水泥稳定再生集料在公路路面改造工程中的应用

何嘉俊 张忠明

水泥稳定再生集料在公路路面改造工程中的应用

何嘉俊1张忠明2

（1.广东华美加工程顾问有限公司 广东广州 510000；2.中交公路规划设计院有限公司 四川成都 610000）

我国对废旧水泥混凝土面板的再生应用处于起步阶段，待解决的关键技术问题较多。综合各方面因素，废旧水泥混凝土比较适合于生产水泥稳定再生集料。本文以湛江市某一级公路改造工程为依托，论述了再生集料水泥稳定碎石的配合比设计过程以及生产施工工艺，总结归纳了水泥稳定再生集料在公路路面改造工程应用的基本经验。

路面；水泥稳定再生集料；应用

1.项目概况

本文所依托工程是广东省湛江市重要的主干线道路之一，为南北向一级公路。原路面结构为水泥混凝土面层+水泥稳定石屑+石屑层，根据钻芯检测结果，旧水泥混凝土面层平均厚度为261.5mm。旧路面以破碎板为主要破坏形式，修补及裂缝次之。现状路基整体稳定性好，特殊路基路段未见明显的变化。通过旧水泥混凝土路面病害状况调查分析，旧路面断板率远超20%，参照再生利用技术方案选择条件，本项目选择集中破碎再生的利用方式。再生集料生产的水泥稳定料全部用于沥青混凝土路面基层。

2.配合比设计

研究表明，水泥稳定再生集料的路用性能与原材料性质、配合比、施工工艺和养生条件等都有密切关系。从结构上讲，水泥混合料的强度取决于骨料颗粒之间的嵌挤锁结作用，而对于水泥稳定再生集料，对其强度影响较大的因素还有再生骨料的物理力学性质及其在混合料中所占的比例。当水泥剂量越大，混合料强度则越高，同时再生骨料的掺量和性质对混合料强度的影响则越小。混合料的强度和刚度过大容易引起基层开裂，造成反射裂缝。因此工程中必须通过配合比试验来提高水泥稳定再生集料的质量，既要保证其路用性能，又要最大限度地降低工程经济成本。

2.1原材料选定及检验

（1）粗、细集料规格

水泥面板破碎再生料粒径10～30（mm）、 10～20（mm）、石屑；再生碎石集料压碎值为23.8%，石屑中＜0.5mm的粒料液限为13.9%，塑性指数为2.1；含泥量：10～30（mm）为0.6%，石屑（mm）为3.1%。

（2）水泥

本工程采用普通硅酸盐水泥，强度等级42.5MPa，其余各项技术指标均满足有关规范和图纸设计的要求。

（3）水

采用符合现行《生活饮用水卫生标准》（GB 5749）的水源作为本工程材料拌合和养生用水。

2.2混合料组成设计

（1）矿料级配

矿料级配见表1所示。

表1 基层矿料级配

通过以上集料级配计算结果，表明上述矿料筛分结果均满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)对于水泥稳定碎石级配范围要求，由此可以推断，通过调配几种不同规格的集中破碎生产的再生集料完全满足水泥稳定碎石级配要求。

（2）确定水泥剂量

再生水泥稳定碎石路面基层7天无侧限饱水抗压强度，设计要求不小于5.0MPa，根据以往试验和实际施工经验，按水泥剂量3.0%、4.0%、4.5%、5.0%、6.0%五种比例配制混合料，即水泥：集料3.0:100；4.0:100；4.5:100；5.0:100；6.0:100。

（3）确定最大干密度和最佳含水量（击实试验）

对上述配比的混合料分别按五种不同的含水量做标准击实试验，不同水泥剂量的再生水泥稳定碎石的最大干密度和最佳含水量通过计算确定。

（4）制备试件

根据步骤（3）确定的最大干密度和最佳含水量，制备再生水泥稳定碎石试件。每一个水泥剂量的水泥稳定再生集料混合料制备9个试件，工地压实度按98%控制。

（5）7天无侧限抗压强度试验

所有试件经6d标准养生，1d浸水，按规定方法测得7d饱水无侧限抗压强度，并进行了在延时两小时情况下强度和干密度损失的试验，结果表明所有试件均满足设计要求。

2.3确定目标配合比

试验室目标配合比综合确定为：

基层：10~30mm碎石:10～20mm碎石:石屑:水泥剂量=10:45:45:4.5%，水稳再生集料的最佳含水量为8.9%，最大干密度为2.215g/cm3，施工压实度按98%控制。

2.4确定生产配合比

依据《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)，并监测施工现场情况变化，灵活对试验室确定的配合比适当作出调整，本工程所有水稳集料皆采用集中厂拌法施工，水泥剂量增加0.5%。根据配合比设计结果，混合料属于粗粒土，本次生产含水量较试验最佳含水量增大0.5%，最后得到的生产配合比为：

基层：10~30mm碎石:10～20mm碎石:石屑:水泥剂量=10:45:45:5.0%，混合料最佳含水量9.4%，最大干密度为2.215g/cm3，施工压实度按98%控制。

3.再生水稳基层施工技术

（1）下承层准备

基层施工前先按规定检查路床顶面标高，并对路床表面污染物清除干净。为保证再生集料水稳层的养生质量，摊铺前需对路床洒适量的水以保持其湿润状态，但路床表面不得有可见积水。

（2）施工放样

每隔10m设一中线桩，然后在两侧距路中线外与硬路肩边缘外40cm对应处测设标线桩。本工程控制松铺厚度系数设定为1.30。必须逐点高程进行控制，摊铺机摊铺行走基准线以挂于牢固固定的铁杆桩上的钢丝线确定。

（3）拌和

本项目为一级公路，水泥稳定混合料必须采用厂拌设备集中拌和。施工前务必调试拌和设备，若关键指标有误差，调整试拌直到混合料的级配、含水量及水泥剂量均符合要求为止。

（4）运输和摊铺

为保证施工的连续性，运输能力必须有所富余，根据现场施工进度，采用12台自卸汽车将混合料不间断定运送到摊铺现场。

（5）碾压

摊铺完成50~60m后即可进行碾压，碾压直线段时，由两侧向中线碾压，而曲线超高段则由低处向高处碾压。压路机吨位先轻后重，速度先慢后快、先静压后振动。碾压过程中，如遇高温天气时应补洒少量水。发生“弹簧”、松散、拥包等现象，及时人工铲除并换填新混合料。

对压路机的碾压要求：压路机必须直进直退的行走；换行碾压时钢轮重叠1/2轮宽。碾压过程中不得调头、急转弯或急刹车。所有碾压遍数不得在一个碾压行上完成。

（6）接头处理

施工接头端部采用人工垂直切齐。若有通行需要，可在切口处回填废料并适当压实。

（7）检查验收

严格对碾压完成后的水泥稳定再生集料各项指标进行检查验收。

（8）养生

采用人工覆盖薄膜对验收的基层顶面进行养生，养生期为7天，洒水次数和洒水量视天气条件而定。养生期间，封闭除洒水车外的一切交通。

4.存在问题及建议

1、由于各项工程实施的地点和时间有较大差距，废旧水泥混凝土再生应用的规模通常不大。政府相关部门应制定积极的扶持政策，以促进科研成果的推广和扩大再生集料生产应用的规模，使得废旧混凝土的再生利用顺利向产业化方向发展。

2、道路工程中所使用的再生集料一般来源于旧水泥路面，历史原因的问题，使得再生集料的质量变异性较大，对其再生利用增加不少难度。废旧混凝土再生利用将是社会的发展趋势，加强当下水泥混凝土产品的生产质量管理，大大有利于今后水泥混凝土再生利用的产业化发展需求。

[1]《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)[S],北京:人民交通出版社.

[2]《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》(JTG/T F31-2014) [S],北京:人民交通出版社.

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