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半刚性基层水泥冷再生施工工法

江苏无锡大诚建设有限公司

目 录

1 前言 1
2 工法特点 1
3 适用范围 1
4 工艺原理 1
5 施工工艺流程及操作要点 1
5.1 施工工艺流程图 1
5.2 工法操作要点 2
6 材料与设备 6
6.1水泥 6
6.2 石屑 6
6.3 机械设备 7
7 质量控制 8
8 安全措施 8
9 环保措施 9
10 效益分析 9
10.1 工法优势 9
10.2 经济效益 9
11 应用实例 10

半刚性基层水泥冷再生施工工法
1 前言
道路的现场冷再生，就是常温下将旧沥青路面以及部分基层材料经过现场破碎加工后，根据级配需要添加一定量的新集料，同时加入一定剂量的稳定剂和适量的水，在自然的环境温度下连续完成材料的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺及压实成型等作业步骤，重新形成结构层的一种工艺方法。加入稳定材料是为了提高再生材料的强度，稳定材料一般可采用水泥、乳化沥青、泡沫沥青等。使用水泥作为稳定剂，再生得到的混合料作为路面的基层使用。目前，国内冷再生较多采用这种方案，水泥用量一般控制在3%～6%之间。
为保证新工艺的正确使用，确保工程质量，特制定此施工工法，以利工程实施。
2 工法特点
2.1 由于对旧材料进行重复利用，在施工过程中，路面的几何线形及厚度能得到很好地保持，同时也大大节约了集料和沥青胶结料，降低了施工成本。
2.2 与其它路面修复技术相比，现场冷再生还能在一定程度上减少连续交通中断的现象。
2.3 本工法中使用国外先进的冷再生设备，充分利用原有的路面材料，并加入一定量的稳定剂，在自然条件下一次性连续地完成材料的铣刨、破碎、拌和、摊铺及碾压等工艺。
3 适用范围
本工法适用于采用水泥作为稳定剂的各种等级道路的现场再生改建施工。
4 工艺原理
4.1 常温下将旧沥青路面以及部分基层材料经过现场破碎加工后，根据级配需要添加一定量的新集料，同时加入一定剂量的稳定剂和适量的水，在自然的环境温度下连续完成材料的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺及压实成型等作业步骤，重新形成结构层。
5施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程图（见图5.1）
水泥冷再生混合料配合比设计
旧路面的清扫
新集料的撒布和水泥的添加
再生机完成铣刨、拌和及摊铺
混合料的碾压
养生及交通管制
检测

图5.1 半刚性基层水泥冷再生施工工法工艺流程图
5.2 工法操作要点
5.2.1水泥冷再生混合料配合比设计
1 原材料分析与级配设计
采用再生机在现场进行取样，室内试验室对所取混合料及需要新添加的石屑进行筛分，参照水泥全深度冷再生的级配范围（表5.2.1）进行级配设计。
表5.2.1 水泥全深度冷再生混合料级配范围
筛孔
26.5
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
级配上限
100
92
/
/
76
65
48
/
22
/
/
7.0
级配下限
64
53
/
/
33
20
10
/
4
/
/
0
2 最大干密度及最佳含水量的确定
根据级配设计结果，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》分别配2.5%、3.5%和4.5%的水泥剂量进行击实试验，然后采用烘干法测定试件最佳含水量，并计算最大干密度。
3 试件制备
将具有代表性的RAP（Recycled Asphalt Pavement)料烘干，待其温度降至室温（25±2℃），按照级配设计结果配料。然后按最佳含水量加水，拌和均匀后放在密闭容器内浸润备用。浸润时间建议2小时为宜。在浸润过的试料中，加入预定数量的水泥并拌和均匀。混合料应在1h内按下述方法制成试件，超过1h的混合料应该作废。
分别配2.5%、3.5%和4.5%的水泥剂量制备试件，每组9个，试验结果的偏差系数应不大于20%。
用反力框架和液压千斤顶制备试件。制备一个预定干密度的试件所需混合料
m = ρd V（1 + w）
式中：V——试模的体积（cm3）；
w——再生混合料的含水量（%）；
ρd——试件的干密度（g/cm3）。
将试模的下压柱放入试模的下部，但外露2cm左右。将称量的规定数量的混合料分2～3次灌入试模中，每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。然后将整个试模放到反力框架内的千斤顶上，加压直到上下压柱都压入试模为止。维持压力1min。解除压力后，取下试模，拿去上压柱，并放到脱模器上将试件顶出。称量试件，并用游标卡尺量试件的高度。
4 养生
参考《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》无侧限抗压强度试验养生方法，水泥全深度冷再生试件按照下述方法进行养生：
试件从试模内脱出并称量后，应立即用塑料薄膜包复，放到密封湿气箱和恒温室内进行保温保湿养生。养生7d，整个养生期的温度应保持25±2℃。在养生期最后一天，试件不浸水；养生期结束后直接做无侧限抗压强度试验和弹性模量试验。在试验之前，应再次称试件的质量。养生期间，试件质量的损失应不超过10g，超过者作废。
5 混合料力学试验及结果分析
在室温条件下，对所制备并已完成养护的试件做无侧限抗压强度和抗压回弹模量试验，分别绘制水泥剂量-无侧限抗压强度、水泥剂量-弹性模量曲线图，根据普通水泥稳定类材料的设计指标（表5.2.2）并综合曲线图确定最佳水泥剂量。
表5.2.2 普通水泥稳定类材料的设计指标
材料名称
7d抗压强度/MPa
抗压模量/MPa
水泥稳定碎石
2～3
1300～1700
5.2.2 旧路面的清扫
对要再生的路面进行洒水清扫，保持旧路的整洁。
5.2.3新集料的撒布和水泥的添加。
按铣刨料的最大干密度、旧路的铣刨厚度、新集料用量和稳定剂用量，计算新集料的摊铺厚度，打格铺料。如图5.2.4所示。

图5.2 现场冷再生工艺过程

图5.3 撒布集料和水泥 图5.4 水泥全深度冷再生现场
5.2.4再生
使用冷再生机现场完成铣刨、拌和及摊铺工艺，如图5.2.4所示。
5.2.5 碾压
1 初压：20吨压路机静压一遍，如图5.5所示。

图5.5 初压 图5.6 整平
2 整平：初压结束后，用整平机迅速按路拱横坡进行初平，如图5.6所示。
3 复压：20吨压路机振动3遍，如图5.7所示。

图5.7 复压 图5.8 终压
4 终压：三轮式压路机6遍，如图5.8所示。
碾压成型4小时后（视气温情况），可以用潮湿的帆布、粗麻袋、稻草、麦秸或其它合适的潮湿材料覆盖，在整个养生期间，都应保持覆盖材料处于潮湿状态。也可以在冷再生层上直接淋水养护。在7天内禁止放行交通，全天候养生，始终保持顶面湿润。

5.2.6养生

图5.9 已完成养生路面效果 图5.10 现场取芯
6 材料与设备
6.1水泥
水泥全深度冷再生可使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及火山灰质硅酸盐水泥。硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥早期强度高，抗干缩性好，但耐腐蚀性较差；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥早期强度低，但后期强度增长快，耐腐蚀性好。建议选用早期强度高的普通硅酸盐水泥，以缩短养护周期；若能保证养生条件，也可以采用矿渣硅酸盐水泥。指标应符合表6.1.1的要求。
表6.1.1 水泥技术要求
试验项目
技术要求
比表面积（m2/Kg）
≥300

6.2 石屑
石屑宜采用机制砂，应洁净、干燥、无杂质，其质量应符合表6.2.1的要求。

表6.2.1 石屑主要技术要求
检 验 项 目
指 标 要 求
水洗法小于0.075mm颗粒含量（％）

砂当量（％）
≮50
塑性指数（％）
<6
6.3 机械设备
半刚性基层水泥冷再生施工作业需配备以下主要机械，见表6.3.1.
表6.3.1 路面施工主要机具
序号
机具名称
名称/型号
单位
数量
1
冷再生机
WR2500
台（套）
1
2
单钢轮压路机
≥20T
台
1
3
振动压路机
≥20T
台
1
4
三轮压路机
≥20T
台
1
5
整平机
/
台
1
6
洒水车
/
辆
3
6.3.2 施工用仪器、仪表等
主要仪器设备见表6.3.2
表6.3.2 路面施工用仪器、仪表等
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
1
行星式水泥胶砂搅拌机
JJ-5
台
1
2
水泥胶砂振实台
ZS-15
台
1
3
电动抗折试验机
DKZ-5000
台
1
4
水泥标准稠度及凝结时间测定仪
维卡仪
套
1
5
雷氏夹测定仪
LD-50
套
1
6
EDTA滴定仪器
/
套
1
7
电液式压力试验机
TYA-2000
台
1
8
液压式万能试验机
WE-300D
台
1
9
水泥砼恒温恒湿养护箱
HBY-40Y
台
1
10
灌砂筒等
150mm
套
3
11
标准筛
0-31.5mm
个
2
续表6.3.2 路面施工用仪器、仪表等
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
12
砂当量试验仪
YS-150
台
1
13
混凝土钻孔取芯机
HZ-20
台
2
14
光电液塑限测定仪
STGD-3
个
1
7 质量控制
7.1 对于水泥全深度再生，打格铺料后，再生机按确定的深度铣刨。取2-3份混合料，进行含水量测试，求其平均值，与最佳含水量比较。若含水量低于最佳含水量，根据天气情况，加一定量的水，使铣刨料达到最佳含水量；若含水量高于最佳含水量，建议铣刨后晾晒，待其含水量接近最佳含水量时施工。
7.2 调整含水量再生后，取再生混合料，制备试件，做无侧限抗压强度和弹性模量试验。技术指标要求如下（表7.2.1）。
表7.2.1 水泥全深度再生混合料试验数据表

无侧限抗压强度/MPa
弹性模量/MPa
要 求
>2.0
>1200
7.3 对压实度的控制，同普通稳定土材料试验方法一样采用灌砂法。
7.4 具体试验检测项目、检测指标、检测方法一览表（表7.4.1）
表7.4.1 试验检测项目、检测指标、检测方法一览表
检测项目
检测指标
检测方法
混
合
料
指
标
级配（％）
运输车取样，水洗筛分
T0302-2005
水泥剂量％
运输车取样， EDTA滴定及总量校核
T08909-2009
含水量（％）
随时，烘干法
T0801-2009
混合料拌和均匀性
目测
/
（底）基层
质量
指标
厚度
钻孔检查并铺筑时随时插入量取，每日用混合料数量校核
T0912-2008
平整度
3m直尺
T0931-2008
宽度
用皮尺丈量
T0911-2008
高程、横坡度
水准测量法
压实度
灌砂法
T0921-2008
强度
7天浸水抗压强度
T0845-2009
成型情况
钻芯法
/
外观
目测
/

8 安全措施
8.1 成立安全生产组织机构，建立健全安全生产责任制度和安全生产教育培训制度及安全生产技术交底制度，制定安全生产规章制度和操作规程，保证安全生产所需资金的投入，定期安全检查，并做好安全检查记录，做好安全事故预案、救援预案。
8.2 根据工程量的大小配备专职安全生产管理人员。
8.3 树立以“质量第一、安全第一”的意识，结合本工程特点对员工进行安全教育，严格安全操作规程。
8.4 在施工现场出入口、沿线交叉口、临时用电及柴油罐等危险部位设置明显的安全警示标志或安全防护设施。
8.5 施工现场的办公、生活区与作业区分开设置，并保持安全距离；办公、生活区的选址应当符合安全性要求。职工的膳食、饮水、休息场所、医疗求助设施应当符合卫生标准。
8.6 在拌和场建立消防安全责任制度，确定消防安全责任人，制定用火、用电、使用易燃易爆等各项消防管理制度和操作规程，设置消防通道，配备相应设施和灭火器材。
8.7 针对拌和场地的特点制定安全事故的应急预案，定期组织演练。
9 环保措施
9.1 对施工时产生的废料、废液、废油要集中堆放或存储，便于清理。
10 效益分析
10.1 工法优势
半刚性基层水泥冷再生施工工法技术成本低、工期短、环境污染少，路面的几何线形及高程能得到很好地保持；相较于常规的公路改建和养护方案，本工法很好的解决了施工过程中的废弃料问题，符合社会可持续发展的要求。
10.2 经济效益
对旧路面进行水泥冷再生，不仅大大减少了砂石等筑路材料的用量，同时也在很大程度上解决了公路改建和养护过程中的废弃料问题，降低了工程造价，具有直接的经济效益。
11 应用实例
实例1：省道235大中修工程
S235省道大中修工程总施工里程为20公里，共分两个合同段，工程总体方案为老路局部面层铣刨，基层挖补加铺沥青砼面层，其中9.25公里采用基层与面层全深层水泥冷再生施工方案，然后加铺两层沥青砼面层。从建成通车后的使用情况来看，状况良好，没有病害产生。
实例2：惠澄路（钱威路延伸S342～锡玉路）
无锡惠澄路是无锡中心区域连接无锡片向通道中的一条重要线路，路面于2009年9月开工，2009年12月通车。桩号为K0+000-K7+463.61全长7.463Km。采用本工法进行施工，路基整体性良好，未产生病害。
实例3：无锡S342省道工程
无锡S342省道工程市区段起自通江大道西，与北环路对接，止于盛岸西路延伸段。该工程4次跨越312国道、2次跨越锡宜高速、8次跨越其它干线公路以及市政道路，同时跨越沪宁铁路无锡北站、分别跨越锡澄运河和京杭运河。采用本工法进行施工，路基整体性良好，未产生病害。