1、水泥现场冷再生基层配合比与施工高质量控制水泥稳定就地冷再生基层配合比设计及施工质量控制西安公路研究所2009 年 31前言到现在我省很多路面，特别是等级路面已经或即将进入维修或改建期，大量的翻挖、铣刨 沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面对于我国这种优质沥青极为匮乏的国家来 说是一种资源的极大浪费。“旧沥青路面再生”的定义：“旧沥青路面经过一定的加工和处理，变成可以达到沥青路 面技术要求的混合料，重铺成为新的沥青路面”。在这里，“再生”有三个层次：a、旧沥青路 面基层和（或）底基层的再生；b、旧沥青面层的再生；c、旧沥青的再生。它基本适用于各种 沥青路面结构，此举可节省绝大部分集料及
2、 30%左右的新沥青，而且劳动强度及施工效果与新 的沥青路面相差无几。2施工准备工作2.1施工机械、试验仪器及人员准备2.1.1根据施工任务、合同工期、质量要求，综合生产能力，配置主要机械设备及辅助器 具应满足表2-1和有关招标文件的要求。表2-1 水泥就地冷再生施工主要机械设备及辅助器具工序机械设备名称规格、型号单位数量备注再生就地再生机WR2500S或 WR2000S台1优先选择2500S型加水加水车8t以上台1新旧程度为90%以上运输自卸车15t以上台满足需要新旧程度为90%以上 刮平平地机CAT140 H 以上台满足需要新旧程度为90%以上，自动找 平，1个作业面2台碾压凸块式振动压路
3、机（羊角碾）LSS220P台1新旧程度为90%以上钢轮振动压路机12-15t以上台1新旧程度为90%以上轮胎压路机26t台1新旧程度为90%以上 小型手扶式振动压路机1t台满足需要夯实边角养生洒水车8t以上台满足需要新旧程度为90%以上，自动喷洒 式以上的主要机械数量按一个工作面计算2.1.2试验检测仪器必须满足表2-2的要求。表2-2 水泥就地冷再生试验检测仪器序号仪器、设备名称型号数量1灌砂法仪器2套23米直尺平整度仪2把3钢尺30米、50米各2把4烘箱或微波炉各1台5自动安平水准仪DSZ21台6击实仪1台7压力机50t1台8取芯机1台9养牛室不小于15mf1间2.1.3基层每个作业面人员
4、配置分工表表2-3 每个作业面人员配置分工表人员类别人数职责或作业要求备注现场施工负责1全面管理负责一个作业面施工技术负责1现场技术负责，处理质量问题质检工程师2现场质量试验检测和质量自检申报测量人员3现场施工放样、中线、标咼、挂线 等几何尺寸工程师1名，辅助人员8名机械工程师1现场机械调度、调试配机修工2名试验人员4现场实测实量自检，后场各种剂量 测定等前场2名监理1名 后场2名监理1名辅助人员14帮助测量和试验养生管理2名；交通管制2名； 压实度2名；路床整修3名；摊 铺后缺陷处理、平整度2名；再 生机辅助人员4名撒布水泥工人20施工前撒布水泥2.2旧路病害路况调查2.2.1对旧路面进行调
5、查，详细记录路面损坏情况、旧路面各结构层厚度、油层以下坏毁 深度、基层以下粒料含水量等。2.2.2对沿线不同病害路段铣刨面层和基层进行取样，把铣刨的旧料分别进行筛分，了解基层和面层铣刨后旧料中骨料的含量， 一般大于5mm勺骨料含量应在40-75%之间，否则应采取 增加新骨料的措施。2.2.3再生施工前一定要把局部路段的点病害彻底处理。比如路基沉降需要砂砾换填；路 面面层和基层出现网裂需要挖开重新采用二灰碎石或者水泥稳定碎石填补至再生层底面等。2.2.4施工前大修路段旧路面现场应清扫干净，不得有尘土、杂草、树根及积水3 材料的采集、进场与管理3.1一般规定3.1.1原道路为沥青混合料、级配碎石、
6、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石和 各种粒状矿渣均适宜用水泥稳定就地冷再生。3.1.2水泥就地冷再生材料应本着就地取材的原则，就近寻找料源。3.1.3材料调查中，初选场地之后应取样试验，在一个场地，要视范围大小、深度，多点 取样，分别进行试验，判定材质优劣，决定取舍。3.1.4对进场的水泥，必须采取防雨防潮措施，并且水泥应在规定的保质期内使用。3.1.5凡是外购材料进场，都应分期分批按规定频率取样进行试验检测，不合格者应坚决 拒收。3.1.6水泥稳定就地冷再生层用做底基层时，铣刨料单个颗粒的最大粒径不应超过 53mm。3.1.7水泥稳定就地冷再生层用做基层时，单个颗粒的最大粒径不应超过
7、 37.5mm。3.2 旧沥青路面铣刨料（ RAP）3.2.1 在水泥稳定就地冷再生层施工前，在原道路上取有代表性的铣刨料样品严格按照相 关规范和规程进行颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、有机质含量（必要时做） 、硫酸盐 含量（必要时做）等试验，有机质含量超过 2%或硫酸盐含量超过 0.25%的旧路混合料，不得用水泥稳定就地冷再生。3.2.2 对级配不良的铣刨旧料，应通过掺加部分新料以改善其级配，对新加料应取所定料 场中有代表性的样品严格按照相关规范和规程进行颗粒分析、细集料液限和塑性指数、相对密 度、碎石或砾石的压碎值、有机质含量（必要时做） 、硫酸盐含量（必要时做）等试验。3.3碎 石（
8、1）碎石的压碎值应不大于35%针片状含量不大于15%集料中小于0.6mm的颗粒必须 做液、塑性指数试验，要求液限小于 28%，塑性指数小于 9.0。碎石必须要求采用二级破碎加 工，一级为锷破，二级为反击破，材料加工场各储料仓必须砌墙分隔，分类堆放，严禁混料和 混装，除尘口的废料必须及时清理废弃。严禁与细集料混合。（ 2）碎石的最大粒径应根据铣刨旧面层和基层料的大小和强度来确定，一般情况下添加 1030mm勺统料所形成的强度最好。3.4水 泥考虑到路面基层的设计和施工要求，应该采用早期强度高的普通硅酸盐水泥，技术指标见表 3-1 。表3-1 水泥技术指标水泥种类技术指标规范要求42.5级普通硅酸
9、盐水 泥初凝时间（min） 3小时终凝时间（min）宜在6小时以上安定性（沸煮法）V 5抗压强度（MPa3d 11.028d 32.5抗折强度（MPa3d 2.528d 5.53.5水路面基层用水和养护用水，一般采用人畜能饮用的水，如非采用其他用水时，必须符合下 列要求：I , 3（1） 硫酸盐含量应不下于 2.7mg/cm。（2） 含盐量不得超过5mg/cnio（3） PH值不得小于4。（4） 未经处理的工业废水、污水、沼泽水、酸性水不得使用。4混合料配合比设计（重要）4.1级配组成设计水泥就地冷再生混合料的组成应符合表 4-1要求。表4-1 水泥冷再生基层稳定碎石集料级配（方孔筛）筛孔（m
10、m）37.531.5199.54.752.360.60.075通过质量百分率（%100901006790456829501838822074.2水泥剂量的确定拟采用一种水泥分别按 4%、4.5 %、5%、5.5 %的水泥剂量进行碎石配置后试验（水泥: 集料=4: 96、4.5 : 95.5、5: 95、5.5 : 94.5）。制备不同比例的混合料（每组试件个数为：偏 差系数I 0 %15%时I 3个，偏差系数15%20%时I 5个），用重型击实法确定各组混合 料的最佳含水量和最大干密度。为减少基层裂缝，必须做到三个限制：在满足设计强度（2.5MPa）的基础上限制水泥用量； 在减少含泥量的同时，
11、限制细集料；根据施工时气候条件限制含水量。具体要求水泥剂量不应 大于6.0 %、集料级配中0.075mm以下颗粒含量不宜大于3%、含水量不宜超过最佳含水量的 1%o4.3成型试件根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（重型击实标准，压实度 97%）静压制备混合料试件，在标准条件下养生 6天浸水24h后取出，做无侧限抗压强度。4.4养生水泥冷再生混合料试件的标准养护条件是：将制好的试件脱模称重后，应立即放到相对湿 度95%的养护室内养生，养护温度为20C 2C。养生期的最后天（第七天）将试件浸泡在水中， 在浸泡水之前，应再次称试件的质量，水的深度应使水面在试件顶上约 2.5c
12、m，浸水的水温应与养护温度相同。将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水， 并称试件的质量。前六天养生期间试件质量损失 （指含水量的减少）应不超过I 0g,质量损失超 过此规定的试件，应予作废。4.5无侧限抗压强度强度应满足7d浸水无侧限抗压强度，代表值F0.9O应大于2.5MPa,且小于4MPa压实度要求不小于97%。 4.6原材料检测施工前，应取有代表性的样品按表 4-2要求对原材料进行试验表4-2 水泥就地冷再生原材料的试验项目试验项目材料名称频度含水量碎石、大修路段基 面层旧料确定料源、配合比试验前、施工前时，随时取样检测液限、塑限0.5m m以下的集料使用前
13、测2个样品，在施工过程中每2000m测2个样品， 配合比试验前、施工路段发生变化时，随时取样检测针片状、压碎值碎石每1000m抽检1次单粒级配、W 0.075含量碎石每2000m抽检1次水泥技术指标水泥水泥按批次进行抽检，水泥每 50t抽检一次化学分析粉煤灰5室内再生试验5.1试验条件本次试验按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程 （JTJ057-94）中有关规定进行，采用重型击实标准（3X 98）确定混合料的最大干密度和最佳含水量。试件均按最大干密度和 最佳含水量以试件容量控制，采用静力压实法制备。在养生室常温湿气养生 7d（饱水24h）。无侧限抗压强度试验采用 15X h15cm试件。将饱
14、水24h后的试件放到路面材料强度试验仪的升 降台上，使试件的形变以约1mm/mi n的等速率增加进行抗压强度试验。5.2旧料情况根据现场铣刨面层旧混合料和基层旧混合料的情况，我们在室内首先进行筛分并合成级配，发现旧面层混合料在现行的公路路面基层施工技术规范 （JTJ034-2000）规定的范围之外，不满足水泥稳定土 2号级配，粗集料太少，同时又因为现场铣刨的混合料中含灰土比较大， 进而确定水泥现场冷再生时需要添加一部分骨料来提高其强度。 由于现场通过再生机铣刨基层和面层时难免会破碎大颗粒的骨料，所以添加的新料粒径不能太小。铣刨沥青面层和基层混合料配图 图1-配上限 级配下限 级配中值10090
15、80r70、 60,/ 率 50*过50通40* 八73020 /10 A0 斗壬一-0.075 0.6 2.36 4.75 9.5 19.0 31.5 37.5矿料粒径（mm图5-1 现场铣刨旧路面混合料级配由于原路基层铣刨样为石灰土，考虑到土的性质对试验会有影响，故进行了土样的液塑限 测定，结果见表5-1。实验结果认为土样合格。灰土液塑限测定 表3-1液限（）36.2塑限（）31.5塑指（）4.7结论： 4.7 2.56%2.1910.1473.081 2.57%2.2650.1463.076 2.58%2.1470.1142.927 2.5根据规范要求，本次设计要求 7d无侧限抗压强度2
16、.5 MPa而室内试验结果没有达到设 计要求，说明级配不满足要求。5.4水泥+石灰+20%匕例的1020mm勺新料根据第一组试验情况，我们考虑到渭南段基层是灰土基层，通过添加石灰来改善基层强度, 因此添加水泥石灰综合稳定剂和1020mm勺新料进行室内试验，试验方法采用重型击实法，合成比例如表5-5，合成级配曲线如图5-3所示。旧路面混合料水泥冷再生合成比例 表5-5材料通过以下筛孔（mr）i的质量百分率（%37.531.519.09.54.752.360.60.075原材料级 配一灰基层100%100100.085.356.838.728.816.64.9沥青面层100%100100.095.
17、271.833.810.02.30.91020mm100%100100.0 44.45.90.00.00.00.0各种矿料一灰基层35.0%3535.029.919.913.510.15.81.7在混合料沥青面层45.0%4545.042.9 :32.315.24.51.00.4种的级配1020mm20.0%2020.08.91.20.00.00.00.0合成级配100.0%100.0100.081.653.428.714.66.82.1中值100.095.078.5 !56.539.528.015.03.5100906745291880规范要求级配范围冉生基层1001009068503822
18、7通过重型击实试验，确定水泥和石灰剂量下冷再生混合料的最大干容重和最佳含水量，如表5-6所示，水泥和石灰的用量各为 4%和5%并根据室内确定的最大干容重和最佳含水量静 压成型试件，测定其7d无侧限抗压强度，如表5-7所示。重型击实试验 表5-63 0P 0水泥、石灰用量水泥石灰面层料基层料1030水9.52.09各4%206.68206.682325.201808.491033.42510.518.62.08各5%254.67254.672292.041782.701018.68459.947d无侧限抗压强度 表5-7水泥、石灰用量Rc （平均值）Cv要求值(Rd/ (1-ZaCv)4%2.5
19、150.2033.3775%2.0270.1282.989根据规范要求，本次设计要求 7d无侧限抗压强度2.5 MPa,而室内试验结果没有达到设 计要求，说明级配不满足要求。5.5水泥+1020mn和03mn的新料根据只添加1020mn新料和石灰来改善灰土基层不能满足规范要求， 我们考虑用03mn的 机制砂来改善基层灰土，以便提高其强度，因此添加水泥稳定剂和 1020mm 03mm两档新料进行室内试验，试验方法采用重型击实法，合成比例如表 5-8，合成级配曲线如图5-4所示。旧路面混合料水泥冷再生合成比例 表5-8材料通过以下筛孔（mr）i的质量百分率（%37.531.519.09.54.75
20、2.360.60.075一灰基层100%100100.085.356.838.728.816.64.9原材料级配沥青面层100%100100.095.271.833.810.02.30.91020mm100%100100.044.45.90.00.00.00.002.36mm100%100100.0 100.0 100.00.090.755.431.0各种矿料在混合料种的级配一灰基层31.0%3131.026.417.612.08.95.11.5沥青面层38.0%3838.036.227.312.83.80.90.31020mm26.0%2626.011.61.50.00.00.00.002.
21、36mm5.0%55.05.05.00.04.52.81.5合成级配100.0%100.0100.079.251.424.817.38.83.4中值100.095.078.556.539.528.0 15.03.5100906745291880规范要求级配范围冉生基层10010090685038227铳刨 沥青面层和基 层混合料合成级配图 图1图5-4合成级配曲线通过重型击实试验，确定水泥剂量下冷再生混合料的最大干容重和最佳含水量，如表 5-9所示，水泥的用量为5% 6% 7箱口 8%并根据室内确定的最大干容重和最佳含水量静压成型试件，测定其7d无侧限抗压强度，如表5-10所示。重型击实试验
22、表5-93 0P 0水泥用量水泥面层料基层料1020水8.51.885%230.181150.922992.38460.37410.8812.21.996%289.621206.763137.59482.71624.2411.51.977%331.371183.473077.03473.39582.509.51.988%377.111178.473064.01471.39483.647d无侧限抗压强度 表5-10水泥用量Rc （平均值）Cv规范值（MPa5%2.0120.072 2.56%2.1410.147 2.57%1.9820.146 2.58%1.9730.114 2.5根据规范要求，本次设计要求 7d无侧限抗压强度2.5 MPa,而室内试验结果没有达到设 计要求，说明级配不满足要求。5.6水泥+1
