混凝土路面就地冷再生界面质量控制研究
摘要
关键词
混凝土 路面 冷再生 质量
正文
公路提质改造老路裁弯取直、降坡,路面病害处治、以及路面养护工程方案,采取铣刨、碎石化等传统工艺技术对旧混凝土路面材料最大程度利用,但传统工艺存在旧料未能完全利用、反射裂缝隐患等问题。旧混凝土路面全厚式就地冷再生工艺技术相比传统工艺具低碳绿色环保、零废料排放、提质增效等优势,技术先进性突显,通过全厚度原位破碎+就地拌合再生,将旧水泥混凝土路面一次性改造为30~40cm厚的半刚性水稳基层,无需传统意义上的材料外运与新建拌合站,实现“原地取材、原地再生”,减少碳排放,实现材料100%利用和绿色低碳目标,彻底消除板体反射裂缝隐患;并可再次冷再生,支持全寿命周期循环利用,在本省国省干线及农村公路混凝土路面提质改造、养护中广泛推广应用。
在具体实施时,由于板体病害程度、破碎料粒径大小、水泥等原材料质量、冷再生混合料拌合与压实质量等影响因素多元叠合的差异性,直接影响结构整体性和耐久性等实体工程质量,因此在工程实际中,应从混合料级配调控等方面对工序界面质量进行科学管控,夯实工程质量根基。
1工程概况
1.1路面设计方案
保靖迁陵至普戎公路,老路为四级公路,路基宽度6.0~6.5m,路面宽度5.5~6.0m,水泥混凝土路面,厚22cm,下为10cm厚未筛分碎石基层。
公路按设计速度30Km/h、路基宽7.5m、路面宽6.5m的三级公路标准提质改造,对老路进行裁弯取直、降坡、加宽等处理。为充分利用老路路面材料,根据老路路面技术状况,路面设计采用原22cm厚水泥混凝土路面全厚式移动破碎成级配碎石+添加新集料+水泥、水和再生剂拌合碾压成30cm 厚5%水泥稳定碎石基层,撒布0.6cm 厚沥青透层和1cm厚同步碎石封层,加铺5cm 普通沥青混凝土(AC-20)下面层,洒布乳化沥青粘层,再加铺4cmSBS 改性沥青混凝土(AC-13)上面层。
对路基路面病害严重路段,采取挖除旧混凝土板,软基采用石渣补强后,在补强层上摊铺添补集料与临近路段一并全厚就地冷再生的方案。
对路面加宽路段,路基土石方填切施工按设计断面尺寸完成后,对土方路段采用30cm厚石渣进行路基补强(石质路基路段不补强),然后在补强层上摊铺添补集料与临近路段一并全厚就地冷再生。
1.2路面冷再生施工工艺流程
混凝土路面就地冷再生技术核心在于“就地破碎+级配调控+整体冷再生”,通过专用设备实现旧料全利用、结构层整体升级。其施工工艺流程为:预破→一破→二破→添加新料→冷再生拌合→整平→碾压→养生等八道工序,两个环节。前三道工序为破碎环节,后五道工序为冷再生环节。
图1 混凝土路面就地冷再生工艺流程

图2 旧混凝土面板破碎 图3 冷再生混合料拌合
1.3路面冷再生施工技术方案
1.3.1设备选型
(1)预破:采用PC200液压挖掘机(带破碎锤)。
(2)一破、二破:采用WR800全厚式移动破碎机,破碎机幅宽2.3m。
(3)冷再生层拌合:采用WR2300冷再生机。
(4)冷再生层碾压:采用26t钢轮压路机与32t胶轮压路机组合。
1.3.2冷再生混合料配合比
(1)二破后集料筛分
对二破后的集料,每500米取1组样进行筛分,路面破损严重路段增加1组取样,筛分结果见表1。
表1 二破后集料筛分结果
筛孔(mm) | 53 | 37.5 | 31.5 | 26.5 | 19 | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
通过率(%) | 98.2 | 89.5 | 83.1 | 75.6 | 62.5 | 53.2 | 50.9 | 41.4 | 26.7 | 14.8 | 9.7 | 6.3 | 4.7 | 2.8 | 1.2 |
(2)冷再生混合料级配设计
根据二破后集料组成、新集料级配,通过设计与试验确定合成级配,混合料级配结果见表2。
表2 冷再生混合料级配设计结果
筛孔(mm) | 53 | 37.5 | 31.5 | 26.5 | 19 | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
合成级配(%) | 98.2 | 95.8 | 91.3 | 85.7 | 74.2 | 65.6 | 59.2 | 52.7 | 36.7 | 21.8 | 15.7 | 8.4 | 5.8 | 3.1 | 1.5 |
1.3.3水泥材料
采用普通硅酸盐P.O42.5水泥。
1.3.4冷再生层压实
钢轮与胶轮组合,对冷再生混合料进行碾压。
初压:采用26t 钢轮压路机静压2遍,使混合料就位、稳定,碾压速度控制在2 km/h以内。
整形后复压:采用30 t胶轮压路机搓揉3遍,消除表面裂纹、提升密实度。
终压:采用26 t钢轮振动碾压4遍,确保表观平整与深层压实,消除轮迹。
2界面质量控制要素
混凝土路面就地冷再生的界面质量控制重点在于:破碎集料粒径调控、科学配合比设计、精准控制水泥剂量、含水率,确保拌和均匀性与碾压密实性。
2.1关键质量影响因素
旧水泥混凝土板全厚式就地冷再生工艺的关键质量因子包括:机械设备适配性、破碎料粒径大小、水泥等原材料质量、冷再生混合料配合比、含水率、稳定剂及活性剂掺加精准度与均匀性,混合料拌和、压实工艺等。
图4 关键质量影响因素关系图
2.2界面质量控制要点
2.2.1施工前路面技术状况复核
施工前,需对路面状况进行全面且细致的调查,调查的内容包括不限于:路面结构强度PSSI、路面状况指数PCI、路面平整度RQI。通过钻芯等方式准确掌握原路面结构,包括各结构层的厚度、材料组成、下承层结构承载能力等信息后,与设计方案对比分析,为后续确定破碎、补料、路基病害处治方案提供可信依据。
2.2.2原材料质量控制
(1)水泥:水泥作为混凝土路面就地再生工艺中的关键稳定剂,其质量直接影响再生路面的性能。所用水泥初凝时间应大于3h,终凝时间应大于6h 且小于10h。严禁使用快硬、早强水泥。
(2)再生集料:再生集料由旧水泥路面破碎后形成,其质量对再生路面至关重要。在破碎过程中,要严格控制破碎粒径,确保其符合设计要求。再生集料的最大粒径应控制在53mm以内,且颗粒级配应合理,以保证再生混合料具有良好的密实性和稳定性。对再生集料的压碎值、针片状含量、含泥量等指标进行检测,压碎值应不大于 30%,针片状含量应不超过 15%,含泥量应小于 3%。
2.2.3破碎料粒径控制
一破集料粒径约10cm,二破集料粒径需满足水稳级配。粒径过大过小不符合粒料规格,且过大影响拌和均匀性,过小则降低骨架支撑力。
通过调整破碎机转子速度、刀头配置,确保再生集料最大粒径与级配满足水稳基层要求,避免过多细粉影响界面稳定性。
2.2.4再生层混合料级配调控
混合料级配如不符合工程实际,影响水稳层强度、压实度。需进行试配设计与试验,根据试验结果择优选用。
(1)二破后集料建议筛分检测频率每500米不少于1次,板体病害严重路段增加取样频次。
(2)将代表试样(路面基层回收料(RMB))完全风干,测定旧混合料完全风干后的含水量。
(3)根据RMB和新集料级配确定合成级配,绘制级配曲线,使设计合成级配在相应的级配范围内,宜接近级配中值。
(4)为了减少水泥稳定碎石的收缩裂缝,在满足基层强度的基础上,尽量减少水泥的用量,不宜单纯通过增加水泥剂量来提高材料强度。
2.2.5最佳含水率
含水率是冷再生混合料质量的生命线,过高易致弹簧土、过低则难以压实;尤其二破后集料吸水率变化大,需现场滴定校准。
最佳含水率需通过重型击实试验确定,施工中实时检测并动态调整(±0.5%)。
2.2.6活性料添加
活性剂掺加不准确,影响早期强度发展及长期耐久性。再生剂等活性料的种类和用量需根据具体工程需求和试验确定,一般用量为水泥用量的 0.5%~1.5%。在撒布再生剂时,可与水泥同时撒布,也可在水泥撒布后单独撒布。
电脑控制撒布稳定剂、活性剂精度,每平米每厘米厚度水泥≤1kg,将水泥均匀地撒布在路面上,保证拌和均匀性,防止局部弱区。在撒布过程中,要注意控制撒布车的行驶速度,一般控制在 3~5m/min ,速度过快会导致水泥撒布不均匀,速度过慢则会影响施工效率。
2.2.7冷再生层拌合
冷再生机必须深入下承层底部,防止夹层。每100m挖验一次检查是否到底。
实现现场连续作业,速度控制在4~6 m/min之间,避免中途停顿导致离析,拌和遍数不少于两遍,以消除纵向接缝和未拌合区域,保障混合料均匀性。
2.2.8新基层压实
压实质量直接决定新基层的强度、耐久性与抗水损害能力;核心在于及时初压、精准含水率、分阶段碾压,任一环节失控均可能导致压实度不足、车辙或早期水损坏。
因再生层厚达30~40 cm,小吨位压路机无法有效影响深层,须采用大吨位压路机。
初压,紧跟拌和机静压,实现初压“零等待”,防止水分流失;延迟初压降低压实度和强度。复压采用高频低幅揉搓碾压,终压使用钢轮压路机提高密实度。
按照先边后中的碾压次序,碾压搭接采用进退错距法,纵向接缝搭接宽度不小于15 cm;横向接缝预留3~5 m不碾压,下次施工时重叠拌和并共同碾压。
3结语
水泥混凝土路面全厚度就地冷再生工艺作为当前公路提质路面改造、养护的重要技术之一,在资源节约、绿色环保、降低造价、缩短施工窗口期方面优势显著。新技术、新材料、新工艺的迭代更新,工程项目技术与管理人员更要提升施工界面质量管控意识,施工前进行试验段验证,精细配合比设计等关键环节,采用智能化设备提升作业精度;加强压实度等过程检测;为公路建设的提质增效、质量安全保障提供更加强有力的技术支撑,助力公路建设高质量发展。
参考文献:
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