淺析瀝青路面水泥穩(wěn)定冷再生基層技術(shù)
2016-05-23
我國(guó)的公路基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)轉(zhuǎn)為建設(shè)、養(yǎng)護(hù)并重高峰期，不再單純的以建設(shè)為主。對(duì)于舊路大修養(yǎng)護(hù)，傳統(tǒng)的工藝工期長(zhǎng)、造價(jià)高，并且中斷交通，堆放需要場(chǎng)地、易造成環(huán)境污染、資源浪費(fèi)。而舊路面的再生利用技術(shù)由于具有良好的社會(huì)效益、環(huán)保效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益，已成為路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的一大研究方向。鑒于此，本文將對(duì)水泥穩(wěn)定冷再生基層技術(shù)進(jìn)行分析研究。
1 水泥穩(wěn)定冷再生基層技術(shù)分析
1.1冷再生機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
冷再生機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、乳化瀝青噴灑裝置、水泥稀漿噴灑裝置、破碎棒等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
其中，舊鋪層材料的銑刨、破碎及新舊材料的充分、均勻拌和是由動(dòng)力裝置通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)子完成；而乳化瀝青、泡沫瀝青或水泥稀漿添加劑的自動(dòng)控制計(jì)量和均勻添加是由添加劑噴灑裝置完成；舊鋪層材料的破碎粒度是由粒度調(diào)節(jié)裝置用來(lái)調(diào)節(jié)的。
銑刨鼓是冷再生機(jī)的主要工作裝置，它的驅(qū)動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和液壓機(jī)械組合3種傳動(dòng)方式，銑刨鼓上均勻布置著銑刀，銑刀是按左右螺旋線規(guī)律排列的。冷再生機(jī)的工作方式有兩種，一個(gè)是水平進(jìn)給，另外一個(gè)是垂直進(jìn)給。前者指當(dāng)冷再生機(jī)垂直銑削路面達(dá)到要求的深度以后，冷再生機(jī)沿著行進(jìn)方向?qū)β访孢M(jìn)行逆式銑削。后者是指冷再生機(jī)原地不動(dòng)，提升支撐輪，銑削裝置在回轉(zhuǎn)的同時(shí)，垂直向下銑削路面。
1.2冷再生基層的工藝原理
水泥現(xiàn)場(chǎng)冷再生基層的工藝原理就是利用現(xiàn)有的舊路面鋪層材料，必要時(shí)加入部分新骨料，再按比例加入一定量的水泥添加劑，在自然環(huán)境下連續(xù)地完成路面材料的銑刨、破碎、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型，使之成為具有所需性能質(zhì)量的新路面結(jié)構(gòu)層。主要包括四道工序：首先是準(zhǔn)備舊路面的再生材料包括破碎和翻松舊路；其次是加入添加劑和水并加以拌合；第三是成型和壓實(shí)；最后是在再生的路面上加鋪面層。再生層在采用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)前，先用平地機(jī)整型，最后再用輪胎壓路機(jī)完成最終壓實(shí)，從而獲得良好的表面特性。
2 強(qiáng)度形成及適用性分析
在經(jīng)過(guò)冷再生機(jī)的破損后，需要在其中摻入一定量的水泥來(lái)穩(wěn)定破損材料，在經(jīng)過(guò)拌合、碾壓和養(yǎng)生后，形成具有一定強(qiáng)度的半剛性基層材料，以保證再生結(jié)構(gòu)層具有足夠的承載能力。
水泥穩(wěn)定冷再生混合料的強(qiáng)度形成過(guò)程與一般水泥穩(wěn)定類(lèi)材料相似，要經(jīng)過(guò)極為復(fù)雜的化學(xué)、物理作用：
（1）化學(xué)過(guò)程：水泥的水化和水解作用，有機(jī)物質(zhì)的聚合作用，以及與許多化學(xué)成分復(fù)雜的新生成物有關(guān)的其他化學(xué)過(guò)程；
?。?）物理過(guò)程：舊混合料的機(jī)械破碎、拌和、混合料的壓實(shí)以及水泥穩(wěn)定材料在合適的溫度和濕度長(zhǎng)期作用下強(qiáng)度的形成；
?。?）物理一化學(xué)過(guò)程：舊料中的微小顆粒與化學(xué)產(chǎn)物中個(gè)別組分的交換吸附作用，顆粒的凝聚作用以及隨后多種結(jié)構(gòu)的生成。
水泥加入混合料并加水拌和后，水中的水分子和水泥中的各個(gè)成分發(fā)生強(qiáng)烈
的水解和水化反應(yīng)，同時(shí)氫氧化鈣從溶液中分解出，并形成水化物，具有很強(qiáng)的膠結(jié)能力的，這是水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的主要來(lái)源。
根據(jù)我國(guó)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（TJT034-2000）規(guī)定，當(dāng)水泥穩(wěn)
定土用作路面基層和底基層時(shí)，其7天齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（6天保溫保濕養(yǎng)生，1天浸水）應(yīng)符合表3.3.1要求。其中，二級(jí)和二級(jí)以下公路基層強(qiáng)度2.5~3.0 MPa，底基層為1.5~2.0 MPa，高速公路基層強(qiáng)度為3.0~5.0 MPa，底基層為1.5~2.5 MPa。
根據(jù)已有的工程研究，冷再生基層7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度基本3.0MPa以下，很難做到3.0~5.0MPa這個(gè)區(qū)間內(nèi)，除非增加水泥的摻量，而這樣的話又會(huì)大大增加基層的收縮，增加開(kāi)裂，綜上所述，水泥穩(wěn)定冷再生基層適用于二級(jí)和二級(jí)以下公路的基層和底基層、高速公路和一級(jí)公路的底基層，不適用與高速公路和一級(jí)公路的基層。如下表1：
3 結(jié)語(yǔ)
水泥穩(wěn)定碎石基層材料的再生利用，不但能夠節(jié)約大量的砂石材料、節(jié)省工程造價(jià)，而且有利于廢料的處治、保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源。鑒于水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)，減少新石料的開(kāi)采，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。因此，研究水泥穩(wěn)定碎石基層的再生利用，推廣水泥穩(wěn)定冷再生基層技術(shù)有著極其重要的意義。
