全厚式水泥稳定就地冷再生技术建议书.doc

1 背景进入21世纪，资源紧缺问题日益严峻，气候变化对人类生存和发展造成了严重的威胁。交通发展面临的资源匮乏和环境破坏情况日趋严峻，所以减少环境污染、合理利用资源、节约能源、尽可能回收利用废旧混合料从而降低工程造价、保护环境，是现阶段道路行业发展方向。对原路面进行翻挖铣刨处理，重新摊铺，产生的大量混合料被废弃，增加运输成本，一方面造成环境污染，另一方面也是一种资源浪费。而且大量的使用新石料，必然需要开山采石，这样又造成森林植被减少，水土流失等严重的生态破坏。近几年，一些早期修建的沥青路面相继进入维修养护期，每年约有12的沥青路面需要翻修，如何更好的完成公路大修并且降低对环境的破坏已成为公路发展的重要问题。就地冷再生技术能够较好地解决这一问题。另外，随着公路、铁路等建筑行业的高速发展，砂石材料的供应越来越紧张，开采成本也越来越高，再生技术的应用，可以节省大量的砂石材料和宝贵的的石油资源，节省路面造价，并且能够将路面铣刨废料完全再利用，避免占用宝贵土地以及污染环境。2 水泥就地冷再生技术现状2.1 水泥就地冷再生技术就地冷再生指的是利用专用的现场冷再生机械设备，将需要翻修或废弃的旧路面材料，现场进行冷铣刨、破碎，掺入一定数量的新集料、活性填料（水泥、石灰等）、水，经过拌和、摊铺、碾压成路面路面结构层的整套路面再生技术。图2-1 水泥就地冷再生原理 图2-2 就地冷再生施工现场图3-3 就地冷再生的再生效果2.2 水泥就地冷再生技术的发展近几年，全国各地交通行业逐渐在形成了地方水泥就地冷再生施工技术指南和质量检验评定标准。2007年9月，辽宁省交通厅公路管理局提出试行沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术指南2008年4月，辽宁省交通工程质量与安全监督局发布辽宁省交通行业标准沥青路面水泥稳定就地冷再生基层质量检验评定标准（征求意见稿）2010年9月，陕西省发布陕西省旧沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术指南2013年6月，陕西省质量技术监督局发布陕西省地方标准DB61旧沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术规范（征求意见稿）2007年9月，辽宁省交通厅公路管理局提出试行沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术指南2008年4月，辽宁省交通工程质量与安全监督局发布辽宁省交通行业标准沥青路面水泥稳定就地冷再生基层质量检验评定标准（征求意见稿）2010年9月，陕西省发布陕西省旧沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术指南2013年6月，陕西省质量技术监督局发布陕西省地方标准DB61旧沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术规范（征求意见稿）3 全厚式水泥稳定就地冷再生3.1 什么是全厚式水泥稳定就地冷再生全厚式水泥稳定就地冷再生就是利用就地冷再生机（破碎与拌和为一体的设备）将旧路面铣刨、并可添加部分集料和水泥，将铣刨料、新集料和水泥重新拌和碾压成为基层的施工工艺，一次性施工厚度可达到30cm。3.2全厚式水泥稳定就地冷再生技术的优点与传统的维修施工方法相比，全厚式水泥稳定就地冷再生具有许多优点，概括起来为：（1） 成本低由于水泥就地冷再生全部利用了旧的铺层材料，从而减少了公路维修时就铺层材料的挖除、运输、废置和部分新材料的购置费用，从而大大降低成本。采用道路水泥就地冷再生与传统方式相比，根据再生厚度的不同，一般可以降低成本20%40%，厚度越深，降低成本越多。（2） 进度快、效率高水泥就地冷再生机械施工一次性可以完成添加、铣刨、破碎、拌和、摊铺及压实成型，从而简化了施工程序，缩短了施工工期。使用水泥就地冷再生机械每天可完成6000m29000m2的工作量，与传统公路维修开挖、运输、废置和填补工艺(每天不到2000m2)相比，不可一日而语。此外，水泥就地冷再生施工的特点是区域内、大型机械、密集型施工。水泥就地冷再生只是集中在一定特定的区域施工，整个冷再生机械组合可以处于同一车道内。施工区域外不受施工的影响，未施工区域或其他车道车辆行人照常施工，可进行开放式施工，最大限度将因施工而造成的交通干扰降到了最低。特别适用于交通量较大或路宽较窄情况下的道路的施工。再之，在正常温度下，只要不是雨雪天气就可以施工，使用材料只有水泥等添加料，减少了外部拌和、运输的影响，对施工进度提供了更大的帮助。（3）质量好、易控制水泥就地冷再生可以根据不同道路旧铺层材料的实际情况进行设计，选择不同的添加剂，配比准确，可以保证再生材料的优秀品质和施工质量，形成施工成型厚而均匀基层，从而保证了维修后道路的使用期限。此外，由于水泥就地冷再生完全是就地铺加水泥添加剂，可以通过旧路厚度、密度和配比，计算出1m2水泥就地冷再生混合料所需要的水泥用量，并计算出每袋水泥的摊铺面积，然后划格按平方布水泥，控制方法简单，易于接受控制。研究表明：水泥就地冷再生材料作为基层，再生路段的7d无侧限抗压强度均达到3.5MPa以上，满足使用要求。（4）高环保使用传统的公路维修方法，开挖的沥青路面、基层材料废弃量十分巨大，对环境造成污染，同时购置大量新材料的开采也会造成资源减少和环境破坏。采用水泥就地冷再生技术则可完全使用原有材料，避免上述问题。它不仅可以节约大量投资，更有利于环境保护，因此被人们称之为“绿色”施工技术。4施工与设备根据交通部相关施工技术规范，结合水泥就地冷再生的研究成果和工程应用经验，水泥就地冷再生的施工技术如下：4.1 施工工艺流程图图 1 半刚性基层水泥冷再生施工工法工艺流程图4.2 工法操作要点4.2.1水泥冷再生混合料配合比设计（1）级配采用再生机在现场进行取样，室内试验室对所取混合料及需要新添加的石屑进行筛分，参照水泥全深度冷再生的级配范围表进行级配设计。（2）最大干密度及最佳含水量的确定根据级配设计结果，按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程分别配2.5%、3.5%和4.5%的水泥剂量进行击实试验，然后采用烘干法测定试件最佳含水量，并计算最大干密度。（3）试件制备将具有代表性的RAP（Recycled Asphalt Pavement)料烘干，待其温度降至室温（252），按照级配设计结果配料。然后按最佳含水量加水，拌和均匀后放在密闭容器内浸润备用。浸润时间建议2小时为宜。在浸润过的试料中，加入预定数量的水泥并拌和均匀。混合料应在1h内按下述方法制成试件，超过1h的混合料应该作废。分别配2.5%、3.5%和4.5%的水泥剂量制备试件，每组9个，试验结果的偏差系数应不大于20%。用反力框架和液压千斤顶制备试件。制备一个预定干密度的试件所需混合料m = d V（1 + w）式中：V试模的体积（cm3）； w再生混合料的含水量（%）； d试件的干密度（g/cm3）。将试模的下压柱放入试模的下部，但外露2cm左右。将称量的规定数量的混合料分23次灌入试模中，每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。然后将整个试模放到反力框架内的千斤顶上，加压直到上下压柱都压入试模为止。维持压力1min。解除压力后，取下试模，拿去上压柱，并放到脱模器上将试件顶出。称量试件，并用游标卡尺量试件的高度。（4）养生参考公路工程无机结合料稳定材料试验规程无侧限抗压强度试验养生方法，水泥全深度冷再生试件按照下述方法进行养生：试件从试模内脱出并称量后，应立即用塑料薄膜包复，放到密封湿气箱和恒温室内进行保温保湿养生。养生7d，整个养生期的温度应保持252。在养生期最后一天，试件不浸水；养生期结束后直接做无侧限抗压强度试验和弹性模量试验。在试验之前，应再次称试件的质量。养生期间，试件质量的损失应不超过10g，超过者作废。（5）混合料力学试验及结果分析在室温条件下，对所制备并已完成养护的试件做无侧限抗压强度和抗压回弹模量试验，分别绘制水泥剂量-无侧限抗压强度、水泥剂量-弹性模量曲线图，根据普通水泥稳定类材料的设计指标2-2并综合曲线图确定最佳水泥剂量。表4-1 普通水泥稳定类材料的设计指标材料名称7d抗压强度/MPa抗压模量/MPa水泥稳定碎石23130017004.2.2 旧路面的清扫对要再生的路面进行洒水清扫，保持旧路的整洁。4.2.3新集料的撒布和水泥的添加按铣刨料的最大干密度、旧路的铣刨厚度、新集料用量和稳定剂用量，计算新集料的摊铺厚度，打格铺料。4.2.4再生使用冷再生机现场完成铣刨、拌和及摊铺工艺。4.2.5 碾压（1）初压：20吨压路机静压一遍，。（2）整平：初压结束后，用整平机迅速按路拱横坡进行初平。（3）复压：20吨压路机振动3遍。（4）终压：三轮式压路机6遍。碾压成型4小时后（视气温情况），可以用潮湿的帆布、粗麻袋、稻草、麦秸或其它合适的潮湿材料覆盖，在整个养生期间，都应保持覆盖材料处于潮湿状态。也可以在冷再生层上直接淋水养护。在7天内禁止放行交通，全天候养生，始终保持顶面湿润。4.3 材料与设备4.3.1 水泥水泥全深度冷再生可使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及火山灰质硅酸盐水泥。硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥早期强度高，抗干缩性好，但耐腐蚀性较差；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥早期强度低，但后期强度增长快，耐腐蚀性好。建议选用早期强度高的普通硅酸盐水泥，以缩短养护周期；若能保证养生条件，也可以采用矿渣硅酸盐水泥。指标应符合表3-1的要求。表4-2 水泥技术要求 试验项目技术要求比表面积（m2/Kg）300标准稠度用水量（）/初凝时间（min）180终凝时间（min）360安定性 （mm）5水泥胶砂强度（MPa）3天抗折强度3.53天抗压强度18.04.3.2 石屑石屑宜采用机制砂，应洁净、干燥、无杂质，其质量应符合表3-2的要求。表4-3 石屑主要技术要求 检 验 项 目指 标 要 求水洗法小于0.075mm颗粒含量（）12砂当量（）50塑性指数（）2.01200（3）对压实度的控制，同普通稳定土材料试验方法一样采用灌砂法。（4）具体试验检测项目、检测指标、检测方法一览表（表4-2）表5-2 试验检测项目、检测指标、检测方法一览表检测项目检测指标检测方法混合料指标级配（）运输车取样，水洗