水泥稳定就地冷再生基层配合比设计及施工质量控制.doc

水泥稳定就地冷再生基层 配合比设计及施工质量控制 1前 言 到现在本省很多路面，尤其是等级路面已经或即将进入维修或改建期，大量翻挖、铣刨沥青混合料被废弃，首先造成环境污染，另首先对于我国这种优质沥青极为匮乏国家来说是一个资源极大浪费。 “旧沥青路面再生”定义：“旧沥青路面经过一定加工和处理，变成能够达成沥青路面技术要求混合料，重铺成为新沥青路面”。在这里，“再生”有三个层次：a、旧沥青路面基层和（或）底基层再生；b、旧沥青面层再生；c、旧沥青再生。它基本适适用于各种沥青路面结构，此举可节约绝大部分集料及30%左右新沥青，而且劳动强度及施工效果与新沥青路面相差无几。 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依照施工任务、协议工期、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和关于招标文件要求。 表2-1 水泥就地冷再生施工主要机械设备及辅助器具 2.1.2试验检测仪器必须满足表2-2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 2 3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 DSZ2 1台 6 击实仪 1台 7 压力机 50t 1台 8 取芯机 1台 9 养生室 大于15m2 1间 2.1.3基层每个作业面人员配置分工表 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 全方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 现场施工放样、中线、标高、挂线测量人员 3 工程师1名，辅助人员8名等几何尺寸 机械工程师 1 现场机械调度、调试 配机修工2名现场实测实量自检，后场各种剂量 前场2名监理1名试验人员 4 测定等 后场2名监理1名 养生管理2名；交通管制2名；压实度2名；路床整修3名；摊辅助人员 14 帮助测量和试验铺后缺点处理、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对旧路面进行调查，详细统计路面损坏情况、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对沿线不一样病害路段铣刨面层和基层进行取样，把铣刨旧料分别进行筛分，了解基层和面层铣刨后旧料中骨料含量，通常大于5mm 骨料含量应在40-75%之间，不然应采取增加新骨料方法。 2.2.3再生施工前一定要把局部路段点病害彻底处理。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取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洁净，不得有尘土、杂草、树根及积水。 3材料采集、进场与管理 3.1 通常要求 3.1.1原道路为沥青混合料、级配碎石、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标准，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对进场水泥，必须采取防雨防潮方法，而且水泥应在要求保质期内使用。 3.1.5凡是外购材料进场，都应分期分批按要求频率取样进行试验检测，不合格者应果断拒收。 3.1.6水泥稳定就地冷再生层用做底基层时，铣刨料单个颗粒最大粒径不应超出 53mm 。 3.1.7水泥稳定就地冷再生层用做基层时，单个颗粒最大粒径不应超出 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铣刨料样品严格按摄影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，有机质含量超出 2%或硫酸盐含量超出 0.25%旧路混合料，不得用水泥稳定就地冷再生。 3.2.2对级配不良铣刨旧料，应经过掺加部分新料以改进其级配，对新加料应取所定料场中有代表性样品严格按摄影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 （1） 碎石压碎值应小于35%，针片状含量小于15%，集料中小于0.6mm 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。碎石必须要求采取二级破碎加工，一级为锷破，二级为还击破，材料加工场各储料仓必须砌墙分隔，分类堆放，禁止混料和混装，除尘口废料必须及时清理废弃。禁止与细集料混合。 （2） 碎石最大粒径应依照铣刨旧面层和基层料大小和强度来确定，通常情况下添加1030mm 统料所形成强度最好。 3.4水 泥 考虑到路面基层设计和施工要求，应该采取早期强度高普通硅酸盐水泥，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） 5 抗压强度（MPa） 3d 11.0 28d 32.5 抗折强度（MPa） 3d 2.5 28d 5.5 3.5 水 路面基层用水和养护用水，通常采取人畜能饮用水，如非采取其余用水时，必须符合以下要求： （1） 硫酸盐含量应不下于2.7mg/cm3。 （2） 含盐量不得超出5mg/cm 3。 （3） PH 值不得小于4。 （4） 未经处理工业废水、污水、沼泽水、酸性水不得使用。 4混合料配合比设计（主要） 4.1 级配组成设计 水泥就地冷再生混合料组成应符合表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(mm) 37.5 31.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 经过质量百分率（%） 100 90100 6790 4568 2950 1838 822 07 4.2 水泥剂量确实定 拟采取一个水泥分别按4、4.5、5、5.5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)。制备不一样百分比混合料(每组试件个数为：偏差系数l 015时l 3个，偏差系数1520时l 5个)，用重型击实法确定各组混合料最好含水量和最大干密度。 为降低基层裂缝，必须做到三个限制：在满足设计强度(2.5MPa)基础上限制水泥用量；在降低含泥量同时，限制细集料；依照施工时气候条件限制含水量。详细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、含水量不宜超出最好含水量1。 4.3 成型试件 依照确定最好含水量，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标准养护条件是：将制好试件脱模称重后，应立刻放到相对湿度95养护室内养生，养护温度为202。养生期最终天(第七天)将试件浸泡在水中，在浸泡水之前，应再次称试件质量，水深度应使水面在试件顶上约2.5cm，浸水水温应与养护温度相同。将已浸水一昼夜试件从水中取出，用软旧布吸去试件表面可见自由水，并称试件质量。前六天养生期间试件质量损失(指含水量降低)应不超出 l 0g，质量损失超出此要求试件，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R 应大于2.5MPa，且小于4MPa ，压实度要求大于0.9097。 4.6 原材料检测 施工前，应取有代表性样品按表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 0.5mm以下 集料 使用前测2个样品，在施工过程中每m3测2个样品，配合比试验前、施工路段发生改变时，随时取样检测 针片状、压碎值 碎石 每1000m3抽检1次 单粒级配、0.075含量 碎石 每m3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 此次试验按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ057-94 ）中关于要求进行，采取重型击实标准（398）确定混合料最大干密度和最好含水量。试件均按最大干密度和最好含水量以试件容量控制，采取静力压实法制备。在养生室常温湿气养生7d(饱水24h)。无侧限抗压强度试验采取 15h15cm 试件。将饱水24h 后试件放到路面材料强度试验仪升降台上，使试件形变以约1mm/min 等速率增加进行抗压强度试验。 5.2 旧料情况 依照现场铣刨面层旧混合料和基层旧混合料情况，我们在室内首先进行筛分并合成级配，发觉旧面层混合料在现行公路路面基层施工技术规范（JTJ034- ）要求范围之外，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升其强度。因为现场经过再生机铣刨基层和面层时难免会破碎大颗粒骨料，所以添加新料粒径不能太小。 铣刨沥青面层和基层混合料配图 图1010203040506070809010037.531.519.09.54.752.360.60.075累积通过率（%）级配上限级配下限级配中值 矿料粒径（mm）图5-1 现场铣刨旧路面混合料级配 因为原路基层铣刨样为石灰土，考虑到土性质对试验会有影响，故进行了土样液塑限测定，结果见表5-1。试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： 4.712%,故合格 5.3 水泥+10% 百分比1020mm 新料 依照铣刨料情况，我们首先添加1020mm 新料进行室内试验，试验方法采取重型击实法，合成比比如表5-2，合成级配曲线如图5-2所表示， 铣刨沥青面层和基层混合料合成级配图 图1010203040506070809010037.531.519.09.54.752.360.60.075累积通过率（%）级配上限级配下限级配中值 矿料粒径（mm）图3-2 合成级配曲线 旧路面混合料水泥冷再生合成百分比 表5-2 经过以下筛孔（mm ）质量百分率（%） 材料 37.5 31.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 二灰基层 100% 100 100.0 85.3 56.8 38.7 28.8 16.6 4.9 原材料级沥青面层 100% 100 100.0 95.2 71.8 33.8 10.0 2.3 0.9 配 1020mm 100% 100 100.0 44.4 5.9 0.0 0.0 0.0 0.0 各种矿料 二灰基层 65.0% 65 65.0 55.4 37.0 25.1 18.7 10.8 3.2 在混合料 沥青面层 25.0% 25 25.0 23.8 17.9 8.4 2.5 0.6 0.2 种级配 1020mm 10.0% 10 10.0 4.4 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 合成级配 100.0% 100.0 100.0 83.7 55.5 33.6 21.2 11.4 3.4 中值 100.0 95.0 78.5 56.5 39.5 28.0 15.0 3.5 100 90 67 45 29 18 8 0 规范要求级配范围 再生基层 100 100 90 68 50 38 22 7 经过重型击实试验，确定水泥剂量下冷再生混合料最大干容重和最好含水量，如表5-3 所表示，并依照室内确定最大干容重和最好含水量静压成型试件，测定其7d 无侧限抗压强度，如表5-4所表示。 重型击实试验 表5-3 0 0 水泥用量 水泥 面层料 基层料 1020 水 8.5 1.88 5 230.18 1150.92 2992.38 460.37 410.88 12.2 1.99 6 289.62 1206.76 3137.59 482.71 624.24 11.5 1.97 7 331.37 1183.47 3077.03 473.39 582.50 9.5 1.98 8 377.11 1178.47 3064.01 471.39 483.64 7d 无侧限抗压强度 表5-4 水泥用量 Rc（平均值） Cv Rd/（1-ZaCv） 规范值（MPa） 5 2.185 0.072 2.7532.5 6 2.191 0.1473.081 2.5 7 2.265 0.146 3.076 2.5 8 2.1470.114 2.927 2.5 依照规范要求，此次设计要求 7d 无侧限抗压强度2.5 MPa ，而室内试验结果没有达成设计要求，说明级配不满足要求。 5.4 水泥+石灰+20% 百分比1020mm 新料 依照第一组试验情况，我们考虑到渭南段基层是灰土基层，经过添加石灰来改进基层强度，所以添加水泥石灰综合稳定剂和1020mm 新料进行室内试验，试验方法采取重型击实法，合成比比如表5-5，合成级配曲线如图5-3所表示。 旧路面混合料水泥冷再生合成百分比 表5-5 经过以下筛孔（mm ）质量百分率（%） 材料 37.5 31.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 二灰基层 100% 100 100.0 85.3 56.8 38.7 28.8 16.6 4.9 原材料级沥青面层 100% 100 100.0 95.2 71.8 33.8 10.0 2.3 0.9 配 1020mm 100% 100 100.0 44.4 5.9 0.0 0.0 0.0 0.0 各种矿料 二灰基层 35.0% 35 35.0 29.9 19.9 13.5 10.1 5.8 1.7 在混合料 沥青面层 45.0% 45 45.0 42.9 32.3 15.2 4.5 1.0 0.4 种级配 1020mm 20.0% 20 20.0 8.9 1.2 0.0 0.0 0.0 0.0 合成级配 100.0% 100.0 100.0 81.6 53.4 28.7 14.6 6.8 2.1 中值 100.0 95.0 78.5 56.5 39.5 28.0 15.0 3.5 100 90 67 45 29 18 8 0 规范要求级配范围 再生基层 100 100 90 68 50 38 22 7 铣刨沥青面层和基层混合料合成级配图 图1010203040506070809010037.531.519.09.54.752.360.60.075累积通过率（%）级配上限级配下限级配中值 矿料粒径（mm） 图5-3 合成级配曲线 经过重型击实试验，确定水泥和石灰剂量下冷再生混合料最大干容重和最好含水量，如表5-6所表示，水泥和石灰用量各为4% 和5% ，并依照室内确定最大干容重和最好含水量静压成型试件，测定其7d 无侧限抗压强度，如表5-7所表示。 重型击实试验 表5-6 0 0 水泥、石灰用量 水泥 石灰 面层料 基层料 1030 水 9.5 2.09 各4% 206.68 206.68 2325.20 1808.49 1033.42 510.51 8.6 2.08 各5% 254.67 254.67 2292.04 1782.70 1018.68 459.94 7d 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 2.515 0.203 3.377 5 2.027 0.128 2.989 依照规范要求，此次设计要求7d 无侧限抗压强度2.5 MPa，而室内试验结果没有达成设计要求，说明级配不满足要求。 5.5 水泥+1020mm 和03mm 新料 依照只添加 1020mm新料和石灰来改进灰土基层不能满足规范要求，我们考虑用03mm 机制砂来改进基层灰土，方便提升其强度，所以添加水泥稳定剂和 1020mm 、 03mm 两档新料进行室内试验，试验方法采取重型击实法，合成比比如表 5-8，合成级配曲线如图5-4所表示。 旧路面混合料水泥冷再生合成百分比 表5-8 经过以下筛孔（mm ）质量百分率（%） 材料 37.5 31.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 二灰基层 100% 100 100.0 85.3 56.8 38.7 28.8 16.6 4.9 原材料级配 沥青面层 100% 100 100.0 95.2 71.8 33.8 10.0 2.3 0.9 1020mm 100% 100 100.0 44.4 5.9 0.0 0.0 0.0 0.0 02.36mm 100% 100 100.0 100.0 100.0 0.0 90.7 55.4 31.0 二灰基层 31.0% 31 31.0 26.4 17.6 12.0 8.9 5.1 1.5 各种矿料在混沥青面层 38.0% 38 38.0 36.2 27.3 12.8 3.8 0.9 0.3 合料种级配 1020mm 26.0% 26 26.0 11.6 1.5 0.0 0.0 0.0 0.0 02.36mm 5.0% 5 5.0 5.0 5.0 0.0 4.5 2.8 1.5 合成级配 100.0% 100.0 100.0 79.2 51.4 24.8 17.3 8.8 3.4 中值 100.0 95.0 78.5 56.5 39.5 28.0 15.0 3.5 100 90 67 45 29 18 8 0 规范要求级配范围 再生基层 100 100 90 68 50 38 22 7 铣刨沥青面层和基层混合料合成级配图 图1010203040506070809010037.531.519.09.54.752.360.60.075累积通过率（%）级配上限级配下限级配中值合成级配矿料粒径（mm） 图5-4 合成级配曲线 经过重型击实试验，确定水泥剂量下冷再生混合料最大干容重和最好含水量，如表 5-9 所表示，水泥用量为5% 、6% 、7% 和8% ，并依照室内确定最大干容重和最好含水量静压成型试件，测定其7d 无侧限抗压强度，如表5-10所表示。 重型击实试验 表5-9 0 0 水泥用量 水泥 面层料 基层料 1020 水 8.5 1.88 5 230.18 1150.92 2992.38 460.37 410.88 12.2 1.99 6 289.62 1206.76 3137.59 482.71 624.24 11.5 1.97 7 331.37 1183.47 3077.03 473.39 582.50 9.5 1.98 8 377.11 1178.47 3064.01 471.39 483.64 7d 无侧限抗压强度 表5-10 水泥用量 Rc（平均值） Cv 规范值（MPa） 5 2.012 0.072 2.56 2.141 0.1472.5 7 1.982 0.146 2.58 1.973 0.114 2.5 依照规范要求，此次设计要求7d 无侧限抗压强度2.5 MPa，而室内试验结果没有达成设计要求，说明级配不满足要求。 5.6 水泥+1030mm 筒料 依照只添加1020mm 新料和石灰来改进灰土基层当水泥用量在5% 时基本能满足规范要求，所以我们考虑用1030mm 筒料来改进基层灰土，方便提升其强度，所以添加水泥稳定剂和1030mm 新料进行室内试验，试验方法采取重型击实法，合成比比如表5-11，合成级配曲线如图5-5所表示， 旧路面混合料水泥冷再生合成百分比 表5-11 经过以下筛孔（mm ）质量百分率（%） 材料 37.5 31.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 二灰基层 100% 100 100.0 85.3 56.8 38.7 28.8 16.6 4.9 原材料级沥青面层 100% 100 100.0 95.2 71.8 33.8 10.0 2.3 0.9 配 1030mm 100% 100 100.0 24.0 4.0 0.0 0.0 0.0 0.0 各种矿料 二灰基层 35.0% 35 35.0 29.9 19.9 13.5 10.1 5.8 1.7 在混合料 沥青面层 45.0% 45 45.0 42.9 32.3 15.2 4.5 1.0 0.4 种级配 1030mm 20.0% 20 20.0 4.8 0.8 0.0 0.0 0.0 0.0 合成级配 100.0% 100.0 100.0 77.5 53.0 28.7 14.6 6.8 2.1 中值 100.0 95.0 78.5 56.5 39.5 28.0 15.0 3.5 100 90 67 45 29 18 8 0 规范要求级配范围 再生基层 100 100 90 68 50 38 22 7 铣刨沥青面层和基层混合料合成级配图 图1010203040506070809010037.531.519.09.54.752.360.60.075累积通过率（%）级配上限级配下限级配中值 矿料粒径（mm）图5-5 合成级配曲线 经过重型击实试验，确定水泥剂量下冷再生混合料最大干容重和最好含水量，如表5-12 所表示，水泥用量为 5% ，并依照室内确定最大干容重和最好含水量静压成型试件，测定其 7d 无侧限抗压强度，如表5-13所表示。 重型击实试验 表5-12 0 0 水泥用量 水泥 面层料 基层料 1030 水 7.1 2.23 5 230.18 1150.92 2992.38 460.37 410.88 重型击实图2.002.102.202.305.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5w %g/cm3 图5-6 重型击实曲线 7d 无侧限抗压强度 表5-13 水泥用量 Rc（平均值） Cv 规范值（MPa） 5 3.103 0.072 2.5 依照规范要求，此次设计要求 7d 无侧限抗压强度2.5 MPa ，而室内试验结果为 3.103MPa，达成设计要求，说明级配满足要求。 6 路面补强厚度计算书（示例） 改建路面加铺补强层厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 加铺路面层数 : 3 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 30 (0.01mm) 路面设计层层位 : 3 设计层最小厚度 : 150 (mm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 允许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1400 0 0 1.4 2 中粒式沥青混凝土 40 1400 0 1800 0 1.0 3 水泥再生层 ? 1000 0 1000 0 0.5 4 改建前原路面预留基层顶面 165 按设计弯沉值计算设计层厚度 :(弯沉值按新建路面 F 公式计算) LD= 30 (0.01mm) H( 3 )= 200 mm LS= 31.3 (0.01mm) H( 3 )= 250 mm LS= 26.8 (0.01mm) H( 3 )= 214 mm(仅考虑弯沉) 按允许拉应力计算设计层厚度 : H( 3 )= 214 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 3 )= 214 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 3 )= 214 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 3 )= 214 mm(仅考虑弯沉) H( 3 )= 214 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 经过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度深入修改, 最终得到路面结构设计结果以下: - 细粒式沥青混凝土 30 mm - 中粒式沥青混凝土 40 mm - 水泥再生层 220 mm - 改建前原路面预留基层顶面 7 生产试验段 7.1 试验方法 试验路段应选择直线路段，其长度为200m 左右。 依照经验和所用再生机械特点，制订 35种不一样再生机行进速度和转子速度组合方案，按再生深度对旧路进行铣刨，取铣刨后具备代表性材料送往试验室进行筛分，选择级配最靠近理想级配方案作为施工时再生机行进速度和转子速度方案。按照确定再生机行进速度和转子速度，依照再生深度对旧路铣刨，取铣刨后具备代表性材料样品送往试验室进行室内配合比设计。 7.2 试验段检测 试验段检测内容以下：（1）含水量； （2） 结合料剂量； （3） 混合料级配。 7.3 试验汇报 使用原材料和混合料、施工机械、施工方法及试验段各项检测项目都符合要求，经监理抽检确认合格，即可按以上内容编写试验段施工总结，经驻地办初审，报总监办审核批复，项目组核定后，即可开始1km 标准段施工。1km 标准段结束后上报总结汇报，即可作为申报正式大面积开工依据。 8施 工 8.1 施工工艺流程 原材料试验 配合比设计 路况调查 配合比验证 铺筑试验路 确认合理地施工工艺 监理批复结果 撒布水泥 原材料摊铺 摊铺碎石 再生机铣刨拌和 检验含水量,松铺厚度,水泥剂量 7d无侧限抗压强度检测 稳 压 测 标 高 整 平 碾压密实 压实度检测 稳压至合格 高程、横坡检测 合 格 返 工 处 理 不 合 格合 格