冷再生添加剂的分析与选择

第34卷第1期河北工业大学学报2005年2月Vol.34 No.1JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGYFebruary 2005文章编号: 1007-2373 (2005) 01-0113-03冷再生添加剂的分析与选择陈海涛(1.同济大学土木工程学院， 上海20092 2. 天津市高速公路投资建设发展公司，天津300384)摘要:通过对旧沥青路面结构土的组成进行分析后提出如何选用冷再生添加剂的问题并对石灰粉煤灰、水泥粉煤灰、水泥3种添加剂的冷再生混合料在技术上和经济上进行了分析比较，最终得出以石灰粉煤灰作为添加剂更为合理的结论.关键词:冷再生;添加剂;石灰粉煤灰;水泥粉煤灰;水泥中图分类号: U416.26文献标识码: 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引言近年来我国公路事业快速发展，但随着公路使用年限延长，路面破损，承载力不足等问题逐渐加重.由于我国公路的主要路面形式是沥青路面结构，为了加强在大修中的工程质量，延长使用寿命，降低工程造价，引进了冷再生技术并进行了广泛应用，取得了很好的效果".但选择哪种冷再生添加剂.更经济更合理已成为新的问题.本文以天津市津港公路改建工程为依托对不同冷再生添加剂进行技术上的分析和经济上的比较来确定选用哪种添加剂更合理、更适用.1冷再生 添加剂的分析与选择1.1旧路结构土材料组成分析目前，天津市进行再生的沥青路面均为沥青混凝土面层+灰土(石灰土、二灰土等)基层的结构形式.沥青混凝土面层厚度-般在3~12 cm之间，灰土厚度-般在30 ~ 45 cm之间.通常进行冷再生铣刨的厚度为20 cm,也就是说冷再生料是由沥青混凝土与灰土两类材料组成.表1为每平方米冷再生料中沥青混凝土与灰土所占比例(质量比),其中沥青混凝土密度按2.45 g/cm'计算,灰土按1.7 g/cm’计算.通常旧路沥青混凝土面层厚度为6~9cm,由表1可知，当沥青混凝土面层厚度为6~9cm,冷再生料中沥青混凝:土占45%左右,灰土占55%.铣刨粉碎后的沥青混凝土以粒料的形式存在于再生料中，也就是说冷再生粒料不足45%，而灰土等细粒土占55%以上.在津港公路改建工程中，采用了20 cm冷再生底基层+中国煤化工凝土面层的路面结构形式.旧路面结构为9 cm沥青混凝土面层+ 45 cm灰土MHCNMHG20cm.由表1可收稿日期: 2004-10-12作者简介:陈海涛(1977-)， 男(汉族)，硕土生，助理工程师..114河北工业大学学报第34卷知，沥青面层厚度为9 cm的冷再生料中沥青混凝土约占46%，灰土约占54%.对铣刨料进行洒水闷料，然后不加粘结料进行拌和，对拌和后冷再生料烘干、筛分，筛分结果见表2.表1每平方 米冷再生料中沥青混凝土与灰土所占比例(质量比)Tab.1 Proportion of asphalted concrete and lime-pulverized coal ash per squaremeter of cold in-place recycling mixture (weight proportion)铣刨沥 青混凝土面层厚度/cm铣刨灰土厚度/cm沥青混凝土比例1%灰土比例 1%17208014386246s46832表2冷再生料颗粒组成Tab.2 Particle composition of the cold in-place recycling30 mm25 mm20 mm10 mm5 mm5mm以下筛余百分率1.92.5.821.953.9由筛分结果可知5mm以上料占46.1%，5mm以下的料占53.9%，从混合料的外观看，5mm以上料基本上是由沥青混凝土骨料与沥青砂浆颗粒组成,5mm以下主要为灰土，也就是说5mm以上的料是由沥青混凝土粒料组成，5 mm以下是由灰土组成.1.2冷再生添加剂的分析与选择目前，天津市常用的几种无机冷再生添加剂主要有水泥、石灰、二灰(石灰粉煤灰).其中，水泥主要用于稳定粒料材料，如水泥稳定级配碎石;石灰主要用于稳定粘性土、粉性土、砂性土等，如常用的石灰土;二灰既用于稳定粒料材料，如二二灰碎石，又用于稳定粘性土、粉性土等，如二灰土.以上几种组合也是目前国内最常用的组合形式，应该说以上几种组合经过天津市多年的实践，是从经济上、技术上综合考虑的较好组合，粒料如用石灰稳定，粒料的优良性能将得不到充分发挥，技术性能(强度、刚度等)大打折扣.粘土、粉土等细粒土如用水泥稳定，细粒土比表面积较大，要达到- -定技术指标，势必需要较大剂量的水泥，经济上不合理.二灰在强度、刚度等方面是仅次于水泥的一种结合料， 在抗缩裂、抗疲劳性能方面优于水泥，既适合于稳定粒料，又适合于稳定粘性土、粉性土等细粒土, D1且经济上优于水泥，在粉煤灰资源充足的地区，二灰应作为优先选择的结合料.天津市粉煤灰储量比较大，无论是城市道路还是公路利用二灰稳定各类土，在天津市已有较长的发展历史,特别是近几年,铺筑了大量的二灰碎石、二灰土半刚性结构层，并收到了很好的效果.由旧路结构土材料组成分析可知，冷再生料是由沥青混凝土与灰土组成.既包括粒料,又含有细粒土，目前完全采用水泥进行稳定，研究认为不尽合理.通过前面对几种结合料的分析，我们认为，目前的冷再生料应首先考虑二灰稳定,其次考虑水泥+粉煤灰或水泥+石灰综合稳定，由多年的实践以及国内外大量资料表明，采用二灰或水泥+粉煤灰或水泥+石灰三种结合料,均可得到强度较高的半刚性结构，配比适当，可达到水泥的稳定效果.完全用石灰进行稳定，技术上不易达到水泥稳定的效果.采用水泥+粉煤灰或水泥+石灰与完全使用水泥相比,前者通过掺加粉煤灰或石灰可降低水泥用量，从而降低了材料成本.参考国内外有关资料，利用水泥+粉煤灰进行稳定比水泥+石灰稳定更经济-一些， 本论文课题最终确立了采用二灰与水泥+粉煤灰两种结合料作为与水泥的比选方案.23种冷再生技术经济比较2.1 3种冷再生在技术上的分析按照规范有关混合料组成设计步骤要求，并参考国内中国煤化工选择了以下几种配比来确定结合料的最佳用量，石灰粉煤灰冷再生料选择了4:MYHCN M H G7:18:75. 8:22:70五种配比，水泥粉煤灰冷再生选择了3:6:100、 3:10: 100两种配比(外比)，水泥冷再生选用了工程中确定的配比5:100，此配比也是近几年所做冷再生的常用配比。按以上配比本课题进行了标准击实试验、抗第1期陈海涛:冷再生添加剂的分析与选择115压强度(7d、28d、 90d、180d)、劈裂强度、回弹模量试验进行比较并考虑经济方面因素，课题最终选用了6:14:80作为二灰冷再生的最佳配比;选用了3:6: 100作为水泥冷再生的最佳配比; 5:100 作为水泥冷再生的配比.选定了级配后进行抗压强度、劈裂强度、回弹模量试验分析.国表3为二灰冷再生、水泥粉煤灰冷再生与水泥冷再生3种混合料的抗压强度、劈裂强度、回弹模量试验结果.在路面结构设计中，设计参数的龄期为:水泥稳定类规定为90d,二灰稳定类为180d,水泥粉煤灰稳定类规范没有规定，考虑其后期强度较高，本课题选择180 d作为设计参数的龄期.表3 3种混合料抗压强度、劈裂强度、回弹模量汇总表Tab.3 The table of three mixture compression stress, cleavage stress and elastic module抗压强度M%劈裂强度M%回弹模量M%设计配比龄期100%压实度96%压实度 100%压实度 96%压实度 100%压实度 96%压实度石灰粉煤冷再生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，当达到设计参数的龄期，3种冷再生中的二灰冷再生抗压强度为最高，水泥冷再生为最低;劈裂强度以二灰冷再生为最高,水泥粉煤灰冷再生为最低.回弹模量以水泥粉煤为最低，二灰冷再生与水泥冷再生较为接近.通过以上分析比较，可得出:采用二灰冷再生比水泥冷再生在技术上更为合理可行，水泥粉煤灰冷再生比水泥冷再生在劈裂强度、回弹模量方面略有不足.2.2 3种冷再生在经济上的比较现场就地冷再生技术充分利用了旧路的材料，又解决了废料对环境的污染问题，具有可观的环境效益.同时,现场就地冷再生又可缩短道路的维修工期，减小道路维修对交通的影响，可获得巨大的社会效益.下面就课题研究中涉及到的三种冷再生进行-项经济比较.通过与设计部门和施工单位的共同核算，水泥冷再生、二灰冷再生和水泥粉煤灰冷再生三种冷再生的每平方米工程造价见下表4. .表43 种冷再生的每平方米工程造价Tab.4 Cost of three cold in-place recyeling material per square meter类型水泥冷再生(5:100)石灰粉煤灰冷再生(6:14:80) 水泥粉煤灰冷再生 (3:6:100)每平方米工程造价(元)20118由表4可知，二灰冷再生工程造价最低，与水泥冷再生相比，采用二灰冷再生每平方米可节约工程.造价3元，经济效益可观.3结束语随着我国公路网建设的日趋完善,道路改造必将成为我国公路建设的主题，冷再生技术无疑是道路改造行之有效的方法之一-. 冷再生技术属于绿色环保工程项目，且缩短了施工周期，社会舆论和负面影响大大的减少，其社会效益是不可估量的.以上是3种冷再生进行技术上和经济上的分析比较,我们认为石灰粉煤灰冷再生无论从技术上还是经济上都优于其它两种冷再生.在冷再生技术大力发展的今天，石灰粉煤灰冷再生拥有广阔的发展空间，值得广大土木工程师们深入探讨研究.石灰粉煤灰冷再生在技术上、经济上固然优于其它两种冷再生,但由于粉煤灰的性质，此类材料固有的缺点是早期强度低，施工时对气温有-定的要求，基层铺筑后不能及时开放交通.这在一-定程度 上影响了此类基层的应用.可以通过掺加早强剂或化学添加剂的方法来解决，这还需要进-步的研究.参考文献:中国煤化工([1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M]. 北京:人民交通出版MYHCNMHG[2]钟江，熊宝恒.就地冷再生技术在中国的应用[1.筑路机械与施工机械化，2000 (3): 23-24.[3]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M]. 北京:人民交通出版社. 1998. 292-356, 719-924.[4]天津市公路管理局.公路沥青路面冷再生设计与施工技术规程[M]. 2004.