劉勝林

【摘要】泡沫瀝青冷再生技術(shù)是一種瀝青再生技術(shù)，能大量的節(jié)省瀝青路面的瀝青用量，節(jié)約施工成本。文章對(duì)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的研究進(jìn)行分析，具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】泡沫瀝青；冷再生技術(shù)；研究

中圖分類號(hào)：TU535 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

文章對(duì)泡沫瀝青的概念和原理進(jìn)行介紹，對(duì)泡沫瀝青混合料的特性和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述，通過分析，并結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

二、泡沫瀝青的概念和原理

1.概念

泡沫瀝青冷再生是瀝青混凝土路面再生利用的一種方法，泡沫瀝青冷再生混合料是指瀝青混凝土路面經(jīng)過銑刨后，將銑刨料篩分并按一定比例加入石屑、水泥等外摻劑，另外噴入由專用設(shè)備對(duì)瀝青進(jìn)行發(fā)泡后的泡沫瀝青，邊拌和邊噴灑組成的拌和均勻的混合料。

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(shí)，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(shí)間瀝青泡沫破裂，在近1min內(nèi)瀝青又恢復(fù)原狀。整個(gè)過程僅僅是瀝青暫時(shí)的物理變化，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。Walt等人對(duì)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。而當(dāng)泡沫瀝青與集料接觸時(shí)，瀝青泡沫瞬間化為數(shù)以百萬計(jì)的“小顆?！?，散布于細(xì)粒料（特別是粒徑小于0.075mm）的表面，形成粘有大量瀝青的細(xì)料填縫料，經(jīng)過拌和壓實(shí)，這些細(xì)料能填充于濕冷的粗料之間的空隙并形成類似砂漿的作用，使混合料達(dá)到穩(wěn)定。

三、泡沫瀝青混合料的特性

將配好的集料于拌鍋中在攪拌狀態(tài)下加入拌和用水，之后將拌鍋與發(fā)泡試驗(yàn)機(jī)對(duì)接起來，攪拌狀態(tài)下噴灑泡沫瀝青，30s后倒出，最后將拌好的混合料制成標(biāo)準(zhǔn)的馬歇爾試件（雙面擊實(shí)，每面75次）。試件在室溫下養(yǎng)生24h后脫模，再置于40℃的通風(fēng)烘箱中養(yǎng)生72h。試件養(yǎng)生進(jìn)行相關(guān)的性能測試。

1.沫瀝青混合料的密度和空隙率

研究表明，蠟封法測定的結(jié)果要略大于表干法，但是由于二者相差不超過0.7%，因此，測定泡沫瀝青混合料密度時(shí)，可以采用表干法代替蠟封法。一般情況下，泡沫瀝青混合料的平均密度要小于熱拌瀝青混合料的密度，這可能由于泡沫瀝青混合料不如熱拌料容易擊實(shí)所致?；旌狭系目障堵适菦Q定瀝青混合料最佳瀝青用量的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是影響混合料性能的一個(gè)重要方面。

泡沫混合料的強(qiáng)度

在不同的泡沫瀝青含量下，新集料的干ITS值在0.3﹣0.5Mpa之間，而RAP的干ITS值在0.35﹣0.62Mpa之間。兩者的強(qiáng)度水平均低于熱拌瀝青混凝土典型的強(qiáng)度值(0.8﹣1.50MPa)，因此該混合料不能滿足高等級(jí)道路面層的要求，但是其強(qiáng)度水平滿足基層材料的要求。國外的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)也表明，泡沫瀝青混合料適合作為高等級(jí)道路的基層和低交通量道路的面層。

3.泡沫混合料的水穩(wěn)性

泡沫瀝青的空隙率較高，一旦有水進(jìn)入其內(nèi)部，將會(huì)造成水損壞。因此，其強(qiáng)度特性與含水量密切相關(guān)。采用濕ITS評(píng)價(jià)混合料的水穩(wěn)定性能，在測試前要將養(yǎng)生過的試件浸入25±1℃的水中24h。在水泥量為0的時(shí)候，其ITS值很低，說明其水穩(wěn)定性較差；而加入的水泥量0.5%和1.0%時(shí)，其強(qiáng)度值明顯增加。，水泥的主要作用是改善混合料的水穩(wěn)性。一般情況下，水泥量應(yīng)控制在2%以下，這主要基于經(jīng)濟(jì)效益方面的考慮。

泡沫瀝青冷再生技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.泡沫瀝青冷再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）是一種環(huán)保、節(jié)約的道路維修技術(shù)

就地冷再生技術(shù)可以將全部的舊路面材料重新加以再生利用，一是減少了因所需大量砂石材料開采而造成的地表環(huán)境破壞；二是避免了舊瀝青路面材料對(duì)環(huán)境的污染。此外，因減少了新、舊材料的運(yùn)輸而減小了周圍環(huán)境的污染及途徑路面的破壞。節(jié)省運(yùn)力資源，充分利用舊路材料，減少了舊路面材料和新料雙重材料的運(yùn)輸量。

（2）施工過程中不損壞路基

由于冷再生施工為一次性作業(yè)方式，再生機(jī)組在暴露的路基上只通過一次，所以與傳統(tǒng)施工方法相比機(jī)組對(duì)路面的損害較小。

（3）再生層的質(zhì)量可以保證

現(xiàn)代化的專用再生設(shè)備，采用先進(jìn)的電腦控制，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場銑刨深度和速度的控制，以及各類添加劑計(jì)量的精確控制。此外，銑刨殼在拌和艙內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)完成了銑刨與拌和，材料拌和均勻，減小了原路面材料的變異性。

（4）施工簡便、效率高

現(xiàn)代化的專用就地再生設(shè)備，具有較高的生產(chǎn)率，通過一次作業(yè)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)老路的維修，施工組織簡便，對(duì)交通干擾小，而且特別適用于大交通量、不中斷交通施工的道路。

（5）節(jié)約工程造價(jià)

由于就地冷再生技術(shù)，在節(jié)約材料、減少運(yùn)輸?shù)确矫娴奶攸c(diǎn)，使得其使用成本與傳統(tǒng)維修方法相比，造價(jià)明顯減少，是一種經(jīng)濟(jì)型的道路維修工藝。

2.泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)的缺點(diǎn)

（1）瀝青混凝土路面的就地冷再生需使用大型的專用機(jī)械，進(jìn)行連續(xù)機(jī)械化施工，施工時(shí)機(jī)組長達(dá)50~100m，因此要具有能發(fā)揮就地冷再生足夠的工程規(guī)模，不適合用于小型維修工程，以及難以確保連續(xù)機(jī)械化施工的工程。

（2）要對(duì)實(shí)行就地冷再生路段進(jìn)行舊路檢測，確定該路段是否符合瀝青路面就地冷再生的技術(shù)條件。檢測的主要內(nèi)容包括：瀝青路面變形類（車轍、擁包、深陷）病害調(diào)查、路面抗滑性能調(diào)查、強(qiáng)度調(diào)查。對(duì)于老路面具有較多深層病害，而且就地冷再生處理不到的路段，一般不適合采用就地冷再生技術(shù)。

（3）就地冷再生層作為路面基層時(shí)，路面標(biāo)高一般比舊路面提高5~10cm。

（4）對(duì)于老路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，材料變異性較大的路段，一般也不適合采用就地再生技術(shù)。

五、泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)

1.合成級(jí)配設(shè)計(jì)

取有代表性的銑刨料樣品，進(jìn)行篩分試驗(yàn)，分析其級(jí)配組成；若銑刨料級(jí)配組成不能滿足泡沫瀝青混合料的級(jí)配范圍的要求，則需加入部分新料（石屑），將級(jí)配調(diào)入該級(jí)配范圍；將上面的泡沫瀝青混合料制件，進(jìn)行試驗(yàn)檢測，若各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，則經(jīng)過綜合比較確定設(shè)計(jì)合成級(jí)配；若有的指標(biāo)不符合要求，則要調(diào)整級(jí)配，直到符合要求。

2.瀝青發(fā)泡室內(nèi)試驗(yàn)

利用維特根WLB10型便攜式瀝青發(fā)泡設(shè)備，在室內(nèi)對(duì)選用的瀝青在不同溫度、不同用水量條件下進(jìn)行發(fā)泡試驗(yàn)，測定泡沫瀝青的膨脹比和半衰期。經(jīng)對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析后，確定瀝青發(fā)泡的最佳溫度和最佳用水量。

3.配合比設(shè)計(jì)

采用重型擊實(shí)試驗(yàn)確定合成級(jí)配的最佳含水量及最大干密度。該工程中再生混合料的最佳含水量為5.1%，最大干密度為2.163g/cm3；確定合成級(jí)配，原則是應(yīng)盡量使合成級(jí)配滿足泡沫瀝青混合料級(jí)配范圍的要求，特別是0.075mm的通過率應(yīng)保證在6％以上。

4.最佳瀝青用量的確定：

（1）根據(jù)試驗(yàn)確定的混合料最佳含水量，對(duì)合成級(jí)配加入適量的水，并加入4～5種不同的泡沫瀝青用量，分別進(jìn)行混合料的拌和，再以馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)75次成型試件；試件成型后于室溫下放置24h，而后放入40℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱養(yǎng)生72h。

（2）將試件分為兩組，一組放置在空氣中24h，同時(shí)另一組放置于25±1℃的水浴中保溫24h，再按照現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的方法測定試件干、濕狀態(tài)下的劈裂強(qiáng)度，并計(jì)算相應(yīng)的殘留劈裂強(qiáng)度比。

（3）根據(jù)干、濕劈裂強(qiáng)度及殘留劈裂強(qiáng)度比，經(jīng)綜合分析確定最佳泡沫瀝青用量。

5.混合料的性能驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)上述配合比及最佳瀝青含量成型試件，進(jìn)行以下性能試驗(yàn)：高溫抗變形性能（車轍試驗(yàn)）、抗水損害性能（凍融劈裂、浸水馬歇爾）、低溫抗裂性能，以及抗疲勞性能，以評(píng)價(jià)泡沫瀝青冷再生混合料與路用相關(guān)的性能。

結(jié)束語

泡沫瀝青冷再生技術(shù)對(duì)于瀝青路面施工的改善具有重要意義。近年來，人們對(duì)于泡沫瀝青冷再生技術(shù)的關(guān)注度也越來越高。隨著研究的進(jìn)一步深化，泡沫瀝青冷再生技術(shù)將會(huì)發(fā)揮更大的作用，讓我們拭目以待。

參考文獻(xiàn)

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