江 新

（江蘇東南工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210016）

0 引言

半剛性基層+瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路最主要的路面結(jié)構(gòu)類型，約占總里程的 80 % 多。20 世紀(jì) 90 年代以后陸續(xù)建成的高等級(jí)公路目前已經(jīng)進(jìn)入大、中修期，由此產(chǎn)生了大量的瀝青銑刨料和水泥穩(wěn)定碎石銑刨料。該銑刨料如果不加以利用，必然會(huì)造成資源和資產(chǎn)的大量浪費(fèi)。為此，近幾年來(lái)老路瀝青銑刨料和水穩(wěn)碎石銑刨料再利用技術(shù)受到廣泛的關(guān)注和研究。

以往通常的做法是：舊瀝青銑刨材料廠拌熱再生成新的瀝青混凝土，用作下面層或者柔性基層。水泥穩(wěn)定碎石銑刨料通常用于廠拌再生水泥穩(wěn)定碎石新材料，用作底基層或下基層或者直接用于溝塘回填等路基填筑。目前國(guó)內(nèi)將老路瀝青、水穩(wěn)銑刨料作為骨料摻入一定數(shù)量的新骨料，混合再生用作高速公路底基層的研究與實(shí)踐甚少?，F(xiàn)結(jié)合江蘇某高速公路拓寬項(xiàng)目的實(shí)踐，介紹瀝青混凝土、水穩(wěn)碎石銑刨料混合再生技術(shù)，共同行參考。

1 老路銑刨料分類處理

拓寬改造的高速公路老路瀝青路面是 4 cm SMA-13+6 cm AC-20+8 cm AC-25，基層是 36 cm 二灰穩(wěn)定碎石。在老路銑刨作業(yè)中，三層瀝青一并銑刨，水泥穩(wěn)定碎石單獨(dú)分層銑刨。瀝青銑刨料和二灰穩(wěn)定碎石銑刨料銑刨運(yùn)至集中拌合場(chǎng)分類堆放并分別進(jìn)行分檔篩分。分檔規(guī)格為 0～9.5 mm、9.5～31.5 mm。篩分后的分檔材料分別進(jìn)入碎石集料堆放大棚內(nèi)。

2 配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)分目標(biāo)配合比和生產(chǎn)配合比兩個(gè)階段。再生水泥穩(wěn)定碎石采用舊瀝青混凝土銑刨料（0～9.5 mm、9.5～31.5 mm）+二灰穩(wěn)定碎石銑刨料（0～ 9.5 mm、9.5～31.5 mm）+新石料（13.2～26.5 mm）+3 % 水泥+水，再生的水泥穩(wěn)定碎石用作路面底基層。

2.1 原材料

2.1.1 水泥

P.O 42.5 緩凝型水泥，到場(chǎng)水泥的各凝期強(qiáng)度、安定性等檢測(cè)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。具體結(jié)果如表 1 所示。

表1 水泥試驗(yàn)結(jié)果表

2.1.2 集料

依據(jù) JTG E42－2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果符合規(guī)范要求［1］。結(jié)果如表 2 所示。

2.1.3 拌合用水

采用地下水，外委進(jìn)行檢測(cè)，pH 值、不容物、可溶物、氯化物、硫酸鹽、堿含量等指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)范要求。

2.1.4 集料篩分

分別對(duì)各類集料進(jìn)行篩分，篩分結(jié)果如表 3 所示。

2.2 目標(biāo)配合比

根據(jù)集料的篩分結(jié)果、合成級(jí)配的要求，確定各類集料用量比率。然后按照 2 %、2.5 %、3 %、3.5 %、4 % 的水泥劑量進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限強(qiáng)度試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的無(wú)側(cè)限強(qiáng)度，確定合理的水泥劑量。具體結(jié)果如表 4 所示。

表3 集料篩分試驗(yàn)結(jié)果

表4 再生底基層目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

2.3 生產(chǎn)配合比

根據(jù)目標(biāo)配合比的結(jié)果，再進(jìn)行生產(chǎn)配合比的設(shè)計(jì)，具體結(jié)果如表 5 所示。

表2 粗集料試驗(yàn)結(jié)果表

表5 再生底基層生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

3 試拌試鋪

2021 年 4 月 13 日，晴，氣溫 5～22 ℃，風(fēng)力 3 級(jí)。在主線 K 739+050-K 739+400 左幅進(jìn)行了再生料底基層水穩(wěn)試鋪施工。試鋪從中午 12 點(diǎn) 30 開(kāi)始拌合樓出料，13 點(diǎn) 38 分現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始攤鋪，碾壓結(jié)束土工布覆蓋完成 19 點(diǎn) 28 分，歷時(shí)近 5 h，試驗(yàn)段全長(zhǎng) 350 m，攤鋪寬度 10.61 m，設(shè)計(jì)厚度 20 cm。

3.1 下承層的準(zhǔn)備

排查中央分隔帶的老橫向排水管，采用套管進(jìn)行連接接長(zhǎng)，并對(duì)每處接頭留存影像資料。對(duì)路基頂面浮土進(jìn)行清理，灑水進(jìn)行濕潤(rùn)，并采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行了復(fù)壓。按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸要求的底基層設(shè)計(jì)寬度，用石灰線標(biāo)出底基層施工邊線，沿標(biāo)好的石灰邊線安裝鋼模板，鋼模板外側(cè)采用鋼釬固定。打好架設(shè)高程厚度控制鋼絲的金屬支架，老路采用電鉆打眼進(jìn)行基準(zhǔn)桿固定。主線直線段上鋼筋樁間距 10 m/根，做出標(biāo)記，根據(jù)給定的松鋪系數(shù)算出松鋪厚度，決定控制線高度，掛好控制線，用于攤鋪機(jī)攤鋪厚度控制線鋼絲的拉力應(yīng)≥800 N。

3.2 試拌

采用強(qiáng)制式粒料拌合機(jī)，拌鍋采用雙拌鍋振動(dòng)拌和，試驗(yàn)段施工中拌合機(jī)產(chǎn)量設(shè)定在 500 t/h（最大產(chǎn)量800 t/h）。在混合料攪拌前，要求項(xiàng)目部先檢查料場(chǎng)內(nèi)各類集料的含水量，計(jì)算出當(dāng)天的外加水量，高溫作業(yè)、早晚與中午的含水量要按溫度變化及時(shí)調(diào)整。

3.3 出場(chǎng)與運(yùn)輸

試拌前，對(duì)運(yùn)輸車輛清潔狀況、車況和車輛標(biāo)識(shí)牌是否齊全、車輛覆蓋措施等進(jìn)行檢查。料車分五次裝料，順序?yàn)榍?后-中-中前-中后的順序進(jìn)行裝料，出場(chǎng)前安排專人進(jìn)行車輛覆蓋檢查。所有料車由施工現(xiàn)場(chǎng)一固定的位置，通過(guò)預(yù)先鋪設(shè)好的“馬道”向西前進(jìn)方向進(jìn)入主線路基，然后所有運(yùn)輸車輛倒車進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)攤鋪前喂料，嚴(yán)禁在路床頂進(jìn)行掉頭。

3.4 攤鋪與碾壓

底基層攤鋪施工采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪梯隊(duì)作業(yè)，靠老路搭接的一臺(tái)在前，兩機(jī)相距保持在 8 m 左右。兩機(jī)攤鋪速度一致，振級(jí)一致，緩慢、均勻、不間斷進(jìn)行攤鋪。攤鋪時(shí)對(duì)底基層拼縫處用水泥制備漿進(jìn)行涂刷或澆注，第一遍涂刷水泥漿控制攤鋪機(jī)前 20～30 m，第二遍緊跟攤鋪設(shè)備對(duì)拼接位置進(jìn)行涂刷，第三遍人工采用水壺在初壓完成后進(jìn)行澆灌，過(guò)程中人工對(duì)漿桶進(jìn)行攪拌，防止?jié){液沉淀，水灰比為 0.4。

在施工現(xiàn)場(chǎng)按照標(biāo)準(zhǔn)化施工要求設(shè)置了初壓、復(fù)壓、終壓分界標(biāo)志。按照擬定的碾壓方案進(jìn)行碾壓，碾壓遵循先穩(wěn)壓、開(kāi)始輕振動(dòng)碾壓、再重振動(dòng)碾壓、最后靜壓收面的程序，壓至無(wú)輪跡為止。碾壓時(shí)壓路機(jī)邊向中，均勻速度碾壓時(shí)重疊 1/2 輪寬，每遍穩(wěn)壓時(shí)，倒車要求原路返回，轉(zhuǎn)向位置應(yīng)在已壓好的段落上。在初壓完成后對(duì)臺(tái)階搭接位置安排人工進(jìn)行第三次水泥漿液澆灌。

3.5 檢測(cè)與養(yǎng)生

在試拌、試鋪過(guò)程中，在拌合場(chǎng)對(duì)再生混合料的含水率、水泥劑量、礦料級(jí)配、混合料無(wú)測(cè)限抗壓強(qiáng)度等進(jìn)行檢測(cè)，在攤鋪過(guò)程中，檢測(cè)混合料的松鋪系數(shù)，碾壓完成后及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度、平整度、厚度等檢測(cè)。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)完成后及時(shí)進(jìn)行交通封閉，采用 6 m 寬土工布進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，土工布搭接由低到高順向搭接，寬度≥1 m，采用砂袋對(duì)搭接位置進(jìn)行壓重，縱向搭接每 3 m 設(shè)置一個(gè)砂袋，現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)采用水車側(cè)向噴水，人工配合進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期保持水穩(wěn)表面濕潤(rùn)。

3.6 檢測(cè)結(jié)果

在本次試鋪中總監(jiān)辦對(duì)冷再生混合料的含水率、水泥劑量、礦料級(jí)配、混合料無(wú)測(cè)限抗壓強(qiáng)度和攤鋪現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度、平整度、厚度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

1）對(duì)冷再生混合料進(jìn)行了含水率、水泥劑量、最大干密度及強(qiáng)度檢測(cè)，其中混合料含水率檢測(cè)結(jié)果普遍高于施工圖規(guī)定最佳含水率+0～1.0 % 要求，其他指標(biāo)符合施工圖設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)結(jié)果如表 6 所示。

2）生混合料礦料級(jí)配篩分，級(jí)配控制按設(shè)計(jì)級(jí)配范圍控制，對(duì)于關(guān)鍵篩孔按生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)值允許誤差設(shè)置：0.075 mm，±2 %；2.36 mm，±4；4.75 mm，±7 %。礦料混合料篩分通過(guò)率符合控制級(jí)配上下限要求（見(jiàn)表 7、圖 1）。

3）松鋪系數(shù)根據(jù)擬定的兩個(gè)碾壓方案分別測(cè)定。方案一初定 1.32，方案二初定 1.3。每一斷面檢測(cè) 3 個(gè)點(diǎn)（距中樁分別為 11.25、15.75、20.25 m），共計(jì)檢測(cè)了松鋪系數(shù) 42 個(gè)點(diǎn)，實(shí)際測(cè)得方案一平均值為 1.383、方案二平均值為 1.401。

圖1 篩分級(jí)配圖

表6 再生混合料試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表7 礦料混合料級(jí)配篩分

4）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)兩種碾壓方案段落分別進(jìn)行了壓實(shí)度檢測(cè)，平整度、厚度、寬度、橫坡檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果符合施工圖紙要求（見(jiàn)表 8）。

表8 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果匯總表

5）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)兩種碾壓方案段落 7 d 齡期和 10 d 齡期分別進(jìn)行了鉆孔取芯。7 d 齡期進(jìn)行了 4 個(gè)斷面鉆孔取芯，每個(gè)斷面邊緣及拼縫處取芯共 3 個(gè)，累計(jì)取芯 12個(gè)，芯樣均已成型，但部分芯樣底部存在約 2～5 cm松散現(xiàn)象；10 d 齡期進(jìn)行了 4 個(gè)斷面鉆孔取芯，每個(gè)斷面邊緣及拼縫處取芯共 3 個(gè)，累計(jì)取芯 12 個(gè)，芯樣均已成型，芯樣完整，成型較好。

4 施工注意中事項(xiàng)

1）老路瀝青、水穩(wěn)的銑刨料質(zhì)量（級(jí)配）穩(wěn)定性是保證再生水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配穩(wěn)定的的關(guān)鍵。需要控制銑刨機(jī)作業(yè)的速度，定期檢查銑刨機(jī)的刀頭磨損等。

2）瀝青銑刨料的骨料由于有一定瀝青膜包裹，堆放和拌合施工中，容易出現(xiàn)團(tuán)結(jié)現(xiàn)象，容易堵塞拌合機(jī)倉(cāng)門。集料堆放中應(yīng)注意不能堆料過(guò)高，拌合機(jī)料倉(cāng)不能裝料過(guò)滿，加強(qiáng)人工的捅料，每天拌合結(jié)束后應(yīng)將料倉(cāng)放空。

3）因?yàn)樵偕亩宜槭橇媳砻姘牧习鞣N微小的間隔縫隙，表現(xiàn)出來(lái)的是吸水率較常規(guī)石料大，再生料拌合過(guò)程中，含水量容易波動(dòng)，需要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)控制。

4）混合再生水穩(wěn)銑刨料的攤鋪?zhàn)枇^大，攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)的攤鋪寬度不宜太寬，攤鋪速度不宜太快，否則容易造成攤鋪機(jī)吃力現(xiàn)象。

5）混合再生水穩(wěn)料的松鋪系數(shù)較一般的水穩(wěn)碎石要大，需適當(dāng)加大攤鋪機(jī)的振幅和振級(jí)，要加大壓實(shí)功，確保壓實(shí)度滿足要求。

6）從 7 d 芯樣來(lái)看底部 2～5 cm 成型不良，需要加強(qiáng)養(yǎng)生，延長(zhǎng)養(yǎng)生期。

7）由于是拓寬改造項(xiàng)目，拼接處的質(zhì)量十分關(guān)鍵，為此要重視新老底基層的連接，加強(qiáng)水泥凈漿的涂刷和灌漿工作，加強(qiáng)拼接處的取芯檢測(cè)。

5 混合再生水泥穩(wěn)定碎石路用性能分析

5.1 強(qiáng)度與剛度分析

影響混合再生水穩(wěn)碎石強(qiáng)度主要因素是水泥摻量、再生料的級(jí)配以及組成骨料的強(qiáng)度，而老路的瀝青碎石、穩(wěn)定碎石銑刨料的碎石種類沒(méi)有變化，其強(qiáng)度能滿足要求，對(duì)水穩(wěn)的強(qiáng)度影響不大，再生的水穩(wěn)碎石的強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)的要求。并且強(qiáng)度隨著舊銑刨料比例的減少，新材料比例的增大而增大。由于瀝青銑刨料中骨料表面裹覆一定的瀝青膜，裹覆瀝青膜的銑刨料剛度小于新骨料的剛度，混合再生的水泥穩(wěn)定碎石是具有一定柔性材料性質(zhì)的半剛性材料，一定程度上能緩解水穩(wěn)碎石剛度過(guò)大的問(wèn)題。

5.2 抗沖刷和抗冰凍分析

由于舊瀝青銑刨料表面部分裹覆瀝青膜，能阻止水分的擴(kuò)散和沖刷，所以一定程度上能提高再生水穩(wěn)的抗沖刷性能。水泥穩(wěn)定碎石的冰凍破壞，主要由于內(nèi)部空隙水的反復(fù)凍賬所導(dǎo)致。由于瀝青的存在，使得水穩(wěn)碎石的空隙減少，甚至?xí)蔀榉忾]的空隙，進(jìn)而減少空隙水的存在，降低了毛細(xì)水的作用，另外瀝青材料的彈性作用，能夠緩沖凍賬作用，為此再生材料的抗冰凍性能有所提高。

5.3 抗收縮性能分析

由于舊瀝青銑刨料表面部分裹覆瀝青膜能阻止水分的擴(kuò)散一定程度減少內(nèi)部水分的蒸發(fā)，減少毛細(xì)管作用、吸附作用、分子間力的作用、材料礦物晶體或膠凝體間層間水的作用及碳化收縮作用，所以一定程度能減緩水穩(wěn)材料的干縮。

5.4 抗疲勞性能

疲勞破壞的發(fā)生要經(jīng)歷裂紋的萌生、擴(kuò)展、連接直至貫通斷裂的過(guò)程。骨料中裹覆瀝青膜，一方面可以降低粗骨料與水泥砂漿界面產(chǎn)生的應(yīng)力集中，降低界面的薄弱性以及萌生裂紋的可能，從而提高抗疲勞性，另一方面瀝青材料的高韌性和大變形能力，將阻止裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大，有利于提高疲勞壽命［2，3］。

6 結(jié)論與建議

1）通過(guò)拓寬改造高速公路的實(shí)踐以及對(duì)其性能的分析，老路瀝青銑刨料和水穩(wěn)銑刨料混合再生成水泥穩(wěn)定碎石有別于常規(guī)材料的特性，在施工中針對(duì)其特性，加強(qiáng)工序的質(zhì)量控制，老路瀝青銑刨料和水穩(wěn)銑刨料混合再生成水泥穩(wěn)定碎石用作高速公路路面底基層是可行的。

2）在水穩(wěn)銑刨料中瀝青屬于有機(jī)膠結(jié)料，而水泥屬于無(wú)機(jī)膠結(jié)料，兩種不同的膠結(jié)料在一起怎樣相互作用而形成強(qiáng)度，即混合再生水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究。

3）瀝青老化程度對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合再生性能的影響還有待進(jìn)一步的研究。Q