泡沫瀝青混合料的設計及性能分析

【摘 要】筆者更加多年工作經驗結合我國大中修道路，國外使用情況，介紹了泡沫瀝青冷再生技術；介紹了泡沫瀝青的工作原理及性能指標；闡述了混合料配合比的優化過程，及注意事項；并結合國內研究提出了提高混合料水穩定性的建議。

【關鍵詞】泡沫瀝青；劈裂；強度；抗疲勞性

一、泡沫瀝青原理

泡沫瀝青又叫膨脹瀝青，是將一定的冷水注入熱瀝青，使其體積發生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，短時間內瀝青泡沫破裂。當泡沫瀝青與集料接觸時，瀝青泡沫化為小顆粒，散布于細粒料（特別是粒徑小于0.075mm）的表面，形成粘有大量瀝青的細料填縫料，經拌和壓實，這些細料能填充于濕冷的粗料之間的空隙中并形成類似砂漿的作用，使混合料達到穩定。

二、泡沫瀝青的性能

目前主要采用膨脹率和半衰期2個指標對瀝青發泡特性進行評價。膨脹率是指瀝青發泡膨脹時達到的最大體積與泡沫完全消失時的體積之比，反映泡沫瀝青的粘度大小。半衰期是指泡沫瀝青從最大體積降到最大體積的一半需要的時間，以s計，反映泡沫瀝青的穩定性。評價瀝青發泡效果時，膨脹率和半衰期是兩個密不可分的指標，最好的發泡效果應使兩個值均比較大，而不能單獨采用一個指標來控制。建議發泡瀝青的膨脹率≥10倍，半衰期≥8s。

三、泡沫瀝青的配合比設計

（1）材料的回收，研究表明，不同的銑刨速率對混合料的級配會有明顯影響，推薦采用銑刨速率為6m/min或者8m/min的銑刨機，并對RAP材料進行篩分，并根據相關試驗規范對材料進行檢測。（2）瀝青用量。最佳瀝青用量可通過間接拉伸試驗來確定。制備不同瀝青含量的泡沫瀝青混合料試件（試件在最佳含水量下擊實），在通風烘箱中養生3d，然后測試試件在浸水條件下的間接拉伸強度，選取試件在浸水條件下的最大間接拉伸強度對應的瀝青用量作為最佳瀝青用量。（3）拌和水量。Mobile公司以及Brennen等人的研究都提出泡沫瀝青混合料最佳拌和用水量為待穩定材料“疏松點”所對應的含水量，即待穩定材料達到最大疏松體積時所含的水量，約為AASHTO修正擊實法所得最佳含水量的70％～80％。Lee通過研究建議采用標準AASHTO擊實試驗測定集料的最佳擊實含水量OMC，并以OMC的65％～85％對應的含水量作為泡沫瀝青混合料最佳拌和用水量。（4）配合比設計的優化。我國學者在國外研究的基礎上編制了JTG F41-2008《公路瀝青路面再生技術規范》，分別按照粗、中、細給出了其范圍。其中對細集料通過率要求較高，特別是對0.075mm篩孔通過率要求不低于5％。這一點很難在工程實踐中達到，因此推薦和指導也就失去了應有的意義。所以有必要通過室內試驗及工程應用情況，對泡沫瀝青再生混合料的級配范圍進行研究，降低細集料的部分用量，優化設計，以滿足生產。

四、混合料的性能

水穩定性。我國尚無泡沫瀝青再生混合料水穩定性評價指標，在實際工程中多參照國外經驗，國外目前在評價泡沫瀝青再生混合料水穩定性時的首要指標是該混合料試件的干、濕劈裂強度，以及兩者的比值——干濕劈裂強度比（TSR）。由于國內不同研究者所選用瀝青的不同，實驗數據相差較大，研究認為可以從以下幾個方面著手提高混合料的水穩定性。第一，適量的拌和水量。拌和用水量是影響泡沫瀝青再生混合料壓實的首要因素，適量的拌和用水量能夠使得混合料較容易達到工程要求的壓實度，從而提高強度和水穩定性能。第二，保證原材料中的細料數量。泡沫瀝青裹覆細集料顆粒，形成瀝青膠漿，并在碾壓過程中，將集料顆粒以“點焊”的方式粘結在一起，形成初期強度。第三，適量的瀝青。泡沫瀝青用量不足，部分細集料就不能被瀝青充分裹覆，導致混合料的粘結力不足；泡沫瀝青用量太多，過多的瀝青分散于集料之間，形成潤滑作用，也會導致混合料粘結力的下降。只有當瀝青用量為該級配的最佳瀝青用量時，才能夠達到最佳粘結效果，達到強度的峰值。第四，添加一定量的活性材料。目前較多的做法是添加水泥。研究表明，其主要作用是改善材料的水穩定性。但必須考慮較高的水泥摻量可能會引起混合料脆性的增加、抗疲勞性能的降低和干縮、溫縮變形的增大等負面作用，因此要限制水泥用量。目前建議的水泥摻量在1.5％～2.5％。

泡沫瀝青冷再生技術在工程中的應用，縮短了工期，減少了資源的浪費和環境的破壞，具有巨大的經濟效益、環境效益和社會效益。不過目前該技術在我國還處于探索階段，在強調可持續發展的今天，進一步研究泡沫瀝青冷再生技術，對我國公路的建設發展具有重要的意義。

參 考 文 獻

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