羅碧榮

(貴州高速公路開發(fā)總公司)

1 瀝青發(fā)泡的原理

瀝青發(fā)泡的基本過程是當(dāng)冷水滴與高溫瀝青(140℃以上)接觸時，水轉(zhuǎn)化成蒸汽，形成大量氣泡，使瀝青的體積發(fā)生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，經(jīng)過很短的時間瀝青泡沫破裂，在近1 min內(nèi)瀝青又恢復(fù)原狀。整個過程僅僅是瀝青暫時的物理變化，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。Walt等人對泡沫瀝青的機(jī)理進(jìn)行了分析，指出泡沫瀝青是一種水飽和瀝青。

2 泡沫瀝青混合料室內(nèi)配合比設(shè)計

通過室內(nèi)配合比試驗表明，SK70#瀝青的適宜發(fā)泡溫度為165℃，發(fā)泡用水量為3.5%，配合比為RAP∶新集料∶水泥=80%∶18.5%∶1.5%，泡沫瀝青的用量為2.5%、含水量為5.3%(泡沫瀝青和水均為外摻)。所設(shè)計的冷再生混合料15℃浸水劈裂強(qiáng)度為0.66 MPa，強(qiáng)度滿足JTG F41-2008規(guī)定的15℃ 劈裂強(qiáng)度不小于0.5 MPa強(qiáng)度指標(biāo)。

3 泡沫瀝青廠拌冷再生施工工藝

銑刨現(xiàn)有路面:冷再生的第一步是在設(shè)計厚度下刨除現(xiàn)有的瀝青路面，銑刨時盡量不得混入水泥穩(wěn)定碎石基層廢料，然后將RAP材料運至拌和廠。RAP材料的破碎和貯存:RAP材料經(jīng)破碎、篩分后，可達(dá)到生產(chǎn)所需的尺寸及級配，RAP材料在破碎后即可送至生產(chǎn)，也可以貯存起來以后使用。對于較小粒徑的RAP材料，為了減少RAP材料中的含水量對冷再生混合料質(zhì)量的影響，應(yīng)將粒徑較小的RAP材料采取覆蓋的措施。RAP材料盡量按照“先到先用”的原則，一是保證RAP材料中的含水量穩(wěn)定，二是防止混合料儲存時間過長出現(xiàn)粘結(jié)。拌和:泡沫瀝青的生產(chǎn)設(shè)備要有精確的計量裝置，基質(zhì)瀝青的溫度要控制在最佳發(fā)泡溫度±10℃的范圍之內(nèi)。攤鋪、通風(fēng)、碾壓:傳統(tǒng)的攤鋪機(jī)即可攤鋪冷廠拌再生的混合料，以防止混合料中水分散失過快而影響混合料的和易性。

4 路面泡沫瀝青就地冷再生設(shè)計

對公路路面大中修采用的泡沫瀝青就地冷再生設(shè)計可參考相關(guān)規(guī)范、規(guī)程。如浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 33/T 715-2008《公路泡沫瀝青冷再生路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》。其中相關(guān)流程如下圖:

依據(jù)初選材料組成的泡沫瀝青用量設(shè)計值，重新拌和泡沫瀝青冷再生混合料。并對其進(jìn)行各項性能試驗，各技術(shù)指標(biāo)必須滿足下表的要求。

混合料性能指標(biāo)不能滿足設(shè)計要求的，應(yīng)通過調(diào)整材料組成和瀝青用量等方法重新進(jìn)行材料設(shè)計。

表1 混合料性能指標(biāo)要求

圖1 泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計流程圖

5 路面泡沫瀝青就地冷再生的應(yīng)用

5.1 施工準(zhǔn)備

泡沫瀝青就地冷再生施工應(yīng)采用專用的路面再生設(shè)備主要采用德國進(jìn)口的維特根再生機(jī)1臺、20T油罐車1臺、平地機(jī)1臺、單光輪振動壓路機(jī)1臺、寶馬雙光輪壓路機(jī)1臺、25T橡膠輪胎壓路機(jī)1臺、10T灑水車2臺及石料灑布機(jī)、運輸石料車輛等相關(guān)設(shè)備。施工前必須對各設(shè)備調(diào)試，保證各設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。再生機(jī)必須提前30 min開機(jī)預(yù)熱，檢測加熱及發(fā)泡系統(tǒng)工作狀況。對再生機(jī)的刀頭情況嚴(yán)格檢查，發(fā)現(xiàn)損壞立即更換。

5.2 材料撒布

再生前的路表面要清掃干凈，保持路表層表面干凈、平整。如基層有病害則先按照要求對基層病害進(jìn)行處理，對病害處理完畢后后采用與原有路面結(jié)構(gòu)相同的材料回填至原路面高程。后在施工段落上進(jìn)行水泥和粗細(xì)集料等外摻材料的撒布工作，石屑和碎石宜采用撒布車進(jìn)行撒布，無條件時也可以采取人工撒布，但人工撒布應(yīng)事先在路面上用石灰粉打格，撒布時要保證厚度均勻。外摻材料按照每30～70 m2的面積進(jìn)行總量控制。材料撒布完成后，除了再生機(jī)(包括附屬設(shè)備)以外，其它車輛一律不需進(jìn)入施工區(qū)域。施工作業(yè)長度一般以300 m左右為宜，盡量長些以減少橫向接縫。

5.3 再生施工

病害處理和材料撒布完成后，將水車、瀝青罐車、就地再生機(jī)連接成車隊，開始對瀝青面層進(jìn)行銑刨，同時噴入泡沫瀝青進(jìn)行拌和，形成泡沫瀝青混合料并初步整平。再生機(jī)的再生速度一般控制在6～8 m/min。為保證搭接平順，第一刀再生與第二刀再生搭接重疊10～20 cm。兩個工作面搭接重疊5～8 m。前一斷面再生后預(yù)留5～8 m不碾壓，在后續(xù)施工時加少量水泥重新拌和再生碾壓。

6 質(zhì)量控制

(1)泡沫瀝青再生層施工前，應(yīng)首先選取RAP檢測含水率、砂當(dāng)量、塑性指數(shù)和級配(用干篩法)，確定需要補(bǔ)充的各種集料用量。混合料級配設(shè)計時應(yīng)特別關(guān)注0.075 mm通過率，確保充足的細(xì)料含量。然后，通過相關(guān)試驗，確定再生混合料的最佳含水率、最大干密度和最佳泡沫瀝青用量。泡沫瀝青的用量一般控制在1.5%～3.5%之間。

(2)補(bǔ)充添加的各種集料按照由粗到細(xì)的順序，依次攤鋪、整平，并要打格控制用量，全部補(bǔ)充集料攤鋪完成后，用壓路機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓，在拌合時再攤鋪水泥。

(3)泡沫瀝青冷再生必須添加一定劑量的水泥。水泥的加入，可有效提高混合料早期強(qiáng)度，并在一定程度上改善混合料的高溫穩(wěn)定性。但水泥劑量一般不超過1.5%。

(4)瀝青施工時的溫度應(yīng)不低于150℃，以免影響瀝青發(fā)泡效果。在直線和不設(shè)超高的平曲線段，再生機(jī)應(yīng)由兩側(cè)路肩向路中心施工;設(shè)超高的平曲線段，再生機(jī)應(yīng)由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩施工。

(5)相鄰兩個再生幅面要具有一定的搭接寬度，縱橫向搭接寬度不宜小于10 cm。

7 優(yōu)點

通過實地應(yīng)用泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)，與傳統(tǒng)的施工方法相比，該方法具有以下優(yōu)點:

7.1 工序簡單

由于原有舊路面的材料全部被就地利用，省略了挖掘、外運、場內(nèi)加工及回填等一系列工作，使得施工工序簡化，加快了工程進(jìn)度，縮短了工期。

7.2 基本上不中斷交通

就地冷再生是在自然條件下進(jìn)行的，除了個別嚴(yán)重的坑槽、翻漿等病害需要預(yù)處理外，其余路面均不需要任何處理。冷再生采用分車道施工，再生層不需要斷交養(yǎng)生，對運營的公路交通干擾較小。

7.3 工藝先進(jìn)

泡沫瀝青提高了材料的剪切強(qiáng)度，降低了水敏感性。再生混合料材料強(qiáng)度特征接近半剛性材料，但又具有柔性性質(zhì)和良好的抗疲勞特性，能夠有效地減少反射裂縫，使用壽命和效果較常規(guī)結(jié)構(gòu)層有了極大提高。

7.4 節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境

與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料相比，不必對集料進(jìn)行加熱，節(jié)約能源。同時，因為舊料得以全部就地利用，減少了新材料的開采，不存在舊料運輸和廢料棄放的問題，保護(hù)了自然環(huán)境。

［1］喬衛(wèi)華.泡沫瀝青發(fā)泡機(jī)理及其混合料性能的研究［D］.重慶交通大學(xué)，2008.

［2］江志丹.泡沫瀝青穩(wěn)定舊路面材料鋪筑技術(shù)研究［D］.重慶交通大學(xué)，2009.

［3］李俊曉.泡沫瀝青的制備及其冷再生混合料的性能研究［D］.武漢理工大學(xué)，2012.