冷再生添加劑的分析與選擇

第34卷第1期河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報2005年2月Vol.34 No.1JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGYFebruary 2005文章編號: 1007-2373 (2005) 01-0113-03冷再生添加劑的分析與選擇陳海濤(1.同濟大學(xué)土木工程學(xué)院， 上海20092 2. 天津市高速公路投資建設發(fā)展公司，天津300384)摘要:通過(guò)對舊瀝青路面結構土的組成進(jìn)行分析后提出如何選用冷再生添加劑的問(wèn)題并對石灰粉煤灰、水泥粉煤灰、水泥3種添加劑的冷再生混合料在技術(shù)上和經(jīng)濟上進(jìn)行了分析比較，最終得出以石灰粉煤灰作為添加劑更為合理的結論.關(guān)鍵詞:冷再生;添加劑;石灰粉煤灰;水泥粉煤灰;水泥中圖分類(lèi)號: U416.26文獻標識碼: AAnalysis and Choosing on Cold in place Recycling AdditiveCHEN Hai-tao'(1. School ofCivil Eninering, Tongji University, Shanghai 20020 China; 2. Tianjin Expresway Investmnent & ConstuctionDevelopment Corp Chenhaitao, Tanjin 300384, China )Abstract: In the paper we investigate the problem of choosing the cold in-place reyeling aditive by analysis the com-posing of the old asphalt pavement mixture. And the paper analyes and compare the lime-pulverized coal ash, cement-pulverized coal ash and cement aditive in technique and economy. Eventually draw the conclusion of using the lime-pul-verized coal ash as additive is reasonable.Key words: cold in-place recyeling; additive; lime pulverized coal ash; cement-pulverized coal ash; cement0引言近年來(lái)我國公路事業(yè)快速發(fā)展，但隨著(zhù)公路使用年限延長(cháng)，路面破損，承載力不足等問(wèn)題逐漸加重.由于我國公路的主要路面形式是瀝青路面結構，為了加強在大修中的工程質(zhì)量，延長(cháng)使用壽命，降低工程造價(jià)，引進(jìn)了冷再生技術(shù)并進(jìn)行了廣泛應用，取得了很好的效果".但選擇哪種冷再生添加劑.更經(jīng)濟更合理已成為新的問(wèn)題.本文以天津市津港公路改建工程為依托對不同冷再生添加劑進(jìn)行技術(shù)上的分析和經(jīng)濟上的比較來(lái)確定選用哪種添加劑更合理、更適用.1冷再生 添加劑的分析與選擇1.1舊路結構土材料組成分析目前，天津市進(jìn)行再生的瀝青路面均為瀝青混凝土面層+灰土(石灰土、二灰土等)基層的結構形式.瀝青混凝土面層厚度-般在3~12 cm之間，灰土厚度-般在30 ~ 45 cm之間.通常進(jìn)行冷再生銑刨的厚度為20 cm,也就是說(shuō)冷再生料是由瀝青混凝土與灰土兩類(lèi)材料組成.表1為每平方米冷再生料中瀝青混凝土與灰土所占比例(質(zhì)量比),其中瀝青混凝土密度按2.45 g/cm'計算,灰土按1.7 g/cm’計算.通常舊路瀝青混凝土面層厚度為6~9cm,由表1可知，當瀝青混凝土面層厚度為6~9cm,冷再生料中瀝青混凝:土占45%左右,灰土占55%.銑刨粉碎后的瀝青混凝土以粒料的形式存在于再生料中，也就是說(shuō)冷再生粒料不足45%，而灰土等細粒土占55%以上.在津港公路改建工程中，采用了20 cm冷再生底基層+中國煤化工凝土面層的路面結構形式.舊路面結構為9 cm瀝青混凝土面層+ 45 cm灰土MHCNMHG20cm.由表1可收稿日期: 2004-10-12作者簡(jiǎn)介:陳海濤(1977-)， 男(漢族)，碩土生，助理工程師..114河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報第34卷知，瀝青面層厚度為9 cm的冷再生料中瀝青混凝土約占46%，灰土約占54%.對銑刨料進(jìn)行灑水悶料，然后不加粘結料進(jìn)行拌和，對拌和后冷再生料烘干、篩分，篩分結果見(jiàn)表2.表1每平方 米冷再生料中瀝青混凝土與灰土所占比例(質(zhì)量比)Tab.1 Proportion of asphalted concrete and lime-pulverized coal ash per squaremeter of cold in-place recycling mixture (weight proportion)銑刨瀝 青混凝土面層厚度/cm銑刨灰土厚度/cm瀝青混凝土比例1%灰土比例 1%17208014386246s46832表2冷再生料顆粒組成Tab.2 Particle composition of the cold in-place recycling30 mm25 mm20 mm10 mm5 mm5mm以下篩余百分率1.92.5.821.953.9由篩分結果可知5mm以上料占46.1%，5mm以下的料占53.9%，從混合料的外觀(guān)看，5mm以上料基本上是由瀝青混凝土骨料與瀝青砂漿顆粒組成,5mm以下主要為灰土，也就是說(shuō)5mm以上的料是由瀝青混凝土粒料組成，5 mm以下是由灰土組成.1.2冷再生添加劑的分析與選擇目前，天津市常用的幾種無(wú)機冷再生添加劑主要有水泥、石灰、二灰(石灰粉煤灰).其中，水泥主要用于穩定粒料材料，如水泥穩定級配碎石;石灰主要用于穩定粘性土、粉性土、砂性土等，如常用的石灰土;二灰既用于穩定粒料材料，如二二灰碎石，又用于穩定粘性土、粉性土等，如二灰土.以上幾種組合也是目前國內最常用的組合形式，應該說(shuō)以上幾種組合經(jīng)過(guò)天津市多年的實(shí)踐，是從經(jīng)濟上、技術(shù)上綜合考慮的較好組合，粒料如用石灰穩定，粒料的優(yōu)良性能將得不到充分發(fā)揮，技術(shù)性能(強度、剛度等)大打折扣.粘土、粉土等細粒土如用水泥穩定，細粒土比表面積較大，要達到- -定技術(shù)指標，勢必需要較大劑量的水泥，經(jīng)濟上不合理.二灰在強度、剛度等方面是僅次于水泥的一種結合料， 在抗縮裂、抗疲勞性能方面優(yōu)于水泥，既適合于穩定粒料，又適合于穩定粘性土、粉性土等細粒土, D1且經(jīng)濟上優(yōu)于水泥，在粉煤灰資源充足的地區，二灰應作為優(yōu)先選擇的結合料.天津市粉煤灰儲量比較大，無(wú)論是城市道路還是公路利用二灰穩定各類(lèi)土，在天津市已有較長(cháng)的發(fā)展歷史,特別是近幾年,鋪筑了大量的二灰碎石、二灰土半剛性結構層，并收到了很好的效果.由舊路結構土材料組成分析可知，冷再生料是由瀝青混凝土與灰土組成.既包括粒料,又含有細粒土，目前完全采用水泥進(jìn)行穩定，研究認為不盡合理.通過(guò)前面對幾種結合料的分析，我們認為，目前的冷再生料應首先考慮二灰穩定,其次考慮水泥+粉煤灰或水泥+石灰綜合穩定，由多年的實(shí)踐以及國內外大量資料表明，采用二灰或水泥+粉煤灰或水泥+石灰三種結合料,均可得到強度較高的半剛性結構，配比適當，可達到水泥的穩定效果.完全用石灰進(jìn)行穩定，技術(shù)上不易達到水泥穩定的效果.采用水泥+粉煤灰或水泥+石灰與完全使用水泥相比,前者通過(guò)摻加粉煤灰或石灰可降低水泥用量，從而降低了材料成本.參考國內外有關(guān)資料，利用水泥+粉煤灰進(jìn)行穩定比水泥+石灰穩定更經(jīng)濟-一些， 本論文課題最終確立了采用二灰與水泥+粉煤灰兩種結合料作為與水泥的比選方案.23種冷再生技術(shù)經(jīng)濟比較2.1 3種冷再生在技術(shù)上的分析按照規范有關(guān)混合料組成設計步驟要求，并參考國內中國煤化工選擇了以下幾種配比來(lái)確定結合料的最佳用量，石灰粉煤灰冷再生料選擇了4:MYHCN M H G7:18:75. 8:22:70五種配比，水泥粉煤灰冷再生選擇了3:6:100、 3:10: 100兩種配比(外比)，水泥冷再生選用了工程中確定的配比5:100，此配比也是近幾年所做冷再生的常用配比。按以上配比本課題進(jìn)行了標準擊實(shí)試驗、抗第1期陳海濤:冷再生添加劑的分析與選擇115壓強度(7d、28d、 90d、180d)、劈裂強度、回彈模量試驗進(jìn)行比較并考慮經(jīng)濟方面因素，課題最終選用了6:14:80作為二灰冷再生的最佳配比;選用了3:6: 100作為水泥冷再生的最佳配比; 5:100 作為水泥冷再生的配比.選定了級配后進(jìn)行抗壓強度、劈裂強度、回彈模量試驗分析.國表3為二灰冷再生、水泥粉煤灰冷再生與水泥冷再生3種混合料的抗壓強度、劈裂強度、回彈模量試驗結果.在路面結構設計中，設計參數的齡期為:水泥穩定類(lèi)規定為90d,二灰穩定類(lèi)為180d,水泥粉煤灰穩定類(lèi)規范沒(méi)有規定，考慮其后期強度較高，本課題選擇180 d作為設計參數的齡期.表3 3種混合料抗壓強度、劈裂強度、回彈模量匯總表Tab.3 The table of three mixture compression stress, cleavage stress and elastic module抗壓強度M%劈裂強度M%回彈模量M%設計配比齡期100%壓實(shí)度96%壓實(shí)度 100%壓實(shí)度 96%壓實(shí)度 100%壓實(shí)度 96%壓實(shí)度石灰粉煤冷再生6: 14:80180d6.164.980.460.35390.2332.9水泥粉煤灰冷再生3:6:100 180d4.644.500.21327.7218.7水泥冷再生5:10090d5.133.50.4 .0.256374.5333.2由表3可知，當達到設計參數的齡期，3種冷再生中的二灰冷再生抗壓強度為最高，水泥冷再生為最低;劈裂強度以二灰冷再生為最高,水泥粉煤灰冷再生為最低.回彈模量以水泥粉煤為最低，二灰冷再生與水泥冷再生較為接近.通過(guò)以上分析比較，可得出:采用二灰冷再生比水泥冷再生在技術(shù)上更為合理可行，水泥粉煤灰冷再生比水泥冷再生在劈裂強度、回彈模量方面略有不足.2.2 3種冷再生在經(jīng)濟上的比較現場(chǎng)就地冷再生技術(shù)充分利用了舊路的材料，又解決了廢料對環(huán)境的污染問(wèn)題，具有可觀(guān)的環(huán)境效益.同時(shí),現場(chǎng)就地冷再生又可縮短道路的維修工期，減小道路維修對交通的影響，可獲得巨大的社會(huì )效益.下面就課題研究中涉及到的三種冷再生進(jìn)行-項經(jīng)濟比較.通過(guò)與設計部門(mén)和施工單位的共同核算，水泥冷再生、二灰冷再生和水泥粉煤灰冷再生三種冷再生的每平方米工程造價(jià)見(jiàn)下表4. .表43 種冷再生的每平方米工程造價(jià)Tab.4 Cost of three cold in-place recyeling material per square meter類(lèi)型水泥冷再生(5:100)石灰粉煤灰冷再生(6:14:80) 水泥粉煤灰冷再生 (3:6:100)每平方米工程造價(jià)(元)20118由表4可知，二灰冷再生工程造價(jià)最低，與水泥冷再生相比，采用二灰冷再生每平方米可節約工程.造價(jià)3元，經(jīng)濟效益可觀(guān).3結束語(yǔ)隨著(zhù)我國公路網(wǎng)建設的日趨完善,道路改造必將成為我國公路建設的主題，冷再生技術(shù)無(wú)疑是道路改造行之有效的方法之一-. 冷再生技術(shù)屬于綠色環(huán)保工程項目，且縮短了施工周期，社會(huì )輿論和負面影響大大的減少，其社會(huì )效益是不可估量的.以上是3種冷再生進(jìn)行技術(shù)上和經(jīng)濟上的分析比較,我們認為石灰粉煤灰冷再生無(wú)論從技術(shù)上還是經(jīng)濟上都優(yōu)于其它兩種冷再生.在冷再生技術(shù)大力發(fā)展的今天，石灰粉煤灰冷再生擁有廣闊的發(fā)展空間，值得廣大土木工程師們深入探討研究.石灰粉煤灰冷再生在技術(shù)上、經(jīng)濟上固然優(yōu)于其它兩種冷再生,但由于粉煤灰的性質(zhì)，此類(lèi)材料固有的缺點(diǎn)是早期強度低，施工時(shí)對氣溫有-定的要求，基層鋪筑后不能及時(shí)開(kāi)放交通.這在一-定程度 上影響了此類(lèi)基層的應用.可以通過(guò)摻加早強劑或化學(xué)添加劑的方法來(lái)解決，這還需要進(jìn)-步的研究.參考文獻:中國煤化工([1]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現象及預防[M]. 北京:人民交通出版MYHCNMHG[2]鐘江，熊寶恒.就地冷再生技術(shù)在中國的應用[1.筑路機械與施工機械化，2000 (3): 23-24.[3]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M]. 北京:人民交通出版社. 1998. 292-356, 719-924.[4]天津市公路管理局.公路瀝青路面冷再生設計與施工技術(shù)規程[M]. 2004.