摘要 為探索路面大修期間廢舊回收料再生利用的可行思路，文章對早強型冷再生混合料配合比設計展開分析，并對再生混合料早強機理及強度特性進行試驗研究；根據(jù)所得到的早強劑摻量、混合料配合比、水泥用量等參數(shù)值，展開某公路改擴建段輔道底基層施工過程分析。結果表明，按照8%在冷再生混合料中摻加早強劑后3 h強度即可達到3.4 MPa，滿足高速公路底基層3～5 MPa的強度要求，便于快速開放交通，對交通量大、無法展開封閉施工的公路養(yǎng)護處治路段十分適用。

關鍵詞 路面養(yǎng)護；施工；早強型；冷再生；舊料

中圖分類號 U416.2文獻標識碼 B文章編號 2096-8949（2023）23-0126-04

0 引言

混凝土路面在大修期間必然產(chǎn)生大量廢料，廢棄料經(jīng)過破碎加工、級配篩選，可重新應用于路面建設，既能節(jié)省建筑材料，又省去了廢料處治環(huán)節(jié)及對環(huán)境的不利影響，具有十分可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。廢舊水泥混凝土冷再生材料應用于早強型半剛性基層結構中，能快速達到基層早期強度要求，利于工期縮短和快速開放交通?；诖?，該文對早強型冷再生混合料配合比設計及施工技術在具體公路工程中的應用展開分析探討，以期為早強型冷再生技術的推廣應用提供借鑒參考。

1 早強型冷再生混合料配合比設計

該公路工程項目組技術人員提出一種由MgO、CaO、Al₂O₃等無機物成分復合而成的早強型外加劑^[1]。早強型冷再生混合料按照粒徑0～3 mm的舊料∶粒徑5～15 mm舊料∶粒徑10～25 mm舊料=30∶35∶35摻配，水泥用量按3.5%添加，早強劑摻量依次取0%、8%和12%?；旌狭霞壟湟姳?。

根據(jù)《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009）中振動擊實法展開材料最大干密度和最佳含水率試驗。根據(jù)結果，當早強劑摻量為0%、8%和12%時，材料最大干密度分別為2.11 g/cm³、2.112 g/cm³和2.113 g/cm³；最佳含水率為7.5%、7.6%、7.8%。根據(jù)結果看出，摻加早強劑后冷再生混合料最大干密度及最佳含水率均有所改善。

2 早強型再生混合料強度特性

2.1 再生混合料早強機理

早強劑摻加后，對水泥水化反應速度有加快作用，水化產(chǎn)物早期結晶及沉淀均增多，進而起到加速混合料早期強度增長的效果^[2]。通過對摻加早強劑的冷再生混合料微觀結構展開分析看出，早強型水泥冷再生混合料水化7 d后廢料界面過渡區(qū)生成大量顆粒，其中穿插長桿狀水化硫鋁酸鈣、方板狀氫氧化鈣和絮狀水化硅酸鈣^[3]；在緊密連接廢料界面的同時充填內部孔隙，使試件密實度顯著增大，也使早期強度快速發(fā)展。從微觀結構很直觀地看出，普通水泥穩(wěn)定冷再生混合料在持續(xù)水化7 d后，水化產(chǎn)物明顯減少，結構疏松程度增大；而早強型冷再生混合料可在短時間內升至規(guī)范強度。

2.2 強度特性

按照8%和12%的比例摻加早強劑，并按3.5%的用量摻加水泥，展開冷再生混合料早期強度檢測，并與未摻加早強劑的混合料強度進行比較，以體現(xiàn)早強劑的效果。試驗結果見表2。根據(jù)表中結果，摻加早強劑后冷再生混合料早期強度增長快速，在摻量為8%和12%下，試件1 h強度分別為未摻加早強劑試件1 h強度的5倍和6.4倍；后期強度發(fā)展速度減緩。按12%比例摻加早強劑的冷再生混合料試件1 h強度已經(jīng)達到3.2 MPa，已經(jīng)滿足高速公路底基層3～5 MPa的強度要求。

該公路工程施工期間環(huán)境溫度在25～30 ℃之間，8%早強劑摻量的混合料在該溫度下可保持良好的施工特性和強度特性，且比12%摻量更具經(jīng)濟性。故該公路早強型冷再生混合料中早強劑摻量按8%確定；而在室溫下為保證混合料強、度穩(wěn)定性，應適當提高早強劑摻量。

不同養(yǎng)護齡期抗壓強度比，見表3。

表3中R0%、R8%、R12%分別表示早強劑摻量為0%、8%、12%時的抗壓強度。根據(jù)表中結果，在摻加適量早強劑后冷再生混合料早期強度快速提高，此后隨著早強劑摻加量繼續(xù)增大，對強度的影響程度減緩。表中養(yǎng)生齡期在3 h前的R8%/R12%明顯小于90%，表明按照12%摻加早強劑對混合流強度的提升效果好于按8%摻加早強劑的效果，而養(yǎng)生齡期超出3 h后這種作用逐漸弱化。

2.3 早強型再生混合料施工特性

在不同溫度下冷再生混合料施工特性隨放置時間的延長而變化。試驗開始后將拌制好的冷再生混合料裝入透明塑料袋內，在陽光下曝曬相應時間，通過溫度計展開混合料內部溫度測量。根據(jù)測量結果，當早強劑按8%和12%摻加時，冷再生混合料在25 ℃下的施工特性基本與早強劑摻量為0%時的混合料特性一致。按12%摻加早強劑的混合料高溫條件下反應速度更快，也更易于發(fā)生團聚；內部水分流失迅速，施工特性差。而早強劑按照8%摻加時，冷再生混合料可在1 h內保持較好的施工特性。

此次固化試驗條件為陽光曝曬，混合料內部溫升迅速，而實際生產(chǎn)過程中，會對混合料進行適當遮蓋，溫升速率及水分蒸發(fā)均會有所減緩。此外，集料通常露天堆放，因吸收熱量而溫度較高，會對冷再生混合料水化反應過程起到一定加速作用，對混合料施工性能較為不利。故應在日出前展開冷再生瀝青混合料拌和；根據(jù)溫度變化在8%～12%之間選擇早強劑摻量，以保證混合料施工性能。

2.4 施工時間

在施工特性試驗結果的基礎上，在25 ℃室溫及38 ℃的試驗溫度下展開冷再生瀝青混合料成型后2 h內強度變化試驗。試驗結果見表4。

根據(jù)表中結果，在早強劑摻量為12%且試驗溫度為38 ℃時，持續(xù)放置90 min后試件強度衰減程度為46.8%，強度達不到設計要求，同時面臨水分不足而無法壓實的問題；而在25 ℃的試驗溫度下強度衰減幅度較小，基本能為混合料施工留出時間。綜上，早強型冷再生混合料施工必須避開高溫時間。

3 工程應用

某公路改擴建段輔道底基層施工中分別進行了300 m的水泥冷再生混凝土面板破碎料試驗以及200 m的早強型冷再生混凝土面板破碎料試驗，兩種冷再生混合料均用于底基層。試驗段路面寬12.5 m。

3.1 原材料選用

使用強度等級P.O42.5的普通硅酸鹽水泥，并針對水泥凝結時間、強度、細度及安定性等展開試驗，結果見表5。該類型水泥各項性能均達到設計標準。

早強抗裂外加劑由無機纖維、有機纖維等化學物復合而成，并以MgO、CaO、Al₂O₃為主要礦物成分。

該公路段以工廠式破碎工藝取得舊路回收料，即將路面結構破碎成小塊，回收后去除雜質，二次破碎為相應粒徑集料。廢舊回收料性能指標檢測結果見表6?；厥樟闲阅芊稀豆窞r青路面再生技術規(guī)范》（JTGT 5521—2019）。

3.2 配合比設計

為展開水穩(wěn)基層再生混合料路用性能驗證，在該公路試驗段鋪筑水泥穩(wěn)定廢舊回收料基層時必須進行水泥劑量確定，并對真實施工情況展開綜合考量；在室內優(yōu)化配合比。如果施工期間采用集中廠拌法，必須將水泥劑量提高0.5%；若需拌和粗粒土，則應在最佳含水量的基礎上將實際含水量提高0.5%～1%。據(jù)此，最佳配合比應為，粒徑10～25 mm碎石料∶粒徑5～15 mm碎石料∶石屑=35∶35∶30，水泥摻量為3.5%。壓實度按照98%控制。

3.3 施工準備

施工開始前，應全面檢查路床頂實際標高，將雜物全部清除后灑水，保證表層處于完全濕潤狀態(tài)。此后，恢復土基面中線，并在直線段按15～20 m設置樁間距，同時在平曲線路段按10～15 m設置樁間距。

3.4 混合料拌和及運輸

在采用廠拌法拌和時，質檢員應在現(xiàn)場展開實際含水量測試，以確定出適宜的加水量^[4]?；旌狭涎b車前，應檢查運料車性能車況，并保證車廂內無雜物、塵土。裝料過程應分批次進行，防止出現(xiàn)集料離析。裝料后應及時覆蓋油布，起到遮蓋、保溫、防塵的作用。

3.5 攤鋪及碾壓

按照設計配比將各類原材料在拌和樓內持續(xù)攪拌2 min制成熟料，運輸至施工現(xiàn)場，由攤鋪機展開攤鋪施工。在檢查完高程及材料含水量后，使用壓路機從路肩開始順著中線持續(xù)碾壓。碾壓按照1次靜壓、5次振壓進行，最后通過靜壓收平輪跡。水穩(wěn)碎石試驗段松鋪系數(shù)按1.3確定，當基層厚度不超出20 cm時應1次鋪筑，虛鋪厚度控制在26 cm以下；當基層厚度超出20 cm時應分2層攤鋪，并通過試鋪試驗，根據(jù)混合料實際情況、施工機械、施工工藝等進行松鋪系數(shù)取值的確定。攤鋪過程中應實時檢查路拱、橫坡等情況，并結合混合料用量，校驗攤鋪厚度。如果與預先設定的標準誤差過大，則應結合實際鋪筑狀態(tài)跟蹤調節(jié)。

攤鋪完成后展開碾壓，碾壓過程按照靜壓→弱振→強振→收面的次序展開；碾壓方向應平行于路中線，從邊向中連續(xù)均勻碾壓。該公路試驗段碾壓工藝見表7。具體碾壓遍數(shù)應根據(jù)壓實度控制要求為準；待強振結束且壓實度合格后，通過膠輪壓路機靜壓1～2遍收光。碾壓施工期間，單次輪跡應達到1/2輪寬；碾壓過程應從邊界向中間、由慢至急、從下坡向上坡進行。

完成單段碾壓施工后進行壓實度檢測，達到設計要求后通過灑水車的作用養(yǎng)生。單日實際灑水次數(shù)及灑水量根據(jù)施工規(guī)范確定，并結合氣候條件進行調整，以時刻保持路面濕潤。持續(xù)養(yǎng)生7 d后開放交通，并限制重車通行；小型車輛限速30 km/h運行，禁止急剎車和轉彎。

4 質量檢測及控制效果

4.1 質量檢測及控制

在施工前后，應加強原材料質量及用量、混合料級配變化、壓實度、碾壓厚度、用水量等的檢測，主要參數(shù)的檢測要求見表8。

混合料級配是確?；旌狭暇邆漭^好骨架嵌擠結構及路用性能的關鍵。水泥混凝土面板破碎料主要由砂漿和碎石組成，在壓實施工期間，很容易出現(xiàn)碎石和砂漿分離及級配變化的情況。為此，必須加強早強型冷再生混合料級配的實時監(jiān)測和調整。

用水量是確保早強型冷再生混合料達到設計壓實度的重要參數(shù)。水泥混凝土面板破碎料具有較大的比表面積和微裂紋，因而吸水率也較大。在進行早強型冷再生混合料制備時，細集料吸收水分較多，會對水泥漿裹覆粗集料的效果及混合料工作性能、強度等造成不利影響。施工過程中常規(guī)采用的用水量經(jīng)驗控制法必定會造成混合料實際用水量過大，引發(fā)彈簧現(xiàn)象^[5]。該工程主要通過計量控制確定用水量，并適當延長早強型冷再生混合料拌和時間，確保漿液均勻裹覆集料；同時加強細集料質量控制，取0.075 mm通過率的下限值。

4.2 施工效果

該公路維修工程早強型冷再生混合料按要求養(yǎng)護7 d后進行厚度、壓實度、抗壓強度等的檢測，根據(jù)結果，混合料抗壓強度在5～5.3 MPa之間，壓實度達到98.8%，含水量8.1%，厚度均值為18.5 cm。將室內試驗及室外鉆芯取樣檢測數(shù)據(jù)進行比較看出，試驗段舊料芯樣強度較高。進一步分析看出，因試驗段鋪筑期間室外環(huán)境溫度較高，故即使齡期一致，室外試驗的試件也表現(xiàn)出較高強度。

5 結論

根據(jù)工程應用結果，對水泥混凝土路面進行初步破碎后，將所收集的廢料去雜、二次破碎、篩分后重新生產(chǎn)出廢舊回收料，性能完全滿足規(guī)范，具有較好的再生利用價值，對于公路路面基層及底基層均適用。破碎料按照100%摻加時混合料級配良好，按照所推薦的早強劑摻量、冷再生混合料配合比及水泥用量，得到的混合料最大干密度和最佳含水率分別為2.112 g/cm?和7.6%，路用性能良好。結合試驗結果及公路工程所在地氣候條件制定出施工方案，通過試驗段冷再生基層混合料的試鋪施工，對所確定出的施工參數(shù)取值合理性進行了驗證，也為冷再生水泥混凝土面板破碎料的循環(huán)利用提供了思路。試驗段所采用的施工工藝和質量控制方法在公路其余路段得到推廣應用，取得了十分顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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收稿日期：2023-10-12

作者簡介：劉子毅（1996—），男，本科，助理工程師，研究方向：公路施工監(jiān)理。