水泥就地冷再生混合料再生设计优化

路杨 马庆伟 郭平

(1．陕西省交通建设集团公司，陕西 西安 710075; 2．西安公路研究院，陕西 西安 710065)

水泥就地冷再生混合料再生设计优化

路杨1马庆伟2郭平2

(1．陕西省交通建设集团公司，陕西 西安 710075; 2．西安公路研究院，陕西 西安 710065)

通过对陕西某国道旧路面状况评价及交通量调查，确定水泥稳定就地冷再生的再生厚度，并在配合比设计中通过添加不同规格的新料来分析其对混合料强度的影响，结果表明：旧沥青路面材料骨料偏少时，掺加规格为10 mm～30 mm的新料可有效提高再生混合料强度，且配合比设计结果可作为再生方案确定的因素之一。

水泥稳定就地冷再生，再生厚度，配合比设计，再生方案

0 引言

1 工程概况

本试验段位于陕西省某国道，通过对旧路面状况评价、交通量调查及相关材料指标测定，得到本试验段路面结构及设计依据，见表1。

表1 路面结构

因超重超载车辆的大量存在，旧路面产生了比较严重的剥落、坑槽、网裂和局部沉陷损坏，且该路段货车在通行车辆中比重较大，超限超载现象严重。经结构设计，确定当再生厚度为20 cm时，该路面结构满足设计弯沉与容许拉应力的设计要求，因此确定再生厚度为20 cm。

2 配合比设计

2．1 换算公式

再生混合料中基层、面层以及新料所占比例既影响了再生混合料的级配组成和强度，也直接决定了再生厚度。本节利用换算公式确定新料的添加比例以及添加规格，其中单位面积内不同材料质量换算公式如式(1)所示、不同材料的质量比换算公式如式(2)所示。

其中，Mi为不同材料在每平方厘米面积内再生混合料中的质量，其中i为面层、基层、新料和再生层，g;Hi为不同结构层的厚度，其中i为面层、基层、新料和再生层，cm;ρi为不同类型混合料的毛体积密度，其中i为面层、基层、新料和再生层，g/cm3。

其中，Pi为不同材料在再生混合料中的质量比，%;M再生层为再生层在每平方厘米面积内的质量，g/cm2。

按照相关试验规程规定的方法对本工程所用的面层铣刨料、基层铣刨料以及新料的毛体积相对密度进行测定，并通过本路段相关试验资料及类似工程经验拟定再生层的最大干密度，结果如表2所示。

表2 不同材料毛体积相对密度取值

2．2 旧铣刨料评价

旧铣刨料的试验结果见表3。试验结果表明土样合格。

某高速公路全线长148.592km，路面结构为15cm水泥稳定碎石底基层+20cm水泥稳定碎石上基层+8cm沥青混凝土（ATB—25）+5cm改性沥青混凝土（AC16）。前期基层施工过程中，发现存在平整度不达标现象，且施工进度缓慢，经研究决定，该高速公路后续基层工程拟用超后宽幅水泥稳定碎石基层施工技术。

表3 二灰稳定土液塑限测定 %

本着节约资源、充分利用旧料的原则，在保证下承层不小于12 cm的前提下，拟将面层7 cm全部铣刨，基层铣刨13 cm，可见旧铣刨料的铣刨厚度为20 cm，可满足设计中对再生厚度的要求(注：如铣刨厚度不满足再生厚度要求则跳过此步骤，直接进行添加新料的配合比设计)，因此首先对旧铣刨料进行级配合成，看其合成级配能否满足再生级配要求。

根据计算得出的铣刨料比例对铣刨料进行级配合成，合成级配表如表4所示。

由表4可看出，旧铣刨料中粗集料过少，应采取添加新骨料的方式来增加骨料比例。因此决定分别添加10 mm～20 mm和10 mm～30 mm的新料，对比分析不同规格的新料对混合料强度的影响，以确定添加新料的规格。

2．3 配合比设计

1)添加水泥+10 mm～20 mm新料。

经出于节省新料的考虑，先拟定再生厚度增加至22 cm。经式(1)，式(2)计算可知，P基层=60%，P面层=38%，P新料=2%。此再生方案反映在级配组成上，如表5所示。

表4 铣刨沥青面层和基层混合料合成比例

表5 旧路面混合料水泥冷再生合成比例(一)

由表6可知，添加2%的10 mm～20 mm新料后，再生料合成级配有所改善，但4．75 mm以上集料含量为62．7%，骨料含量偏少，说明还需添加新骨料。

将再生厚度增加至24 cm，经式(1)，式(2)计算可知，P基层= 55%，P面层=35%，P新料=10%。此再生方案反映在级配组成上，如表6所示。

表6 旧路面混合料水泥冷再生合成比例(二)

7 d无侧限抗压强度试验结果如表7所示。

表7 7 d无侧限抗压强度(一)

根据表7规定要求7 d无侧限抗压强度不小于2．5 MPa，而室内试验结果没有达到设计要求，结果表明旧料经铣刨破碎后粗料少，添加10%的10 mm～20 mm新料不足以改善级配，不能满足强度要求。

2)添加水泥+石灰+10 mm～20 mm新料。

根据第一组试验情况，基于该段基层是二灰土基层的考虑，第二组试验通过添加石灰以提高再生混合料的强度，其中级配同第一组试验。

7 d无侧限抗压强度试验结果如表8所示。

表8 7 d无侧限抗压强度(二)

根据规定要求7 d无侧限抗压强度不小于2．5 MPa，而室内试验结果没有达到设计要求，说明本级配也不满足要求。

3)添加水泥+10 mm～30 mm的新料。

第三组试验采用10 mm～30 mm的新料来改善基层灰土，以便提高其强度。级配同第一组试验。经式(1)，式(2)计算可知，P基层=55%，P面层=35%，P新料=10%。此再生方案反映在级配组成上如表9所示。

7 d无侧限抗压强度试验结果如表10所示。

根据规定要求7 d无侧限抗压强度不小于2．5 MPa，而室内试验结果为3．103 MPa，达到规定要求，说明添加10 mm～30 mm后对强度提高显著。

根据式(1)可得，M再生层=H再生层×ρ再生层=24×2=48 g，再由式(2)推导得 M10mm～30mm=P10mm～30mm×M再生层=4．8 g，进而得出H10mm～30mm=M10mm～30mm/ρ10mm～30mm=4．8/1．523=3．15 cm≈3 cm。

3 结语

通过本次试验可得出以下结论：

1)对于旧沥青路面材料骨料偏少的情况，通过掺加10%偏大粒径的新骨料，可有效提高混合料的强度，并且可以合理的利用旧路面材料。

2)根据室内对比试验研究得出，在5%水泥用量下，面层∶基层∶10 mm～30 mm添加新料=35∶55∶10时，再生混合料的合成级配较好，再生混合料的各项指标均满足本标准规定要求，且能最大程度利用废旧料，可应用于工程实践。

表9 旧路面混合料水泥冷再生合成比例(三)

表10 7 d无侧限抗压强度(三)

3)根据本路段路面结构状况，建议本路段的施工方案为：铣刨原路面的7 cm沥青面层和13 cm基层，在原路面上松铺3 cm厚10 mm～30 mm碎石新料，采用5%的水泥用量进行水泥稳定就地冷再生。该施工方案可供其他工程借鉴。

［1］吕伟民，严家汲．沥青路面再生技术［M］．北京：人民交通出版社，1989．

［2］舒 森，郭 平，朱 钰，等．陕西省旧沥青路面水泥稳定就地冷再生基层施工技术指南［M］．北京：人民交通出版社，2010．

［3］刘嘉棚，张贤康．沥青路面旧料再生利用技术研究［J］．云南公路科技，1995(3)：27-28．

［4］李 龙．沥青混合料再生利用研究［D］．西安：长安大学，2003．

［5］钟 江，熊保恒．就地冷再生技术在中国的应用［J］．筑路机械与施工机械化，2000(3)：43-44．

On recycling design optimization of cement stabilized cold-in-place recycling mixture

LU Yang1MA Qing-wei2GUO Ping2

(1．Shannxi Communication Construction Group Company，Xi’an 710075，China; 2．Xi’an Road Research Institute，Xi’an 710065，China)

According to the evaluation on old roads on some National Line and the investigation on the traffic volume in Shannxi，the paper identifies the cement stabilized cold-in-place recycling thickness，analyze its influence on the mixture strength based on the new materials with various specifications in the design of the proportional mix，and proves by the result that the new materials with the mixing specification of 10 mm ～30 mm can enhance the recycling mixture’s strength effectively when the aggregate of the old asphalt roadbed materials is smaller，so the result for the proportion mixing ratio is one of the factors for the recycling schemes．

cement stabilized cold-in-place recycling，recycling thickness，design of proportional ratio，recycling scheme

U416．2

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.13.082

1009-6825(2014)13-0147-03

2014-02-26

路 杨(1976-)，男，高级工程师; 马庆伟(1984-)，男，硕士，工程师; 郭 平(1980-)，男，高级工程师