上海 S223 浦卫公路是一条四快二慢 6 车道的二级公路。随着车流量的逐年递增,轴重增大,该路 K31+190~K34+275.5 路段机动车道沥青路面损坏严重,主要病害为沥青路面老化松散、交叉口车辙、龟裂、沉陷及翻浆。
为改善道路服务水平,提高技术状况,我们决定对该路段进行中修。经钻芯取样检测,原沥青路面厚度约 10cm,按设计文件,该 10cm 作为下面层采用现场乳化沥青冷再生技术处理。工程于 2013 年 6 月开工,施工期 150 天。
为保证施工质量,监理单位严格执行首件制验证,决定先施工半幅 200m作为试验段。
现场乳化沥青冷再生配合比设计
原材料
现场乳化沥青冷再生施工在 6月至 8月,上海地区该时段降水量平均为 232.9mm ;最低气温历史记录为18℃~26℃、极端最高温度为 39℃~40℃。进行现场乳化沥青冷再生混合料配合比设计时,充分考虑气象条件,保证乳化冷再生混合料施工时有较好的和易性,能尽快形成强度,取出完整芯样,缩短工期,为下一施工工序创造条件。水泥作为再生结合料活性添加剂,选择 42.5 普通硅酸盐水泥。
水泥初凝时间在 3h 以上,终凝时间6h 以上,水泥在现场按要求堆放,防止雨天受潮,水车就近取自来水。
为使试验段配合比级配尽可能精确,RAP 料的组合按 0~4.75mm、4.75~9.5mm、9.5~31.5mm 三档,计算各档料的质量比为 35.9 18.3 45.8。按照旧料完全利用的原则,为了增加混合料的早期强度,也不使混合料产生半刚性基层普遍存在的裂缝,添加 1.5%的水泥,再次级配合成,通过合成级配曲线和现场材料筛分曲线对比,表明级配基本一致,满足技术规范要求。
乳化沥青配方及再生混合料设计
乳化沥青冷再生混合料配合比设计包括铣刨料分析、乳化沥青配方选择、混合料配合比(新加集料、填料、水、乳化沥青用量)设计和混合料性能验证四项内容。
乳化沥青的配伍性设计为了确保乳化沥青的化学活性与旧料的化学活性匹配,应根据铣刨料分析结果确定的初步级配组成,进行配伍性设计,试验步骤如下——依据旧料、活性填料性质、气候及施工条件,备用 3 ~5 种乳化沥青配方,对每个配方,按照 0.5% 的变化量确定 5 个乳化沥青用量,在各乳化沥青用量下与合成级配的矿料分别试拌,观察混合料的工作性、拌和均匀性、与集料裹覆状态及混合料的浆态。选择拌和后,集料表面颜色接近乳化沥青本色、裹附均匀、无花白、和易性好、有少量浆体,但浆体不流淌、不聚集,粗细料不离析的配方推荐为配伍性试验的初选乳化沥青配方,对应的液体组合(乳化沥青用量和预湿水用量)即为该乳化沥青用量下的推荐液体组合。
根据初步选定的乳化沥青用量推荐液体组合成型试件,进行标准养生后立即进行混合料早期强度试验(黏结力试验、磨耗试验和钻芯试验)。黏结力试验(配合钻芯)和磨耗试验分别测试混合料表面和内部的黏聚力早期形成状况。表面黏聚力表征最早交通开放时间,内部黏聚力表征混合料整体性的初步形成和化学凝聚作用的基本完成。配伍性试验后,推荐与旧料(气候条件)配伍的乳化沥青配方,给出每个乳化沥青用量对应的预湿水量,通过了早期强度测试的液体组合。在此基础上,进一步进行混合料设计。
我们选取 5 组乳化沥青用量,间隔 0.5%,在每个用量对应的液体组合下,拌制乳化沥青冷再生混合料,确定最佳乳化沥青用量(液体组合),详见下表 :
经过乳化沥青配方试验,显示出最佳乳化沥青配方下采用3.3% 含水率能达到最佳裹覆效果。在该含水率下进行的不同乳化沥青用量混合料的劈裂强度和浸水劈裂强度试验,根据试验结果确定最佳乳化沥青用量为 3.3%,水泥为 1.5%,RAP0 ~ 4.75mm 为 33.5%、4.75 ~ 9.5mm 为 18%、9.5 ~31.5mm为 45% 等组成混合料,而后进行的混合料各项性能测试结果表明,均能较好地满足技术规范要求。
试验段验证
从配合比、施工工艺、工程质量、施工管理、施工安全等方面进行检验,确定工艺参数。 www.tmgc8.com
试验段完成后,采用 3m 直尺进行路面平整度测试,测试了 10 个点,平整度平均值在 3mm 左右,最大值为 4mm,满足《公路沥青路面再生技术规范》最大间隙 8mm 的要求。路面厚度通过钻芯取样为 9.8cm,压实度为 90.2%, 均满足设计要求。
试验段松铺面与压实面混合料颗粒分布较均匀,无明显离析现象,压实面无松散、裂纹、无沥青膜发生破损而表面发白现象。对该段进行现场检测和钻芯取样,芯样中各档矿料分布合理,粗细料填充良好,压实度、空隙率、厚度、平整度均能满足要求。
通过试验段验证,该配合比设计是合理的,破乳速度控制得当,在气温 40℃以上仍然能够在 3h 内保持不破乳。混合料拌制均匀,无明显的粗细料离析现象,检测指标满足规定要求。现场试铺效果比较理想,碾压密实,平整度、压实度控制较好。
实践证明,上海 S223 浦卫公路施工现场乳化沥青冷再生料配合比设计是成功的,具有大面积施工指导意义和参考价值。
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