■李麗慧馬金柱王運(yùn)中

（1.許昌學(xué)院　土木工程學(xué)院，許昌　461000；2.河南萬(wàn)里路橋集團(tuán)有限公司，許昌　461000）

再生水泥穩(wěn)定碎石試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用

■李麗慧1馬金柱1王運(yùn)中2

（1.許昌學(xué)院土木工程學(xué)院，許昌461000；2.河南萬(wàn)里路橋集團(tuán)有限公司，許昌461000）

利用道路改建工程中水泥穩(wěn)定碎石基層銑刨破碎而成的再生集料，進(jìn)行了再生水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)。試驗(yàn)表明，再生水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配較好，可以全部用于再生水泥穩(wěn)定碎石基層中，回收的水泥穩(wěn)定碎石銑刨料摻加35%的天然碎石，可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足工程應(yīng)用的需求，工程應(yīng)用效果良好。

水泥穩(wěn)定碎石再生配合比設(shè)計(jì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度雙層連鋪

1　引言

水泥穩(wěn)定碎石基層具有強(qiáng)度高、剛度大、整體性強(qiáng)、耐久性好等特點(diǎn)，是我國(guó)高等級(jí)公路基層和底基層廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)型式［1］。我國(guó)每年都有大量的公路及城市道路因達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限和由于交通量的迅速增長(zhǎng)或超載等原因提早發(fā)生破壞的路面都需要進(jìn)行改造［2-3］。路面改造工程產(chǎn)生大量的廢舊水泥穩(wěn)定碎石，如果將其作為建筑垃圾廢棄，將加劇建筑垃圾所帶來(lái)的深遠(yuǎn)影響；如果回收、破碎成再生集料用于水泥穩(wěn)定碎石基層中，不僅能從根本上解決廢棄水泥穩(wěn)定碎石的處置問(wèn)題，而且可以節(jié)省天然集料資源，緩解集料供求矛盾，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。本研究以河南地區(qū)某道路工程大修項(xiàng)目為依托，進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)，并應(yīng)用于該項(xiàng)目中，以探討河南地區(qū)再生集料再生水泥穩(wěn)定基層的可行性。

2　原材料試驗(yàn)

2.1再生集料

再生集料為河南某道路改建工程中舊水泥穩(wěn)定碎石基層的銑刨料。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)得再生集料的壓碎值為27.6%。滿足規(guī)范對(duì)水泥穩(wěn)定碎石集料的技術(shù)要求，但是強(qiáng)度低于天然集料。究其原因：由于再生粗集料表面水泥砂漿含量較高且粘結(jié)較弱，導(dǎo)致再生粗集料較天然粗集料易破碎。所以強(qiáng)度低于天然集料。由銑刨料組成的再生集料級(jí)配組成見(jiàn)表1。從表1可以看出19mm以上粒徑所占比例較少。

表1　再生集料級(jí)配

2.2天然集料

由于水泥穩(wěn)定碎石再生集料中大粒徑所占比例偏少，而且物理力學(xué)性能往往不均勻［4］，離散性較大，在施工過(guò)程中，可能出現(xiàn)粗細(xì)料離析、強(qiáng)度不均勻等質(zhì)量問(wèn)題［5］。因此，本項(xiàng)目以再生集料為主，摻加一定比例的天然集料，以改善其級(jí)配，提高再生水泥穩(wěn)定碎石的品質(zhì)。摻加的天然集料粒徑為9.5～19mm的碎石。

2.3水泥

水泥為許昌豫新P.O32.5水泥，初凝時(shí)間為166min，終凝時(shí)間為262min，滿足《通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)》GB175-2007要求。

3　配合比設(shè)計(jì)

3.1集料組成設(shè)計(jì)

高等級(jí)公路宜用骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定類材料基層。以再生骨料為主要成分 （級(jí)配曲線見(jiàn)圖1），擬配制成3種比例骨架密實(shí)型級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石集料，分別為45%碎石+55%再生集料 （簡(jiǎn)稱1#集料）、40%碎石+60%再生集料（簡(jiǎn)稱2#集料）和35%碎石+65%再生集料（簡(jiǎn)稱3#集料）。根據(jù)混合料篩分結(jié)果（見(jiàn)表2和圖2），三種級(jí)配的集料基本都符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034—2000）（簡(jiǎn)稱規(guī)范1）［6］和《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》［JTGD50—2015］（簡(jiǎn)稱規(guī)范2）［7］對(duì)高等級(jí)公路水泥穩(wěn)定碎石的集料級(jí)配要求，結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素和環(huán)境保護(hù)方面的因素，選擇3#集料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

表2　3種比例的集料通過(guò)下列方篩孔的質(zhì)量百分率

圖1　再生集料級(jí)配曲線

圖2　3種比例的集料級(jí)配曲線

3.2最佳含水量的確定

采用水泥用量為 4.0%，進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳干密度和最佳含水率，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求大于等于3.5MPa。采用擊實(shí)法成型試件。試件從試模內(nèi)脫出后，立即用塑料薄膜包覆，置于養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)6d，浸水1d后，進(jìn)行7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，得到再生水泥穩(wěn)定碎石的最佳干密度為2.232g/cm3，最佳含水量為7.4%。

3.3無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

按最佳含水量采用重型擊實(shí)法制作試件，養(yǎng)生后的再生水泥穩(wěn)定碎石的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.7MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度目標(biāo)值≥3.5MPa的要求。

4　工程應(yīng)用

河南地區(qū)某道路屬于城市次干路，但是，與外環(huán)路相連，重載車輛通行量較大。該路為瀝青混凝土路面，基層結(jié)構(gòu)為18cm5%水泥穩(wěn)定碎石+18cm4%再生水泥穩(wěn)定碎石。由于舊路基層水泥穩(wěn)定碎石銑刨產(chǎn)生的集料有限，并且在收集過(guò)程中有一定損失，所以只在底基層中進(jìn)行了應(yīng)用，收集的集料全部利用。底基層采用以35%天然碎石+65%再生集料，4%水泥的配合比。

舊路水泥穩(wěn)定碎石基層銑刨后，運(yùn)至拌和場(chǎng)進(jìn)行廠拌再生。由于雙層連鋪技術(shù)有利于減少基層裂縫、提高基層的整體穩(wěn)定度和強(qiáng)度、縮短工期、減少養(yǎng)生時(shí)間和成本、增加層間黏結(jié)［8］，所以該項(xiàng)目在鋪筑了試驗(yàn)段后，采用水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連鋪技術(shù)施工。施工過(guò)程中，為了達(dá)到層間連續(xù)，增加上下層黏結(jié)的目的，盡量控制上下基層的作業(yè)間距，下基層以50m為一段，下基層攤鋪、壓實(shí)結(jié)束后，立即進(jìn)行上基層的施工，上下基層施工的時(shí)間間隔不超過(guò)3h。壓實(shí)作業(yè)采用靜壓2遍，振動(dòng)壓實(shí)4遍，靜壓2遍。施工7d后，進(jìn)行芯樣鉆取。芯樣完整良好，上下基層連接緊密，整體好，芯樣強(qiáng)度全部合格，均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度目標(biāo)值≥3.5MPa的要求。

通車2年后，全面調(diào)查路況，未發(fā)現(xiàn)路面有開(kāi)裂及其他病害，與同期新建道路相比，路面質(zhì)量更優(yōu)。表明水泥穩(wěn)定碎石雙層連鋪技術(shù)應(yīng)用效果良好，以再生集料為主的水泥穩(wěn)定碎石可用于路面底基層。

5　結(jié)語(yǔ)

（1）再生集料大粒徑比例偏少，添加一定比例天然集料可改善其級(jí)配；

（2）4%水泥用量，65%再生集料+35%天然集料，再生水泥穩(wěn)定碎石的配合比，可滿足底基層設(shè)計(jì)要求；

（3）水泥穩(wěn)定碎石雙層連鋪技術(shù)應(yīng)用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的效果；

（4）再生水泥穩(wěn)定碎石路用性能良好，具備推廣的可行性。

［1］黃科，李東，孫家瑛.再生集料對(duì)水泥穩(wěn)定碎石路基層性能影響［J］.華東公路，2008（2）：67-69.

［2］郭忠印，李立寒.瀝青路面施工與養(yǎng)護(hù)技術(shù)（第一版）［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［3］孔斌.水泥穩(wěn)定碎石冷再生基層技術(shù)應(yīng)用研究［D］.重慶交通大學(xué)，2010.

［4］高啟聚，謝祥根.廢棄路面水泥混凝土再生利用的試驗(yàn)研究［J］.中南公路工程，2006，31（3）：151-154.

［5］孫家瑛，蔣華欽.摻再生集料的水泥穩(wěn)定碎石路面基層施工與應(yīng)用［J］.2009，30（4）：40-43.

［6］JTJ034—2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［7］JTGD50—2015，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［8］底杰.水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連續(xù)攤鋪技術(shù)研究［J］.交通世界，2016，（6）：26-27.

許昌學(xué)院產(chǎn)學(xué)研橫向項(xiàng)目：寬域再生水泥穩(wěn)定碎石研究與應(yīng)用（2015CXY12）

許昌市科技局項(xiàng)目：水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連鋪技術(shù)的研究（201603）