摘要：泡沫瀝青就地冷再生在常溫條件下，通過就地銑刨舊瀝青路面材料，添加外加劑和新集料，重新拌和、攤鋪、碾壓，形成路用性能良好的路面結(jié)構(gòu)層，實現(xiàn)路面舊料原地100%再生利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會環(huán)保效益。文章以廣西S205線玉林段為依托工程，進(jìn)行混合料配合比設(shè)計，總結(jié)其施工關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制要點，為類似工程提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：泡沫瀝青；就地冷再生；配合比設(shè)計；施工技術(shù)

中圖分類號：U416.26

0 引言

目前，全國公路總里程已達(dá)519.8萬km，公路養(yǎng)護(hù)投入不斷增加，提高瀝青路面材料循環(huán)利用率是公路養(yǎng)護(hù)中迫切需要解決的問題之一。泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)，通過就地銑刨舊路面材料，摻加泡沫瀝青、新集料和水泥等，經(jīng)過重新拌和、攤鋪、碾壓，形成路用性能良好的路面結(jié)構(gòu)層，其以固廢利用率高、施工周期短、低碳節(jié)能等優(yōu)點［1］，在國內(nèi)多個省市推廣應(yīng)用，可有效降低公路養(yǎng)護(hù)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會環(huán)保效益［2］。

目前，針對泡沫瀝青就地冷再生，許多學(xué)者展開了研究。胡杰等研究了在瀝青路面回收料的不同摻配比下，冷再生混合料的力學(xué)性能，并推薦摻量范圍［3］。秋阿恒分析了泡沫瀝青冷再生混合料的抗反射裂縫性能，提出對應(yīng)評價指標(biāo)［4］。孫建勇等通過芯樣劈裂疲勞試驗，評價泡沫瀝青冷再生路面的疲勞性能，計算理論壽命［5］。郭小宏等基于國產(chǎn)泡沫瀝青冷再生設(shè)備，通過室內(nèi)試驗，確定了其最佳拌和參數(shù)［6］。王輝等通過分析不同銑刨速度下銑刨料的性能變化，設(shè)計混合料配合比，確定銑刨速度范圍［7］。相關(guān)研究主要集中于配合比設(shè)計、力學(xué)性能和施工工藝等方面。

為此，本文以廣西S205線玉林段泡沫瀝青就地冷再生工程為依托，進(jìn)行泡沫瀝青混合料配合比設(shè)計，總結(jié)施工關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制要點，為類似工程提供技術(shù)參考。

1 工程概況

廣西S205線玉林段K67+541～K79+200，為雙向兩車道，公路等級為二級公路，路面主要出現(xiàn)了龜裂和車轍等病害及較多的裂縫，且集中于路面面層，車輛通行能力差，嚴(yán)重影響行車安全性及舒適性。路面維修方案為：對瀝青面層及部分級配碎石基層進(jìn)行泡沫瀝青就地冷再生，形成新的路面結(jié)構(gòu)基層，重新加鋪8 cm ATB-25瀝青碎石（下面層）和4 cm ARAC-16橡膠瀝青混凝土（上面層）。

2 冷再生混合料配合比設(shè)計

冷再生混合料配合比設(shè)計包括原材料試驗、瀝青發(fā)泡試驗和混合料組成設(shè)計。

2.1 原材料試驗

原材料主要有70#瀝青、瀝青路面回收料（RMAP）和水泥。

2.1.1 瀝青

瀝青為70#A級道路石油瀝青。對瀝青按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果如表1所示。瀝青檢測指標(biāo)均滿足相關(guān)技術(shù)要求。

2.1.2 瀝青路面回收料（RMAP）

通過現(xiàn)場銑刨獲取RMAP，包括瀝青混合料回收料（RAP）和無機(jī)回收料（RAI），取得有代表性的樣品，確定篩孔，送至室內(nèi)風(fēng)干后進(jìn)行篩分試驗（干篩）。其篩分結(jié)果見表2。

2.1.3 水泥

水泥外觀疏松、干燥，無聚團(tuán)、結(jié)塊、受潮變質(zhì)。試驗結(jié)果見表3，符合相關(guān)技術(shù)要求。

2.2 瀝青發(fā)泡試驗

對瀝青進(jìn)行發(fā)泡試驗，發(fā)泡溫度分別為150 ℃、155 ℃、160 ℃，發(fā)泡用水量分別取2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%（相對于瀝青的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），確定該瀝青的最佳發(fā)泡溫度和最佳發(fā)泡用水量。試驗結(jié)果如圖1～3所示。

當(dāng)發(fā)泡溫度為150 ℃～160 ℃，發(fā)泡用水量為2.5%～3%時，該瀝青有良好的發(fā)泡性能。發(fā)泡溫度為155 ℃時的膨脹率指標(biāo)高于150 ℃和160 ℃的。因此，推薦發(fā)泡溫度為155 ℃。在發(fā)泡用水量為3.0％時，膨脹率和半衰期均達(dá)到最佳。因此，確定瀝青的發(fā)泡條件為：發(fā)泡溫度為155 ℃；發(fā)泡用水量為3.0％。

2.3 冷再生混合料組成設(shè)計

冷再生混合料組成設(shè)計主要包括：礦料級配設(shè)計、確定最佳含水率與最佳泡沫瀝青用量以及性能檢驗等。

2.3.1 礦料級配設(shè)計

根據(jù)面層RAP和基層RAI篩分結(jié)果，結(jié)合工程實際，確定冷再生混合料礦料級配為RAP料∶RAI料∶水泥=68.5∶30∶1.5。礦料合成級配曲線見圖4。

2.3.2 確定最佳含水率

在不添加泡沫瀝青的情況下，將RAP、RAI和水泥按設(shè)計比例混合，通過重型擊實試驗確定最大干密度為2.172 g/cm3，最佳含水率為5.1%，試驗結(jié)果見表4。

2.3.3 確定最佳泡沫瀝青用量

按照礦料合成級配的設(shè)計，在最佳含水率下，將各部分材料混合拌勻，分別按2.1%、2.4%、2.7%、3.0%的泡沫瀝青用量，采用馬歇爾法成型試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生后，進(jìn)行劈裂試驗，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，在泡沫瀝青用量為2.7%時，劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比達(dá)到峰值且滿足設(shè)計要求。因此，瀝青用量推薦值為2.7%。

2.3.4 性能檢驗

因設(shè)計路段重車較多，交通荷載等級在重以上，根據(jù)規(guī)范要求，對冷再生混合料進(jìn)行性能檢驗，包括水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性指標(biāo)。試驗結(jié)果見表6。

由表6可知，冷再生混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比達(dá)到85%，60 ℃動穩(wěn)定度gt;5 500次/mm，遠(yuǎn)超設(shè)計要求，滿足使用要求。

2.4 配合比設(shè)計結(jié)果

根據(jù)上述試驗結(jié)果，確定泡沫瀝青就地冷再生混合料目標(biāo)配合比，如表7所示。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

泡沫瀝青就地冷再生關(guān)鍵技術(shù)主要涉及舊料銑刨級配控制、再生混合料拌和攤鋪以及碾壓效果等。

3.1 舊料銑刨級配控制

銑刨機(jī)采用上切模式，從下往上被銑刨，上部缺少支撐，極易產(chǎn)生大塊材料，難以保證銑刨舊料的級配均勻性，特別是網(wǎng)裂、龜裂等病害較多的路面。

為此，采用冷再生機(jī)進(jìn)行舊料銑刨，其采用下切模式，舊料從上往下被銑刨，下承層提供支撐力，可以避免大塊材料的出現(xiàn)，優(yōu)化切削材料的顆粒形狀，改善再生混合料的級配，保證銑刨舊料的級配均勻性，使材料混合更加均勻，對于網(wǎng)裂病害比較嚴(yán)重的路面可避免大塊材料的出現(xiàn)。

同時，結(jié)合路面損壞狀況和再生深度等因素，合理控制冷再生機(jī)行進(jìn)速度，減少銑刨料的級配波動范圍，建議為4～6 m/min，網(wǎng)裂嚴(yán)重地段減慢速度。

3.2 泡沫瀝青就地再生混合料拌和攤鋪

冷再生機(jī)通過管道連接水罐車、熱瀝青罐車，在機(jī)械內(nèi)部完成瀝青發(fā)泡，通過置于銑刨罩殼上的噴灑桿添加泡沫瀝青和水，將預(yù)撒布于舊路面上的水泥一起進(jìn)行攪拌，銑刨和拌和轉(zhuǎn)子采用螺旋結(jié)構(gòu)，再生材料向中央聚集，進(jìn)行充分拌和，實現(xiàn)舊料銑刨拌和一體化施工。

再生混合料采用后出料模式，通過輸料帶傳送至緊跟后方的攤鋪機(jī)料斗，下承層清晰可見，切削深度可實時檢驗，再生深度可實時調(diào)整，攤鋪機(jī)攤鋪再生混合料進(jìn)行二次攪拌，保證再生混合料的均勻度，防止材料離析。在攤鋪過程中，攤鋪機(jī)速度宜為4～6 m/min，與冷再生機(jī)出料速度匹配，攤鋪應(yīng)連續(xù)、均勻、不間斷，混合料在螺旋布料器的高度應(yīng)保持gt;2/3。

3.3 泡沫瀝青就地再生混合料碾壓

與其他瀝青混合料不同，泡沫瀝青冷再生混合料主要依靠水分實現(xiàn)集料間的潤滑，要求大噸位的壓路機(jī)，提供較大的壓實功。

（1）單鋼輪振動壓路機(jī)初壓。初壓時先進(jìn)行一遍靜壓，靜壓后采用強(qiáng)振（高幅低頻）進(jìn)行壓實。若出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象，可先用膠輪壓路機(jī)灑水預(yù)壓再初壓。初壓應(yīng)保證再生層2/3厚度范圍內(nèi)的壓實度滿足要求，每次碾壓以施工段起始與冷再生機(jī)邊緣為起始點，碾壓速度控制lt;3 km/h，碾壓寬度大于再生寬度。

（2）雙鋼輪振動壓路機(jī)以弱振（低幅高頻）進(jìn)行復(fù)壓。直線段和非超高段，從外向路中心碾壓，重疊1/2輪寬，路面全寬碾壓為1遍。碾壓4～6遍，工作速度前兩遍以1.5～1.7 km/h為宜，之后宜采用2.0～2.5 km/h。

（3）膠輪壓路機(jī)進(jìn)行終壓。不低于8遍，必要時可灑水碾壓。

（4）碾壓過程中，若水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時補(bǔ)灑少量的水，保持再生層表面濕潤。

4 泡沫瀝青就地冷再生質(zhì)量控制

為控制泡沫瀝青就地冷再生施工質(zhì)量，再生層鋪筑過程中，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)層性能檢測，現(xiàn)場質(zhì)量控制要求及測試結(jié)果如表8所示。

5 結(jié)語

本文通過廣西S205線玉林段K67+541～K79+200泡沫瀝青就地冷再生的配合比設(shè)計與施工技術(shù)研究，得出以下結(jié)論：

（1）瀝青發(fā)泡質(zhì)量是實施泡沫瀝青就地冷再生的前提條件，發(fā)泡指標(biāo)膨脹率與半衰期互相成反比，因此，在確定發(fā)泡條件時，需要兩個發(fā)泡指標(biāo)的平衡點，從而確定最佳發(fā)泡條件。

（2）泡沫瀝青冷再生混合料對水分敏感，抗水損害能力較差，在設(shè)計混合料配合比時，應(yīng)著重關(guān)注水穩(wěn)定性指標(biāo)凍融劈裂強(qiáng)度。另外，當(dāng)泡沫瀝青冷再生混合料作為面層或在高溫使用環(huán)境中，應(yīng)考慮其高溫穩(wěn)定性指標(biāo)，如動穩(wěn)定度等。

（3）進(jìn)行泡沫瀝青就地冷再生施工時，冷再生機(jī)采用下切銑刨模式破碎舊路面材料，合理行進(jìn)速度，優(yōu)化切削材料的顆粒形狀，改善再生混合料的級配；再生混合料拌和采用后出料模式，通過輸料帶傳送至緊跟后方的攤鋪機(jī)料斗，攤鋪機(jī)攤鋪再生混合料進(jìn)行二次攪拌，保證再生混合料的均勻度，防止材料離析；碾壓采用大噸位壓路機(jī)，提供較大的壓實功，表面應(yīng)始終保持濕潤。

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收稿日期：2023-10-11

作者簡介：陳慶林（1980—），高級工程師，主要從事道路工程研究工作。