相当于结构层薄了。拌和后混合料含水量应控制在高于组成设计最佳含水量1 %～2 % ,WR2500S

　　再生机可以准确设置加水量,但是也应随时检查。要随时注意拌和后底部集料均匀程度,当发现底部大粒径集料较集中或底部水泥量较少时,要用拌和机进行二次拌和。对旧沥青进行冷再生拌和时每幅搭接应不小于10cm。

　　整平:用链轨拖拉机排压一便,用刮平机进行刮平。当现场旧沥青混凝土材料冷再生利用做基层时,应严格控制标高和平整度。

　　碾压:碾压应在水泥加水拌和后初凝时间前一气呵成碾压到规定的压实度,严禁中断碾压和隔天碾压。

　　养生:现场旧沥青混凝土材料冷再生利用基层采用水泥做为稳定剂,养生对基层的强度影响很大,应进行覆盖毛毡或喷洒养生,做到表面保持湿润,封闭交通养生时间不少于7d。如果未进行断交,应限制重车通行,并控制车辆行车速度不应超过30km/ h。当现场旧沥青混凝土材料冷再生利用做底基层时则必须养生7d 后,方可进行基层施工。

　　随着我国有大量的高等级公路进入大修阶段,现场旧沥青混凝土材料冷再生利用基层(底基层) 技术具有节省原材料、缩短工期、不必断交施工、工艺简单等诸多优点。在沥青路面大修工程中将会更加广泛的被应用。