摘要：研究以泡沫瀝青作為粘合劑對不同銑刨料摻量下的冷再生材料進(jìn)行試驗(yàn)研究，以膨脹率和半衰期2個(gè)指標(biāo)確定了泡沫瀝青發(fā)泡的制備工藝，對不同銑刨料摻量下冷再生路面材料的水穩(wěn)定性、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度進(jìn)行性能測試，研究表明，銑刨料的摻入可以在一定程度上提升材料的水穩(wěn)定性和劈裂強(qiáng)度，但摻量大于60%時(shí)，水穩(wěn)定性和劈裂強(qiáng)度逐漸下降，而銑刨料的摻入會直接降低材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，綜合試驗(yàn)結(jié)果分析建議泡沫瀝青冷再生路面材料的銑刨料摻量為40%～60%。

關(guān)鍵詞：泡沫瀝青；冷再生材料；粘合劑；抗壓粘接強(qiáng)度；劈裂強(qiáng)度；施工工藝

中圖分類號：TQ522.65文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2025）04-0115-04

Material characteristics analysis and construction technology optimization of foamed asphalt cold recycled pavement

LI Wenjing

（Henan Datong Road and Bridge Technical Consulting Co.，Ltd.，Xuchang 461002，Henan China）

Abstract：In this paper，foamed asphalt was used as binder to study the cold recycled materials with different mill?ing materials.The preparation process of foamed asphalt foaming was determined by two indexes of expansion rate and half-life.The water stability，unconfined compressive strength and splitting strength of cold recycled pavement materials with different milling materials were tested.The results show that the incorporation of milling materials can improve the water stability and splitting strength of the materials to a certain extent.However，when the content is more than 60%，the water stability and splitting strength gradually decrease，and the incorporation of milling ma?terials will directly reduce the unconfined compressive strength of the materials.Based on the analysis of the com?prehensive test results，it is recommended that the milling material content of the foamed asphalt cold recycled pave?ment material is 40%～60%.

Key words：foam asphalt；cold recycled materials；adhesives；compressive bond strength；splitting strength；con?struction technology

瀝青路面因具有較好的行車舒適性、平整性、抗滑性，被廣泛應(yīng)用于高等級公路建設(shè)中。隨著瀝青路面服役年限的增加，瀝青路面會出現(xiàn)不同程度的老化和病害問題，當(dāng)瀝青路面使用達(dá)到一定年限時(shí)，養(yǎng)護(hù)部門會對其進(jìn)行大中修維護(hù)，路面銑刨產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料也會經(jīng)過再生工藝進(jìn)行循環(huán)使用[1-3]。

相關(guān)研究表明，根據(jù)廢舊瀝青混凝土的老化程度，可以對其進(jìn)行分類處理，可分別應(yīng)用于瀝青路面的中面層、下面層或底基層[4-5]。傳統(tǒng)瀝青路面再生工藝主要是將廢舊瀝青混合料（RAP料）通過熱拌再生的方式用于瀝青面層攤鋪，其中RAP的摻量一般低于20%，利用率低，且需要瀝青再生劑或其他復(fù)摻材料來提升混合料性能，再生瀝青混合料的長期性能和耐久性有待進(jìn)一步驗(yàn)證[6]。而將RAP料用于路面基層可提升基層材料抗拉強(qiáng)度，對于緩解路面反射裂縫有一定幫助[7]。泡沫瀝青混合料是一種新型的路面材料，泡沫瀝青是將水分子與瀝青混合，發(fā)生膨化反應(yīng)所產(chǎn)生的泡沫形態(tài)瀝青。它能夠增大瀝青與集料的接觸面積和粘接強(qiáng)度，利用泡沫瀝青冷再生工藝對老化路面進(jìn)行處置，可大大降低路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和施工難度[8]。本文采用泡沫瀝青對路面材料進(jìn)行冷再生研究并對其施工工藝分析，能夠有效提升路面材料低碳應(yīng)用技術(shù)水平，提升銑刨料再生使用率。

1泡沫瀝青制備及其性能

1.1泡沫瀝青發(fā)泡原理

泡沫瀝青是將瀝青在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行加熱至流動態(tài)，由注有純凈水的發(fā)泡機(jī)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行壓力噴射，瀝青在水分子和空氣的瞬時(shí)沖擊下迅速產(chǎn)生泡沫態(tài)[9-11]。而控制泡沫瀝青技術(shù)性能的指標(biāo)主要由瀝青性能、瀝青溫度、發(fā)泡用水量等參數(shù)組成，而評價(jià)泡沫瀝青發(fā)泡效果的參數(shù)主要是膨脹率和半衰期。

1.2泡沫瀝青技術(shù)性能

為了驗(yàn)證泡沫瀝青冷再生路面的可行性，本研究將對泡沫瀝青的性能進(jìn)行測試，其中瀝青為中海70#瀝青，瀝青加熱溫度分別為150℃～170℃不等，發(fā)泡用水量分別為1%～4%不等，瀝青發(fā)泡的膨脹率和半衰期結(jié)果如圖1、圖2所示。

從泡沫瀝青的發(fā)泡試驗(yàn)結(jié)果來看，隨著用水量的增加，泡沫瀝青的膨脹率逐漸增大，半衰期呈先增大后下降的趨勢。而瀝青發(fā)泡溫度越高，膨脹率和半衰期增大，但瀝青溫度越高亦會導(dǎo)致其老化，綜合各因素，設(shè)定泡沫瀝青發(fā)泡的溫度為160℃，用水量為3.0%。

2原材料及配合比設(shè)計(jì)

2.1 RAP

研究選用的銑刨料（RAP）為某高速瀝青路面維修回收的廢舊瀝青混合料，經(jīng)銑刨、破碎、分篩、沖洗進(jìn)行倉儲，RAP材料粒徑主要分布在9.5～21.5 mm之間，灰塵附著率低，對其進(jìn)行老化瀝青的抽提并進(jìn)行瀝青性能測驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

相關(guān)研究會對回收銑刨料的抽提瀝青進(jìn)行老化性能測試并進(jìn)行老化等級劃分，相關(guān)的劃分標(biāo)準(zhǔn)也存在一定差異，本文回收的老化瀝青老化等級為中度老化，對其抽提分揀的回收集料進(jìn)行壓碎值和磨耗值的測試，結(jié)果如表2所示。

2.2天然集料

研究采用的天然集料主要由粗、細(xì)集料組成，對其進(jìn)行技術(shù)性能試驗(yàn)，結(jié)果如表3、表4所示。

2.3礦粉

研究選用的礦粉為河南產(chǎn)石灰?guī)r礦粉，含水量為0.4%，親水系數(shù)為0.8，塑性指數(shù)為2.8。

2.4水泥

研究選用的水泥為P× O42.5水泥，初凝時(shí)間為180 min，終凝時(shí)間為360 min。

2.5礦料篩分結(jié)果

對上述原材料進(jìn)行篩分，結(jié)果如表5所示。表5各礦料篩分試驗(yàn)結(jié)果

2.6配合比設(shè)計(jì)

泡沫瀝青冷再生材料是將路面回收的銑刨料（RAP）與泡沫瀝青、新集料、水泥、礦粉、水按一定比例拌和形成的混合料，可應(yīng)用于道路下面層、基層等結(jié)構(gòu)層，為探究泡沫瀝青冷再生材料中銑刨料的適宜摻配比例，研究設(shè)計(jì)了6種不同配比材料組成，如表6所示。

混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)曲線如圖3所示。

3結(jié)果與討論

研究對不同RAP摻量下的泡沫瀝青再生瀝青混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度進(jìn)行研究。

3.1水穩(wěn)定性

研究參照瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程對不同試驗(yàn)編組下泡沫瀝青冷再生瀝青混合料進(jìn)行殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比測定發(fā)現(xiàn)：隨著銑刨料摻量的增加，泡沫瀝青再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比呈先上升后下降的趨勢，當(dāng)集料為100%天然集料時(shí)，殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比分別為72.1%和68.5%，其主要原因是混合料中泡沫瀝青含量為4.5%，水泥含量為3.5%，水泥發(fā)生水化反應(yīng)與集料、瀝青產(chǎn)生粘結(jié)作用，材料間的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用隨水化反應(yīng)時(shí)間的增加而逐漸增強(qiáng)。當(dāng)集料中摻入一定比例的銑刨料，銑刨料中本身含有一定的瀝青組分，此時(shí)材料中的柔性組分材料比例增大，泡沫瀝青有效發(fā)揮了其粘性特征，有效地促進(jìn)了材料內(nèi)部的嵌擠穩(wěn)定作用，但銑刨料摻量達(dá)到一定比例時(shí)，由于銑刨料自身的舊集料力學(xué)性能衰減，會在一定程度上使得水侵蝕和外力雙重作用下產(chǎn)生集料結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，降低材料的水穩(wěn)定性能。

3.2無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是反應(yīng)路面材料力學(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，是評估材料抗變形能力的指標(biāo)之一[12-14]，研究對泡沫瀝青再生瀝青混合料進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：隨著銑刨料摻量的增加，泡沫瀝青冷再生瀝青混合料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度呈逐漸下降趨勢，當(dāng)集料為100%天然集料時(shí)，材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.22 MPa，當(dāng)RAP摻量為60%時(shí)，材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.82 MPa，相較于前者下降了約18.02%，其主要原因是銑刨料中的舊集料是經(jīng)長期服役的回收集料，集料的力學(xué)性能相較于天然集料存在一定差異，當(dāng)銑刨料的摻量越多時(shí)，混合料中的廢舊集料的組成比例也越多，但在外力作用下，廢舊集料的力學(xué)性能尤其是抗壓強(qiáng)度是遠(yuǎn)低于天然集料的，因此，銑刨料的摻入是不利于混合料的抗壓強(qiáng)度的。

3.3劈裂強(qiáng)度

泡沫瀝青冷再生材料作為基層材料使用，其劈裂強(qiáng)度直接影響基層材料的抗拉性能[15-16]，為抑制路面反射裂縫，在基層材料設(shè)計(jì)過程中會提高材料的抗拉強(qiáng)度，研究對混合料的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)：混合料的劈裂強(qiáng)度隨RAP摻量的增加呈先上升后下降的趨勢，其主要原因是銑刨料中含有一定老化瀝青，與泡沫瀝青充分融合時(shí)能夠恢復(fù)瀝青的彈性組分，由于摻銑刨料的混合料中瀝青的組分加多，使得材料更趨向于彈性材料，在剪應(yīng)力或拉應(yīng)力作用下材料的抗變形能力增強(qiáng)，銑刨料摻量為60%時(shí)，其劈裂強(qiáng)度為0.65 MPa，但銑刨料摻量大于60%時(shí)，混合料中新舊集料的比例失去平衡，銑刨料舊集料力學(xué)性能不足的劣勢逐漸放大，在一定程度上會削減混合料的劈裂強(qiáng)度。

4施工工藝優(yōu)化

4.1基底處理

基底處理是泡沫瀝青冷再生路面施工中非常關(guān)鍵的一步，包括清掃、檢查、修補(bǔ)和基礎(chǔ)層處理等環(huán)節(jié)。要對被冷再生的路面進(jìn)行清掃，確保路面干凈，以便后續(xù)操作順暢進(jìn)行；其次對路面進(jìn)行仔細(xì)檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在損壞情況則需要進(jìn)行修補(bǔ)；最后要對基礎(chǔ)層進(jìn)行處理，包括碎石、級配和撒油等工作，以保證后續(xù)的冷再生路面可以更好地粘合和固定。在進(jìn)行底層處理的過程中，需要注意對雜質(zhì)和水分的控制，確保路面的干燥和清潔度。對于底層處理的具體方式，可以根據(jù)不同的路面狀況和再生工藝要求進(jìn)行選擇。例如，在進(jìn)行底層清洗時(shí)，可以采用高壓水槍和風(fēng)扇進(jìn)行清洗；在進(jìn)行基礎(chǔ)層處理時(shí)，可以選擇合適的碎石和粘合劑進(jìn)行配合。底層處理的質(zhì)量不僅影響到路面的強(qiáng)度和平整度，還會對后續(xù)的路面再生工藝產(chǎn)生影響，因此需要仔細(xì)施工并進(jìn)行質(zhì)量檢測。

4.2銑刨料處理

對回收的銑刨料需要對其進(jìn)行篩選、洗滌等處理，去除其中的雜質(zhì)和水泥漿，以保證再生料與瀝青混合后所形成的混合料的性能和質(zhì)量。同時(shí)，需要確定再生料的配比，以滿足路面設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，并將其與瀝青進(jìn)行充分的混合，以提高冷再生瀝青路面的使用性能和持久性。在此過程中需要控制加料速度、攪拌時(shí)間等參數(shù)，以保證加工質(zhì)量，并能夠滿足工藝要求。另外，在冷再生路面施工工藝中，需要針對不同路段的路面結(jié)構(gòu)及其承載能力進(jìn)行不同的加料和混合方案的設(shè)計(jì)和調(diào)整，以確保每一段路面的質(zhì)量和性能都能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在加料過程中需要對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，確保其正常運(yùn)行，從而避免因機(jī)械故障等原因?qū)е鹿に囍袛嗪图庸べ|(zhì)量下降。

4.3配合比設(shè)計(jì)與拌和

需要選用適合的再生料和添加劑，然后將泡沫瀝青噴入混合料，混合完畢后，需對混合料進(jìn)行質(zhì)量檢測，以確保設(shè)計(jì)要求的路面強(qiáng)度和光潔度。在配合比設(shè)計(jì)過程中，需要注意調(diào)配比例、拌和時(shí)間等細(xì)節(jié)，以確保工藝流程的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。除此之外，還需考慮環(huán)保和安全問題。在選用再生料和添加劑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，避免使用含有害物質(zhì)的材料，拌和時(shí)需保證工人的人身安全和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免事故的發(fā)生[17-18]。此外，還需對剩余材料的處理和回收進(jìn)行規(guī)范，以最大程度地減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

4.4鋪攤、壓實(shí)

在泡沫瀝青冷再生路面的鋪攤和壓實(shí)階段，需要結(jié)合路面預(yù)處理和施工設(shè)備，進(jìn)行精密調(diào)節(jié)以確保施工質(zhì)效。采用高壓水洗設(shè)備對路面進(jìn)行洗刷，去除雜物和污漬，以確保泡沫瀝青冷再生路面的質(zhì)量和接合度。在壓實(shí)階段，應(yīng)使用振動碾壓機(jī)等設(shè)備，對路面進(jìn)行均勻壓實(shí)，同時(shí)保證路面表面光滑、平整，確保其耐久性和使用壽命。此外，在鋪攤和壓實(shí)過程中需要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。同時(shí)還需要關(guān)注環(huán)保問題，選擇綠色環(huán)保的材料和設(shè)備，降低對環(huán)境的影響。

5結(jié)語

本文采用泡沫瀝青對摻銑刨料的混合料進(jìn)行冷再生試驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論：

（1）采用膨脹率和半衰期作為泡沫瀝青發(fā)泡的關(guān)鍵參數(shù)，最終采取發(fā)泡的溫度為160℃，用水量為3.0%；

（2）隨著銑刨料摻量的增加，泡沫瀝青冷再生材料的水穩(wěn)定性和劈裂強(qiáng)度呈先上升后下降的趨勢，其中，60%摻量的銑刨料時(shí)，混合料的水穩(wěn)定性和劈裂強(qiáng)度達(dá)到最大；

（3）隨著銑刨料摻量的增加，泡沫瀝青冷再生抗壓強(qiáng)度逐漸降低，銑刨料中的舊集料的性能衰減是導(dǎo)致混合料力學(xué)性能下降的關(guān)鍵原因；

（4）研究建議銑刨料用于泡沫瀝青冷再生路面施工時(shí)，可采用40%～60%的銑刨量摻量，可保障路面施工質(zhì)量。

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（責(zé)任編輯：李睿）