王繼承

摘 要泡沫瀝青是隨著近年來瀝青發(fā)泡設(shè)備的改進(jìn)而重新引起人們關(guān)注的一種結(jié)合料。本文根據(jù)G309養(yǎng)護(hù)維修工程，對(duì)廠拌泡沫瀝青冷再生施工特點(diǎn)及施工質(zhì)量控制進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞廠拌泡沫瀝青;冷再生

國內(nèi)公路改擴(kuò)建及養(yǎng)護(hù)維修工程越來越多，每年產(chǎn)生約1.6億噸的瀝青混凝土廢料，廢料的堆放、處置一直困擾著公路養(yǎng)護(hù)部門，如何能夠因地制宜，采取合理維修方案和工藝技術(shù)將這些廢料進(jìn)行二次利用，成為目前公路管理和養(yǎng)護(hù)部門的迫切需求。白銀公路局從2015年起開始探索就地瀝青冷再生、熱再生技術(shù)并進(jìn)行應(yīng)用，已經(jīng)鋪筑超過50多萬平方米的實(shí)體工程，2019年又在G309線養(yǎng)護(hù)維修工作中成功應(yīng)用廠拌泡沫瀝青冷再生技術(shù)，在廢料再生方面又前進(jìn)了一步，在瀝青再生利用方面已積累了一定技術(shù)優(yōu)勢，取得了很好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

1 廠拌泡沫瀝青冷再生技術(shù)用途

以泡沫瀝青為穩(wěn)定劑的廠拌冷再生可在不改變路面幾何形狀的情況下，改善路面的結(jié)構(gòu)性能，處理路面面層及基層的多種深層病害，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、環(huán)境等特點(diǎn)在再生混合料結(jié)構(gòu)層上，選擇鋪筑瀝青結(jié)構(gòu)層或進(jìn)行表面處治，保護(hù)泡沫瀝青混合料結(jié)構(gòu)層，防止發(fā)生水損害和承受交通載荷。廠拌冷再生的施工劃分為：對(duì)原有舊路面的銑刨、對(duì)銑刨料的運(yùn)輸和處理、泡沫瀝青再生混合料的拌和以及運(yùn)輸、攤鋪和碾壓等。

2 應(yīng)用工程概況

G309線起點(diǎn)為山東省榮成市，終點(diǎn)為甘肅省蘭州市，全長2208公里。其中，G309線漢家岔至定遠(yuǎn)鎮(zhèn)段公路是G309線的重要路段，是甘肅、寧夏兩省省際通道，該路段建成于20世紀(jì)70年代，多年來只進(jìn)行過幾次小修保養(yǎng)，近年來沿線重載車輛增多，造成路面出現(xiàn)長距離嚴(yán)重車轍、大面積變形、局部坑槽、沉陷、瀝青路面老化等病害，養(yǎng)護(hù)單位已經(jīng)無法采用小修保養(yǎng)來維修路面病害，為方便沿線群眾出行，對(duì)G309線K2058+340至K2063+200段實(shí)施養(yǎng)護(hù)維修改造，舊路路基寬度為8.5m，路面寬度為7m，兩側(cè)各0.75m土路肩，本項(xiàng)目路段處于鐵木山自然保護(hù)區(qū)路段，環(huán)境要求較高，原材料匱乏，但離該項(xiàng)目較近G22青蘭高速公路養(yǎng)護(hù)留存了大量的銑刨料，銑刨料的骨料質(zhì)量較好，瀝青含量較高，經(jīng)充分論證維修方案采用泡沫瀝青廠拌冷再生，注重對(duì)銑刨舊瀝青路面瀝青混合料廢料的再生利用，即下基層采用20cm4.5%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石，下面層采用10cm泡沫瀝青再生瀝青混合料，寬度為7m，上面層采用4cm細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-13。

3 原材料及配合比設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)

廠拌泡沫瀝青冷再生混合料室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)所用的原材料包括：SK90#道路A級(jí)石油瀝青、新集料、水泥、銑刨料（RAP）。泡沫瀝青混合料質(zhì)量的關(guān)鍵取決于瀝青發(fā)泡效果、銑刨料（RAP）分析、新舊集料級(jí)配設(shè)計(jì)、最大干密度、最佳含水量、最佳泡沫瀝青用量的確定。

3.1 銑刨料的篩分

所用銑刨料為G22青蘭高速的銑刨料，儲(chǔ)存在甘溝料廠，室內(nèi)試驗(yàn)室將其進(jìn)行了篩分，規(guī)格為：10-20mm、5-10mm、0-5mm。

3.2 瀝青發(fā)泡特性的確定

當(dāng)冷水滴（環(huán)境溫度）與高溫瀝青（150℃以上）接觸時(shí)，熱瀝青與小水滴表面發(fā)生熱量（能量）交換，使水滴加熱至100℃，同時(shí)瀝青冷卻;瀝青傳遞的熱量超過了蒸汽潛能，導(dǎo)致體積膨脹，也就是瀝青的發(fā)泡，它們分別用膨脹率與半衰期來衡量，瀝青發(fā)泡以后物理性質(zhì)發(fā)生變化了變化，其黏度顯著降低、體積急劇增加、表面張力減少，可在常溫下方便的與不加熱的集料拌和均勻，瀝青的發(fā)泡效果的優(yōu)劣直接影響混合料的拌和質(zhì)量。

本項(xiàng)目使用維特根實(shí)驗(yàn)機(jī)選擇三個(gè)160℃、170℃、180℃三個(gè)溫度進(jìn)行發(fā)泡溫度試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)發(fā)泡用水量選擇為3個(gè)，通常為瀝青質(zhì)量的1.5%、2.0%、2.5%進(jìn)行多次試驗(yàn)，最后以含水量（%）為橫坐標(biāo)，膨脹率（倍數(shù)）和半衰期（S）為左右縱坐標(biāo)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖，選擇能產(chǎn)生最佳發(fā)泡效果的發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的不同溫度，不同發(fā)泡用水量，綜合考慮膨脹率和半衰期兩個(gè)因素，本項(xiàng)目采的瀝青發(fā)泡用水量為2.5%，發(fā)泡溫度為165℃。

3.3 混合料用水用量的確定

泡沫瀝青混合料在拌和與壓實(shí)時(shí)需要一定的水，以保證較好的拌和粘附性與壓實(shí)度。集料中水分不足會(huì)導(dǎo)致混合料和易性差，導(dǎo)致黏結(jié)劑分散不充分而難以壓實(shí);而水分過多又會(huì)降低壓實(shí)后混合料的強(qiáng)度與密實(shí)性，削弱集料的附著性，混合料出現(xiàn)最大干密度時(shí)的拌和用水量被定義為最佳拌和用水，本項(xiàng)目選定最佳用水量OWC=4.9，凡人牲畜飲用水均可用于冷再生施工。

3.4 配合比設(shè)計(jì)確定

水泥使用白銀市中材水泥廠強(qiáng)度等級(jí)為32.5以上的水泥，瀝青使用蘭州市河口瀝青庫的進(jìn)口SK90號(hào)道路A級(jí)石油瀝青，通過室內(nèi)試驗(yàn)及試拌試驗(yàn)，對(duì)比新舊集料、礦粉、水泥進(jìn)行混合料的各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)，最后按以下的礦料級(jí)配作為生產(chǎn)配合比：為碎石10-20mm：細(xì)集料0-3mm：銑創(chuàng)料10-20mm：銑創(chuàng)料5-10mm：銑創(chuàng)料0-5mm：礦粉=10.0：15.0：30.0：35.0：12.0：3.0;外摻水泥=1.5%;最佳瀝青用量OAC=2.53%。

4 泡沫瀝青冷再生技術(shù)實(shí)施過程

4.1 拌和

泡沫瀝青混合料采用維特根KMA220連續(xù)式拌和機(jī)拌和。KMA220上裝有計(jì)量裝置，能保證新舊料、石屑、瀝青和水泥的精確計(jì)量。在保證各個(gè)參數(shù)按設(shè)計(jì)要求正確設(shè)置以后開始生產(chǎn)，生產(chǎn)泡沫瀝青冷再生混合料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青溫度，瀝青溫度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)的瀝青發(fā)泡度。

現(xiàn)場施工時(shí)要檢測發(fā)泡效果，應(yīng)隨時(shí)檢查各料倉出料口、瀝青噴嘴、瀝青泵、管道等是否受堵，發(fā)現(xiàn)廠拌冷再生施工堵塞時(shí)應(yīng)及時(shí)清理，拌和后的冷再生混合料應(yīng)均勻一致，無結(jié)團(tuán)成塊、無液體流淌現(xiàn)象。

4.2 運(yùn)輸

自卸車應(yīng)前后移動(dòng)，按前、后、中分三部分裝，采用干凈、有金屬底板的自卸汽車運(yùn)輸，車輛底部及兩側(cè)均應(yīng)清掃干凈，裝料以前需要用水潤濕車，運(yùn)料車輛均有篷布覆蓋并扣牢，防止泡沫瀝青再生混合料在運(yùn)輸過程中水分散失。

4.3 攤鋪

泡沫瀝青再生混合料的攤鋪和水泥穩(wěn)定碎石混合料的攤鋪基本相同，一般采用攤鋪機(jī)攤鋪，熨平板不需要加熱，攤鋪前應(yīng)檢查攤鋪機(jī)的刮板輸送器、螺旋布料器、振動(dòng)梁、熨平板、厚度調(diào)節(jié)器等工作裝置和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，確認(rèn)處于正常工作狀，攤鋪機(jī)速度宜為2-3m/m，應(yīng)保證連續(xù)、均勻、不間斷的攤鋪，并使混合料在布料槽中高度保持在中軸以上，泡沫瀝青再生層松鋪系數(shù)控制在為1.25-1.3，攤鋪過程中應(yīng)隨時(shí)檢查攤鋪層厚度、路拱和橫坡，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。

4.4 碾壓

在攤鋪機(jī)后應(yīng)配備一臺(tái)大噸位單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行初壓，初壓時(shí)先讓壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)后面進(jìn)行一遍靜，壓路機(jī)的工作速度不得超過3km/，然后采用13噸雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行高頻低幅壓，最后用30噸膠輪壓路機(jī)進(jìn)行終壓，不低于10，必要時(shí)可灑水碾壓，碾壓過程中，再生層的表面應(yīng)始終保持濕潤，如水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)撒少量的水，但嚴(yán)禁大量灑水碾，碾壓完成后，檢測壓實(shí)度，滿足要求后進(jìn)行下一道工序，不滿足時(shí)調(diào)整碾壓工藝，繼續(xù)碾壓直到符合要求。

4.5 養(yǎng)生

泡沫瀝青混合料結(jié)構(gòu)層在成型完成后在封閉交通條件下自然養(yǎng)生即可，根據(jù)規(guī)范養(yǎng)生時(shí)間不少于5d，如果氣溫過低，或遇降雨天氣應(yīng)當(dāng)適當(dāng)延長養(yǎng)生時(shí)，當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件之一時(shí)，可提前結(jié)束養(yǎng)生。

（a）結(jié)構(gòu)層使用Ф150mm鉆頭的鉆芯機(jī)可取出完整的芯樣。

（b）結(jié)構(gòu)層含水率低于2%。

5 泡沫瀝青冷再生技術(shù)的性能特點(diǎn)

（1）可利用舊路面材料（利用率可達(dá)70%～80%），解決廢舊物的堆置問題，減少了新材料的開采，環(huán)保效益明顯。

（2）瀝青的加入量較少（添加量通常在2.5%～3.5%），可降低施工成本，造價(jià)僅為熱拌混合料造價(jià)的一半左右，能彌補(bǔ)國省干線公路養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)短缺的問題。

（3）便于在不中斷交通的情況下施工、對(duì)行車與安全的影響小。對(duì)交通管理、社會(huì)影響以及對(duì)營運(yùn)收費(fèi)影響低。

（4）再生結(jié)構(gòu)層性能介于柔性與半剛性結(jié)構(gòu)之間，有效解決路面反射裂縫問題，溫度敏感性低，高溫穩(wěn)定性好，抗車轍能力強(qiáng)。

（5）孔隙率較大（很少會(huì)低于10%），混合料對(duì)抗水損害的能力較差。

6 總結(jié)

廠拌泡沫瀝青冷再生技術(shù)充分利用舊路面材料，廢棄物堆放和占地等問題得到了解決;比較于傳統(tǒng)的柔性基層混合材料，其成本降低30%-40%，有著很好的經(jīng)濟(jì)效益;有利于促進(jìn)交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有非常廣闊的應(yīng)用市場。

參考文獻(xiàn)

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