論冷再生技術(shù)在舊混凝土路面的改造施工

摘　要：隨著我國現(xiàn)有大量的高等級公路進(jìn)入大修階段,以水泥為添加劑,對舊瀝青混凝土材料現(xiàn)場進(jìn)行冷再生基層技術(shù)在瀝青路面大修工程中將會更加廣泛的被應(yīng)用,作者對監(jiān)理該類工程經(jīng)常遇到的一些問題和注意事項做出了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：道路工程　瀝青路面　舊瀝青混凝土　冷再生　路面基層

1 　引言

1. 1 　舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層技術(shù)簡介

　　舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層技術(shù)是利用水泥、石灰、粉煤灰為添加劑與舊瀝青混凝土路面,經(jīng)冷再生設(shè)備拌和并加入適量的水后,碾壓形成路面基層。舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層常用的兩種形式為:場拌冷再生和現(xiàn)場冷再生。場拌冷再生是先通過路面銑刨機銑刨后,經(jīng)過破碎篩分機、再生拌和機對舊油石進(jìn)行拌和處理,再由路面攤鋪機和壓路機攤鋪,碾壓得到穩(wěn)定的基層。現(xiàn)場冷再生是直接在舊路上均勻鋪撒水泥等添加劑和骨料,通過專業(yè)的拌和設(shè)備進(jìn)行拌和,然后進(jìn)行刮平碾壓得到穩(wěn)定的基層。

1. 2 　現(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層的優(yōu)點和應(yīng)用前景

　　現(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層適用范圍非常廣,一般情況舊瀝青混凝土油面大于6cm 就可以以水泥為添加劑,進(jìn)行舊瀝青混凝土冷再生利用做基層,試件7d 抗壓強度可以達(dá)到1. 6～2. 5MPa ,90d 抗壓回彈模量可達(dá)到650～900MPa ,適合做標(biāo)高不受限制的高等級公路的底基層或二級公路的基層。

　　同時舊油石再生技術(shù)對舊路進(jìn)行改造,不僅可以充分利用原舊路面材料,沒有廢料的運輸和存儲問題;而且可以半幅施工半幅通車,不必斷交施工;由于不破除舊路、重作路基,可以大大縮短工期。在德國、美國等發(fā)達(dá)國家冷再生材料形成基層(底基層) 的冷再生技術(shù)是成熟實用技術(shù)、有相應(yīng)規(guī)范和專業(yè)設(shè)備,并且被廣泛應(yīng)用。

　　目前該技術(shù)在我國并沒有進(jìn)行廣泛應(yīng)用,但是現(xiàn)場舊油石冷再生存在諸多優(yōu)點,在我國的舊路改造中將被廣泛應(yīng)用的趨勢將是不可避免的。以102 國道二級公路、106 國道一級公路采用舊油石冷再生工藝進(jìn)行舊路改造為案例,談?wù)劕F(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層該類工程經(jīng)常遇到的一些問題和注意事項。

　　這兩個工程都是使用德國Wirtgen 的WR2500S 舊路冷再生機進(jìn)行舊瀝青混凝土冷再生拌和,同時配套刮平機、壓路機等設(shè)備進(jìn)行施工。案例工程路面結(jié)構(gòu)見表1。

2 　在材料選擇和組成設(shè)計方面應(yīng)該注意的問題

2. 1 　現(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層組成設(shè)計方面的問題

　　國外有舊油石冷再生利用的試驗規(guī)程,但是國外標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸與我國標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸不一致,無法直接套用,因此只能在已有路面材料試驗的體系,選擇最能突出其材料特點并反映它在路面結(jié)構(gòu)中的工作特征的試驗方法。因此要參照水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行組成設(shè)計。依照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTJ057 - 94) ,進(jìn)行重型擊實試驗,確定最佳含水量和最大干密度,做為施工的依據(jù)。

　　因為舊油石再生機在不同行走的速度下,對破碎舊路面的級配是有變化的。所以在進(jìn)行配合比材料取樣時,要抽取在舊油石再生機施工正常行駛的速度時,舊油石再生機未加水,干拌的破碎料供制備試件使用。對在102 國道進(jìn)行舊油石冷再生時,由于舊油面較厚、舊路基層較硬破碎較難,舊油石再生機的正常施工行走速度設(shè)在了5m/ min ;對在106 國道進(jìn)行舊油石冷再生時,由于舊油面較薄、舊路基層較軟破碎較容易,舊油石再生機的正常施工行走速度設(shè)在了8m/ min。然后對舊油石的材料進(jìn)行篩分,檢查是否滿足水泥穩(wěn)定土的顆粒組成范圍,當(dāng)不滿足要求時要添加骨料進(jìn)行級配調(diào)整。經(jīng)過現(xiàn)場取樣篩分兩條國道的舊路面破碎后顆粒組成都滿足規(guī)范要求。

　　然后用干拌油面破碎料加入不同劑量的水泥和水看7d 無側(cè)限抗壓強度,取最經(jīng)濟(jì)的配比。并做擊實試驗確定最佳用水量和最大干密度。通常水泥的計量為5 %～6 % ,就可以滿足要求。以上兩條舊路改造的試驗結(jié)果如表2、表3。

2. 2 　水泥品種的選擇

　　水泥品種的選擇和水泥穩(wěn)定碎石的要求一致,要選擇終凝時間較長的水泥,應(yīng)選用初凝時間3h 以上和終凝時間較長(宜6h 以上) 的水泥。不應(yīng)使用快硬水泥、早強水泥以及已經(jīng)受潮變質(zhì)的水泥。我們選擇的是32. 5MPa 礦渣硅酸鹽水泥。

3 　施工過程中的質(zhì)量控制

3. 1 　確定合理的施工段落長度并保持施工的連續(xù)性

　　WR2500S 舊路冷再生機工作寬度為2. 438m ,最大拌和深度500mm ,設(shè)備理想平均運行速度為8m/ min ,但是在施工中正常行駛速度極大程度上取決于舊路面的破碎難易程度。經(jīng)過我們大量實踐,實際的施工速度在4～9m/ min ,每臺再生機每天的拌和應(yīng)控制在4000～5000m2 ,施工質(zhì)量才能有所保證。

　　WR2500S 舊路冷再生機是在行使前方,用桿件連接著一輛水車,始終保持與再生機一體同步行進(jìn),并通過水管把水輸給再生機,在拌和的過程中其它水車隨時蓄水。因此要保證拌和用水的供應(yīng),使舊油石再生機在盡可能長的作業(yè)段內(nèi)連續(xù)拌和,避免多次停車,造成再生破碎厚度不均勻,引起含水量和水泥劑量偏差較大。

3. 2 　準(zhǔn)確控制水泥的添加劑量

　　冷再生混合料主要是由銑刨破碎后的舊瀝青路面、部分灰土、無機結(jié)合料和水組成。對于水泥類,原來的舊瀝青路面材料銑刨后, 形成含有不同粒徑的外部裹覆瀝青的骨料, 這些外包瀝青骨料形成骨架結(jié)構(gòu), 其間隙用水泥砂漿填充, 形成水泥砂漿為連續(xù)相, 裹覆瀝青粗集料為分散相的水泥—瀝青復(fù)合材料。水泥的計量添加的是否準(zhǔn)確, 極大的影響基層的質(zhì)量。下面給出如何準(zhǔn)確計算水泥用量并布置袋裝水泥的方法:

　　用袋裝水泥應(yīng)先根據(jù)舊瀝青混凝土再生混合料的壓實厚度,預(yù)定的干密度和結(jié)合料計量,計算1m2 舊瀝青混凝土再生混合料需要的水泥用量,并計算每袋水泥的攤鋪面積。然后劃格按平方米布水泥。例如:舊瀝青混凝土再生層的壓實度為18cm;預(yù)定水泥計量為6 % ,舊油石混合料的最大干密度為2180kg/ m2 。要求的壓實度為98 % ,則1m2 面積需要的水泥用量為:

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

　　因此一袋水泥應(yīng)該覆蓋面積為(每袋水泥50kg) :50/ 21. 8 = 2. 294 (m2 ) 若水泥穩(wěn)定層的寬度為12m ,預(yù)定擺6 列水泥,則每列水泥的間距為2m(首列和末列離邊緣1m) ,則縱向每袋水泥的間距為:2. 294/ 2 = 1. 147(m)提前要求施工單位在路上按上述計算結(jié)果畫出橫格,布置水泥。布置完水泥后,水泥破袋,用提前做好的整平木耙將水泥均勻鋪平,以待拌和。

　　如果使用散裝水泥灑布車撒鋪水泥,它要比用人工攤鋪水泥均勻計量準(zhǔn)確。但也要經(jīng)常對水泥撒鋪量進(jìn)行檢驗。

3. 3 　嚴(yán)格控制施工工藝

　　舊瀝青混凝土冷再生的施工工序依次為:散布水泥、WR2500S 再生機進(jìn)行拌和、整平、碾壓成型、養(yǎng)生。

　　通過對兩條國道養(yǎng)生后進(jìn)行現(xiàn)場鉆芯得到結(jié)論:鉆取底部松散的不完整芯樣都是底部大粒徑集料較集中或底部水泥量較少,集料拌和不均勻造成的。所以在進(jìn)行拌和時要派專人跟車挖驗檢查拌和厚度、含水量、混合料的質(zhì)量。檢查厚度以相接未拌和舊路面為參照用鋼板尺檢查拌和厚度。拌和厚度不可以薄也不可厚。拌和厚了相當(dāng)丁水泥劑量偏少,影響基層強度;拌和薄了相當(dāng)于結(jié)構(gòu)層薄了。拌和后混合料含水量應(yīng)控制在高于組成設(shè)計最佳含水量1 %～2 % ,WR2500S

　　再生機可以準(zhǔn)確設(shè)置加水量,但是也應(yīng)隨時檢查。要隨時注意拌和后底部集料均勻程度,當(dāng)發(fā)現(xiàn)底部大粒徑集料較集中或底部水泥量較少時,要用拌和機進(jìn)行二次拌和。對舊瀝青進(jìn)行冷再生拌和時每幅搭接應(yīng)不小于10cm。

　　整平:用鏈軌拖拉機排壓一便,用刮平機進(jìn)行刮平。當(dāng)現(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用做基層時,應(yīng)嚴(yán)格控制標(biāo)高和平整度。

　　碾壓:碾壓應(yīng)在水泥加水拌和后初凝時間前一氣呵成碾壓到規(guī)定的壓實度,嚴(yán)禁中斷碾壓和隔天碾壓。

　　養(yǎng)生:現(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層采用水泥做為穩(wěn)定劑,養(yǎng)生對基層的強度影響很大,應(yīng)進(jìn)行覆蓋毛氈或噴灑養(yǎng)生,做到表面保持濕潤,封閉交通養(yǎng)生時間不少于7d。如果未進(jìn)行斷交,應(yīng)限制重車通行,并控制車輛行車速度不應(yīng)超過30km/ h。當(dāng)現(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用做底基層時則必須養(yǎng)生7d 后,方可進(jìn)行基層施工。

　　隨著我國有大量的高等級公路進(jìn)入大修階段,現(xiàn)場舊瀝青混凝土材料冷再生利用基層(底基層) 技術(shù)具有節(jié)省原材料、縮短工期、不必斷交施工、工藝簡單等諸多優(yōu)點。在瀝青路面大修工程中將會更加廣泛的被應(yīng)用。