淺析全深式冷再生基層的配合比設計

王成斌

摘 要：筆者結合近幾年的試驗檢測經歷和公路養護維修工程采用全深式冷再生基層的實際，總結出了公路養護工作全深式冷再生做基層時的配合比設計方法。

關鍵詞：全深式；冷再生基層；配合比；設計

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0116-02

近年來，隨著“五大”發展理念的提出，公路養護事業的可持續發展日趨重要，伴隨著全社會環保意識的增強，在公路養護維修工程中傳統挖鋪模式設計施工理念在資源重復利用、環保方面存在著巨大的缺陷，逐漸被舊路面全深式冷再生利用技術所代替。瀝青路面就地冷再生施工是近年來新發展的一種路面再生施工工藝，是采用專用機械對舊路面材料回收處理，并參加一定比例的新集料、新結合料鋪筑形成新路面結構層（一般作為基層或底基層）的瀝青路面再生技術。該項技術在節約利用資源，降低環境污染等方面有突出效果。然而按照規范規定的配合比設計方法做出來配合比設計在施工質量控制過程中產生的變異較大，無法有效控制施工質量。筆者結合近幾年的試驗檢測經歷，粗略談一下水泥做為無機結合料的全深式冷再生做基層的配合比設計過程。

1 取樣準備

（1）現場冷再生混合料取樣。近幾年通常采用的全深式冷再生機為維特根WR2500S型，本文就以該種機械施工條件在進行配合比設計論述。先對工程路段進行設計深度的全深式冷再生銑刨，根據原有路面基層的碎裂程度選擇合適的行駛速度，一般為2-6m/min，正常速度采用4m/min（基層破碎較為嚴重時（龜網裂、塊狀裂縫較多）比正常快1-2m/min；基層整體性較好（無明顯病害，只有車轍等局部病害）可比正常速度慢1-2m/min）。對銑刨混合料按10m一處，分左、中、右3個點進行取樣（一般最少取3處），對所取的樣進行充分混合。（2）水泥（無機結合料）。從進場的批次水泥中取樣1-2袋（散裝水泥不小于50kg），水泥一般采用普通硅酸鹽緩凝水泥。（3）碎石。從料場取2-4cm規格碎石若干。（4）水。選擇清潔水源（飲用水一般均適用于拌和用水，硫酸鹽含量（按SO42-計）小于2.7mg/cm3，含鹽量不得超過3.5mg/cm3，pH值大于4.5）。

2 初步試驗

（1）做取樣水泥的物理力學性能試驗。（2）測定冷再生混合料的原始含水量，并采用四分法，稱量5kg在烘干后（必須采取低溫烘干方法，以避免高溫混合料結團現象，可以采用40℃烘箱烘干2小時或采用自然晾干方式），做篩分試驗（一般做2次，取平均值，兩次誤差不應大于5%），其級配范圍采用《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG-F412008）3號級配。一般而言，由于舊路在基層、面層施工時嚴格按照規范控制了最大粒徑（基層不大于37.5cm，面層不大于26.5mm），在就地冷再生時，銑刨機在高速旋轉銑刨舊路時對原有基層、面層進行了二次加工，造成冷再生混合料顆粒組成以19.5mm篩孔以下為主，缺少基層級配《公路路面基層施工技術細則》（JTGTF20-2015）的C-A-3）要求的19.5-37.5mm之間骨料，如圖1所示。（3）2-4cm碎石的密度、壓碎值及篩分試驗。

3 混合料的級配組合

按照設計文件要求并參考《公路路面基層施工技術細則》（JTGTF20-2015）規定，初擬冷再生基層的結構類型。根據冷再生混合料的特性，一般建議冷再生基層采用懸浮密實型結構，其級配采用C-A-3型級配，如表1所示。

采用對數坐標法確定在C-A-3型級配中值條件下的冷再生混合料與2-4cm碎石的參配比例。根據摻配比例摻配成新的混合料，做篩分試驗（一般做2次，取平均值，兩次誤差不應大于5%），并與目標級配中值驗證，如不符合采用上述循環，直至級配曲線接近目標級配中值為宜，并確定最終摻配比例。在現有的計算技術下，可采用人機對話方式配置完成。

4 配合比設計

4.1 摻配混合料的最大干密度和最佳含水量測定

對按比例摻配而成的混合料分別按下列4%、4.5%、5%、5.5%，6%五種水泥劑量配制不同水泥劑量的混合料；按公式1確定試樣的干質量。公式2確定無機結合料的用量。

M1=M2/（1+（W1/100）） （1）

M3=（C/100）×M1 （2）

W2=W3-W1 （3）

M4=（W2/100）×（M1+M3） （4）

式中：M1-試樣的干質量，g；M2-試樣的風干質量，g；M3-水泥或石灰用量，g；M4-加水質量，g；W1-風干試樣的含水量，%。W2-試樣的加水百分比，%；W3-試樣的最佳含水量，%；C-水泥的百分比%；

按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTGE51-2006）的方法確定混合料的最大干密度和最佳含水量。確定各種混合料的最佳含水量和最大干（壓實）密度，至少應做三個不同水泥劑量混合料的擊實試驗，即最小劑量、中間劑量和最大劑量。其他兩個劑量混合料的最佳含水量和最大干密度用內插法確定。

4.2 穩定材料的試件制做（靜壓成型）

按規范要求壓實度分別計算不同水泥劑量的試件應有的干密度。根據最佳含水量和計算的干密度制備試件。進行強度試驗時，作為平行試驗的最少試件數量應不小3組，每組不少于9個，在標準條件下溫度20±2℃、濕度大于95%的養護室內養生6d，浸水24h后，進行無側限抗壓強度試驗，計算無側限抗壓強度試驗結果的平均值和偏差系數，建立水泥用量與無側限抗壓強度值的回歸曲線，并確定目標無側限抗壓強度值對應下的水泥劑量。

5 施工時配合比的參數調整

（1）參配碎石的調整。根據已確定的摻配碎石比例，計算碎石單位面積的撒布量。現場鋪撒后，進行全深式冷再生銑刨，對現場銑刨料進行篩分試驗，驗證與試驗室確定級配的差異。由于撒布碎石在冷再生銑刨時自身有一定粉碎，分析計算參配碎石的損耗率，并最終確定現場的實際碎石撒布量。此項工作每天至少抽樣試驗一次，才能保證施工級配與試驗室目標級配的相符性。（2）通過確定的水泥劑量，考慮一定損耗后，換算確定現場水泥的撒布量。（3）根據測定混合料的初始含水量和最佳含水量，確定全深式冷再生施工期間的加水量。

6 結語

通過上述的方法與步驟，在我局G213線養護維修工程中完成了符合實際施工條件下的全深式冷再生基層的配合比設計。有效地控制了施工質量，從充分證明了養護生產中采用新技術時試驗檢測的重要性，為以后我局在采用新技術、新工藝時的質量控制積累了一定經驗。

參考文獻

[1]交通部公路科學研究所.公路瀝青路面再生技術規范[M].人民交通出版社，2008.

[2]王旭東.交通運輸部.公路路面基層施工技術細則[M].人民交通出版社，2015.