沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术指南.docx
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沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术指南
沥青路面水泥稳定就地冷再生基层
设计施工技术指南
前言
随着我省公路交通的快速发展，国、省干线公路网逐步形成,新建公路的比重逐年减少，改建、大修工程比例不断扩大。
沥青路面改造如继续采用传统方式，不仅增加了重修路面所需的沥青和砂石材料，破坏周围环境，而且容易造成环境污染。
同时，我省路面结构基本上都是采用半刚性基层，在重载作用下基层很多已出现开裂、破碎等破坏，在路面维修、改造时需要一并予以处理。
如果采用冷再生技术，将沥青面层和基层旧料加以再生利用，不仅可以节约大量的筑路材料，充分利用旧路材料，恢复和提高旧路强度，还有利于节约能源，避免环境污染，降低工程造价。
欧美国家在上个世纪70年代以来开始对沥青路面再生进行系统研究，包括再生沥青混合料的拌制工艺、施工设备等，使沥青路面再生利用成为一套完整的实用技术。
我国在上世纪80年代开始沥青路面再生研究，但到了90年代以后，全国
兴起大规模高速公路建设热潮，沥青路面再生技术被暂时搁置起来。
进入21世纪，我国公路养护问题日益突出，沥青路面再生技术因符合我国环保、节约的基本国策，又重新引起了人们的关注。
目前，国内对沥青路面再生利用技术的研究还处于初期阶段，如何正确利用该项技术对我国的沥青路面进行维修养护还无章可循。
为大力推广此项新技术，更好地对我省沥青路面废旧材料的正确利用提供技术指导，真正达到节约资源、保护环境、提高道路质量的目的，特制定本指南。
由于冷再生技术在国内的研究发展时间较短，所进行的相关科研和工程实践比较有限，仍存在不少亟待解决的问题。
因此，本指南仍需根据以后的科研成果和工程经验进行不断的修订和完善，以期能更好的为生产服务。
1总则
1.1冷再生是一种利于环保和节约能源的道路维修方式。
为推广此项技术，保证冷再生设计施工质量，特制定本指南。
1.2本指南规定了水泥稳定就地冷再生的设计方法、设计要点及施工工艺和质量控制要求。
1.3本指南适用于采用水泥稳定就地冷再生技术进行大修、改建的各等级公路的底基层和二级及二级以下公路、城市出口路基层的施工。
1.4本指南中的规定、要求与《XX省“十一五”公路技术政策（试行）》中相应内容不一致时，以本指南为准。
1.5水泥稳定就地冷再生路面设计应采用设计与施工紧密结合的半刚性基层设计理论，设计内容包括交通量预测与分析、旧路混合料分析、混合料配合比设计、设计参数确定、路面结构组合设计与厚度计算，在进行路面结构技术经济综合评价的基础上提出设计方案。
1.6就地冷再生机的再生深度一般为15cm-30cm。
损坏深度大于30cm或需要提高或改善路面使用功能时，采用水泥稳定就地冷再生基层后，应加铺满足设计强度的半刚性上基层，路面结构按《公路沥青路面设计规范》有关规定，通过交通量预测计算设计弯沉值后，进行路面结构厚度计算，并进行弯拉应力验算。
1.7本指南涉及的试验方法应符合现行有关试验规程的规定。
1.8再生前必须进行路况调查，确定路面损坏是仅限于路面面层，还是属于路面结构问题，了解路面结构损坏的范围和深度。
1.9再生施工中除进行路面混合料级配检测外，应避免预破碎，在必须采用预破碎的路段，应严格控制铣刨深度。
1.10进行室内材料配合比设计所需混合料原则上应用再生机进行现场取料（即旧路混合料）。
不同结构路段应独立进行结构组合设计和混合料配合比设计。
1.11就地再生设备应能精确控制再生深度，误差不宜超过10mm；应能根据要求调整横坡，适当调整再生料的级配；应能控制添加料的比例并根据需要自动调节。
1.12下列情况原则上不宜采用就地水泥稳定就地冷再生技术：
（1）在预估的再生深度范围内，存在过多超粒径颗粒（最大粒径超过10cm的砂砾或铁渣等），会对铣刨转子造成损害的道路；
（2）病害较多，变形严重，强度不足的道路；
（3）旧路结构层总厚度（面层、基层及垫层之和）小于25cm的道路。
1.13沥青路面面层厚度不大于7cm可采用水泥稳定就地冷再生，面层厚度大于7cm宜在水泥稳定就地冷再生和泡沫沥青稳定就地冷再生两个方案之间进行技术经济比较后确定。
1.14施工中应认真整理相关资料，不断总结施工方法和实践经验，以提高冷再生施工技术水平，并为本指南的修订提供真实可靠的实践依据。
2术语
2.1冷再生技术（Coldrecycling）
将需要改建或大修的旧路面，经过翻挖回收、破碎、筛分，并加入适量的稳定剂（水泥、乳化沥青、泡沫沥青等），在常温情况下重新拌和，形成具有一定路用性能的再生混合料，用于铺筑路面基层或底基层的整套工艺技术。
2.2旧混合料（Recycledmixtures）
对需要再生的道路按规定要求进行整形处理，经再生机（或铣刨机）按规定的深度、行进速度和转子速度进行铣刨后得到的具有一定级配的混合料。
2.3水泥稳定就地冷再生（Coldrecyclingwithcementasstabilizingagent）
在旧混合料（必要时加入一定比例的新料）中，加入一定剂量的水泥，在最佳含水量状态下拌和形成再生混合料，通过整形、碾压、养生形成符合设计要求的道路基层或底基层。
2.4再生深度（Recyclingdepth）
再生机设定的铣刨深度，一般指原道路标高与再生层底部标高之差。
2.5再生厚度（Recyclingthickness）
再生层设计顶面标高与底面标高之差，指再生层碾压成型后的顶面标高与底面标高之差。
2.6均匀路段（Homogeneousroadsection）
旧路中结构组成及各结构层材料相同或相似并且具有相似结构承载力的路段。
3一般规定
3.1水泥稳定就地冷再生混合料用做基层或底基层时，水泥剂量可采用4%-5%，一般不宜超过5.5%。
3.2水泥稳定就地冷再生结构层宜在春末和气温较高季节组织施工。
施工期的日最低气温应在5℃以上，在有冰冻的地区，并应在第一次重冰冻（-3~-5℃）到来之前半个月到一个月完成。
3.3在雨季施工时，应特别注意气候变化，勿使水泥和混合料遭雨淋。
降雨时应停止施工，已经摊铺的水泥混合料应尽快碾压密实。
3.4水泥稳定就地冷再生结构层施工时，应遵守下列规定：
（1）添加的碎石等外掺料和水泥应撒布均匀。
（2）应严格控制基层厚度和高程，其路拱横坡应与面层基本一致。
（3）应在混合料处于或略大于最佳含水量（气候炎热干燥时，基层混合料可大1%~2%）时进行碾压，压实度应达到《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）的有关要求。
当使用大吨位压路机时，压实度宜提高1%~2%。
（4）水泥稳定就地冷再生结构层宜采用18t以上的振动压路机碾压。
压实厚度15-20cm，采用18~20t振动压路机碾压；超过20cm以上压实厚度应采用25t以上振动压路机。
冷再生结构层碾压工序应在水泥初凝前完成。
3.5各级公路用水泥稳定就地冷再生混合料的压实度、7d龄期无侧限抗压强度应符合表3.1的规定。
3.6水泥稳定就地冷再生混合料的组成设计应根据表3.1的强度标准，通过试验确定必需的水泥剂量和混合料的最佳含水量，在需要改善混合料的物理力学性质或级配时，还应确定掺加新料的规格和比例。
3.7水泥稳定就地冷再生的各项试验应按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057）进行。
表3.1水泥稳定就地冷再生混合料的抗压强度标准
层位
稳定
类型
重、中交通
轻交通
压实度（%）
抗压强度（MPa）
压实度（%）
抗压强度（MPa）
基层
集料
≥98
3～4
≥97
2.5～3.5
细粒土
—
—
≥96
底基层
集料
≥97
≥2.0
≥96
≥1.5
细粒土
≥96
≥95
注：
交通等级见表3.2
表3.2交通等级
交通等级
BZZ-100累计标准
轴次Ne（万次/车道）
大客车及中型以上各种货车交通量（辆/d．车道）
轻交通
＜300
＜600
中交通
300～1200
600～1500
重交通
1200～2500
1500～3000
4路况调查
4.1收集查阅相关资料
（1）原路面设计情况以及路面设计的任何变化；
（2）路面各结构层厚度及材料的详细情况；
（3）施工记录的施工工艺和质检测试结果；
（4）路面使用过程中维修养护的详细情况（包括工艺、材料等）；
（5）历史交通量资料。
4.2划分均匀路段
4.2.1通过获取的历史资料初步判定原道路的均匀路段，道路结构组合相差较大或结构层材料相差较大的路段不宜作为一个均匀路段。
4.2.2对原道路进行弯沉测量，根据累积总和法初步确定均匀路段。
较大弯沉值（即两轮读数中的较大值）的累积总和法采用公式4.1计算：
（4.1）
——i点的累积弯沉总和值
——i点的较大弯沉值
——整个路段较大弯沉的平均值
——i点前一点的累积弯沉总和值（i=1时，其值为0）
将累积总和值绘制在相应路段上，相对恒定的斜坡值表明这些路段具有相似的路面反应。
示例见图4.1（图中弯沉值单位为0.01mm）。
4.2.3视觉评价
1.视觉评价通常徒步进行。
对于较长的路段，可采用慢速驾车完成评价。
当驾车时，为了近距离仔细观察，需要经常停车。
2.视觉评价时，要记录整幅路面内所有明显的损坏以及其它观测结果，诸如排水、地质变化以及路段几何特征（比如陡坡、急转弯以及高填方路堤）。
3.检查过程中，损坏模式分为三类，表面损坏、结构损坏、功能损坏，各种损坏模式、损坏类型及具体描述见表4.1。
在视觉调查中，依据损坏严重程度、频率和位置，对道路损坏的不同模式和类型进行具体描述。
表4.1损坏模式和类型
损坏模式
损坏类型
具体描述
表面损坏
环境损坏
松散、高温损坏
交通损坏
松散、泛油、磨光
结构损坏
永久变形
车辙、推移、沉陷
裂缝
纵向、龟裂等
其他损坏
坑槽、补丁、缺角
功能损坏
排水
侵蚀、翻浆
行驶质量
波浪、起皱
4.对视觉调查资料进行总结，明确路面的破坏模式，为道路损坏的原因提供有价值的线索。
4.4均匀路段的再评估
结合视觉调查中获取的资料，以及所有其他可能的相关资料对由弯沉分析限定的“均匀路段”进行再次评价，以更加精确地描述各类均匀路段，更精确地对
相似的“相同路段”进行识别和归类。
4.5详细调查
对每一相似的“均匀路段”，需要进行详细调查，以便对原路面结构进行评价（组成与损坏模式），确定旧路地基承载力。
4.5.1开挖测试坑
1.对每一均匀路段，测试坑每公里每车道应不少于一个。
通常在车道外侧轮迹带开挖，也可在硬路肩（或路缘带）与行车道的交界线处开挖。
2.测试坑用于确定旧路各结构层厚度和材料、现场含水量、各结构层的性状（如开裂程度、水泥稳定层的水泥粘结度或碳酸化程度）等旧路基本信息。
3.测试坑通常长1.2m、宽1m、深0.5-1m，具体尺寸可根据道路结构进行调整。
4.测试坑需仔细开挖，每层材料应分开堆放，以便取样。
样品应放置在密封的容器内，用于测定含水量。
测试坑开挖完毕，应拍照并详细记录测试坑的路面轮廓。
4.5.2现场承载板试验
1.现场承载板试验宜选在一年中的最不利季节进行。
测点位置与测试坑相同，也可在试验的基础上两者同步进行。
2.对每一均匀路段，每车道应不少于两个测点，同一均匀路段中若某一测点的数值高于（或低于）平均值的30%，应增加测点数量，同时对数值过低点附近的路段应仔细调查，看是否存在路基沉陷等下部结构层损坏问题。
3.将道路面层认真去除，测定其下部结构层复合回弹模量。
同理将道路基层、垫层完全去除，测定其下部结构层复合回弹模量，直至模量测定点处的结构层深度大于预估的最大可能铣刨深度。
4.6综合资料，初步确定再生厚度
综合分析以上获得的信息，推测该路面的剩余使用寿命，并识别出承载力最低的关键层，在明确已经损坏结构层的基础上初步确定再生层的厚度。
桩号
最大弯沉（d）
累积总和（S）
0
79
-31
20
73
-67
40
71
-106
60
80
-135
80
82
-163
100
72
-201
120
77
-233
140
79
-264
160
110
-263
180
99
-274
200
87
-297
220
97
-309
240
140
-279
260
135
-254
280
164
-199
300
130
-179
320
143
-145
340
152
-103
360
150
-63
380
164
-8
400
199
81
420
120
92
440
209
191
460
133
214
480
72
177
500
63
130
520
61
82
540
28
0
平均值（D）
110
图4.1累积总和法鉴别均匀路段
5结构组合设计
5.1旧路大修、改建时，应根据收集调查的交通量数据，确定交通量增长率，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次，结合路面等级及路面类型，采用沥青路面半刚性设计理论，计算设计弯沉值。
5.2初步确定的道路结构组合方案。
根据原路面设计强度和路况调查中得到的
路面损坏情况，预估冷再生结构层厚度，并挖验检测冷再生结构层下承层的当量回弹模量，试算后确定再生层的厚度，一般厚度不宜小于18cm。
5.3由路况调查中现场承载板试验获得的原路各层下部复合模量，采用内插法确定预估的道路铣刨深度处下层复合模量，以此模量作为再生层底部模量。
见图5.1。
5.4水泥稳定就地冷再生层设计参数应以实测值为准，当缺乏条件无法取得实测值时，可参照下述值进行取值。
水泥剂量为4%~5.5%时,抗压模量E值为1000~1500MPa,劈裂强度为0.4~0.6MPa。
5.5按设计弯沉值验算结构层厚度。
见示意图5.1。
5.6验算结果符合要求则进行下述步骤，如验算结果不符合要求，则重新拟定结构层组成进行计算，直至验算结果满足要求为止。
5.7进行技术经济比较，最终确定采用的路面结构方案。
承载板测定模量
5.1内插法确定再生层底部模量
方案确定
预估铣刨深度，拟定初步结构组合形式，确定材料参数
确定再生层底部回弹模量
按设计弯沉值验算结构层厚度
是否验算拉应力
验算
确定抗拉强度
确定容许拉应力
否
是否满足设计要求
否
计算层底拉应力
不
满足
是
≤
？
是否验算防冻厚度
是
验算防冻厚度
否
满
足
否
是
否
进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案
是否增加厚度
图5.2公路改建路面结构设计程序框图
6混合料组成设计
6.1材料
6.1.1水泥稳定就地冷再生层用做底基层时，铣刨料单个颗粒的最大粒径不应超过53mm，其颗粒组成应在表6.1所列范围内。
铣刨料的塑性指数不应超过10。
塑性指数大于10的铣刨旧料，宜采用水泥和石灰综合稳定。
表6.1公路水泥稳定再生底基层混合料的颗粒组成范围
筛孔尺寸（mm）
53
4.75
0.6
0.075
0.002
通过质量百分率（%）
100
50~100
17~100
0~50
0~30
6.1.2水泥稳定就地冷再生层用做基层时，单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm，其颗粒组成应在表6.2范围内。
对于二级公路宜按接近级配范围的下限组配混合料。
6.1.3原道路为沥青混合料、级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、
煤矸石和各种粒状矿渣均适宜用水泥稳定就地冷再生。
表6.2二级及二级以下公路水泥稳定就地冷再生基层混合料的颗粒组成范围
筛孔尺寸（mm）
通过质量百分率（%）
筛孔尺寸（mm）
通过质量百分率（%）
37.5
90~100
2.36
20~70
26.5
66~100
1.18
14~57
19
54~100
0.6
8~47
9.5
39~100
0.075
0~30
4.75
28~84
6.1.4在水泥稳定就地冷再生层施工前，在原道路上取有代表性的铣刨料样品严格按照相关规范和规程进行下列试验：
（1）颗粒分析；
（2）液限和塑性指数；
（3）击实试验；
（4）有机质含量（必要时做）；
（5）硫酸盐含量（必要时做）。
6.1.5对级配不良的铣刨旧料，应通过掺加部分新料以改善其级配，对新加料
应取所定料场中有代表性的样品严格按照相关规范和规程进行下列试验：
（1）颗粒分析；
（2）细集料液限和塑性指数；
（3）相对密度；
（4）碎石或砾石的压碎值；
（5）有机质含量（必要时做）；
（6）硫酸盐含量（必要时做）。
6.1.6有机质含量超过2%或硫酸盐含量超过0.25%的旧路混合料，不得用水泥稳定就地冷再生。
6.1.7选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的普通硅酸盐水泥，不应使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。
宜采用32.5级或42.5级的水泥。
6.1.8凡是饮用水（含牲畜饮用水）均可用于水泥稳定就地冷再生施工。
水质有疑问时应进行检验。
6.1.9石灰应为生石灰粉或消石灰，各项技术指标应符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）的有关要求。
6.2混合料设计方法
6.2.1准备试样并进行配合比设计
1.将代表试样（旧混合料）完全风干，测定旧混合料完全风干后的含水量。
2.根据旧混合料和新加料的级配确定合成级配，绘制级配曲线，使设计合成级配在相应的级配范围内。
设计的合成级配宜接近表中级配范围的中值。
当反复调整不能满意时，应更换新加料设计。
更换新加料后其合成级配仍不能完全在相应的级配范围内时，如仅为个别筛孔超出，可由最终强度的无侧限抗压强度决定此道路是否适合再生，如大部分筛孔超出范围，则此道路不适宜进行再生。
3.将风干后的旧混合料分成以下五个部分：
（1）粒径大于37.5mm的材料；
（2）粒径在19~37.5mm之间的材料；
（3）粒径在13.2~19mm之间的材料；
（4）粒径在4.75~13.2mm之间的材料；
（5）小于4.75mm的材料。
4.将全部通过37.5mm的材料，再按照筛分结果重新组合成代表性试样，并
用19~37.5mm之间的材料替代37.5mm以上的材料。
配10kg旧混合料计算过程见表6.3。
表6.3代表试样重新组合
筛分结果
10kg旧混合料各档材料用量
筛孔尺寸（mm）
通过率（％）
<4.75mm
4.75~13.2mm
13.2~19mm
19~37.5mm
37.5
97.5
（53.6/100×10）＝5.36kg
（72.3－53.6）/100×10＝1.87kg
（85.5－72.3）/100×10＝1.32kg
（100－85.5）/100×10＝1.45kg
19.0
85.5
13.2
72.3
4.75
53.6
6.2.2最大干密度和最佳含水量的确定
6.2.2.1分别按下列五种水泥剂量配制同一种土样、不同水泥剂量的混合料；
（1）做基层用：
4%、4.5%、5%、5.5%，6%，
（2）做底基层用：
4%、4.5%、5%、5.5%、6%
注：
在能估计合适剂量的情况下，可以将五个不同剂量缩减到三或四个，如果待稳定材料塑性指数大于12或（和）颗粒较细应适当提高水泥剂量（提高1%~2%）。
6.2.2.2根据设计配合比确定的新旧料比例进行配料，配料时大于37.5mm的材料用19~37.5mm进行替代。
6.2.2.3按公式6.1确定试样的干质量。
（6.1）
式中：
――试样的干质量，g；
――试样的风干质量，g；
――风干试样的含水量，％。
6.2.2.4按公式6.2确定稳定剂的用量。
（6.2）
式中：
――水泥或石灰用量，g；
――水泥或石灰的百分比，％；
――试样的干质量，g。
6.2.2.5按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057－94）T0804－94方法确定混合料的最大干密度和最佳含水量。
确定各种混合料的最佳含水量和最大干（压实）密度，至少应做三个不同水泥剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。
其他两个剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。
6.2.3稳定材料的准备
6.2.3.1根据公式6.1计算试样干质量。
6.2.3.2根据公式6.2计算稳定剂用量。
6.2.3.3按公式6.3确定加水百分比，并按式6.4确定需要加水的质量。
（6.3）
（6.4）
式中：
――试样的加水百分比，％；
――试样的最佳含水量，％；
――风干试验的含水量，％；
――加水质量，g；
――试样干重，g；
――稳定剂添加量，g。
6.2.4成型试件（静压成型）
6.2.4.1按规定压实度分别计算不同水泥剂量的试件应有的干密度。
6.2.4.2根据最佳含水量和计算的干密度制备试件。
进行强度试验时，作为平行试验的最少试件数量应不小于表6.4的规定。
如试验结果的偏差系数大于表中规定的值，则应重做试验，并找出原因，加以解决。
如不能降低偏差系数，则应增加试件数量。
表6.4最少试件数量
偏差系数
试件数量
材料情况
＜10%
10~15%
15~20%
公称粒径2.36mm
6
9
公称粒径19mm
6
9
13
公称粒径31.5mm
9
13
6.2.4.3试件在温度20±2℃、湿度大于95％的养护室内养生6d，浸水24h后，按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057）进行无侧限抗压强度试验。
6.2.5确定稳定剂的最佳用量
6.2.5.1计算无侧限抗压强度试验结果的平均值和偏差系数。
6.2.5.2根据要求的强度标准，选定合适的水泥剂量，此剂量试件室内试验结果的平均抗压强度
应符合公式6.5的要求：
≥Rd/（1－ZaCv）（6.5）
式中：
Rd——设计抗压强度；
Cv——试验结果的偏差系数（以小数计）；
Za——标准正态分布表中随保证率（或置信度a）而变的系数，取保证为率90％，即Za=1.282。
6.2.5.3工地人工撒布水泥，实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5~1.0%；采用水泥稀浆车，实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量
多0~0.5%。
6.2.5.4水泥的最小剂量应不低于4%。
7铺筑试验段
7.1一般规定
7.1.1每一工程开工前应铺筑试验段。
7.1.2根据道路结构形式和损坏状况选取试验段，使试验段具有代表性。
7.1.3试验段的长度不应短于
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