泡沫瀝青在公路整修中的應用

羅碧榮

(貴州高速公路開發總公司)

1 瀝青發泡的原理

瀝青發泡的基本過程是當冷水滴與高溫瀝青(140℃以上)接觸時，水轉化成蒸汽，形成大量氣泡，使瀝青的體積發生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，經過很短的時間瀝青泡沫破裂，在近1 min內瀝青又恢復原狀。整個過程僅僅是瀝青暫時的物理變化，沒有發生化學反應。Walt等人對泡沫瀝青的機理進行了分析，指出泡沫瀝青是一種水飽和瀝青。

2 泡沫瀝青混合料室內配合比設計

通過室內配合比試驗表明，SK70#瀝青的適宜發泡溫度為165℃，發泡用水量為3.5%，配合比為RAP∶新集料∶水泥=80%∶18.5%∶1.5%，泡沫瀝青的用量為2.5%、含水量為5.3%(泡沫瀝青和水均為外摻)。所設計的冷再生混合料15℃浸水劈裂強度為0.66 MPa，強度滿足JTG F41-2008規定的15℃ 劈裂強度不小于0.5 MPa強度指標。

3 泡沫瀝青廠拌冷再生施工工藝

銑刨現有路面:冷再生的第一步是在設計厚度下刨除現有的瀝青路面，銑刨時盡量不得混入水泥穩定碎石基層廢料，然后將RAP材料運至拌和廠。RAP材料的破碎和貯存:RAP材料經破碎、篩分后，可達到生產所需的尺寸及級配，RAP材料在破碎后即可送至生產，也可以貯存起來以后使用。對于較小粒徑的RAP材料，為了減少RAP材料中的含水量對冷再生混合料質量的影響，應將粒徑較小的RAP材料采取覆蓋的措施。RAP材料盡量按照“先到先用”的原則，一是保證RAP材料中的含水量穩定，二是防止混合料儲存時間過長出現粘結。拌和:泡沫瀝青的生產設備要有精確的計量裝置，基質瀝青的溫度要控制在最佳發泡溫度±10℃的范圍之內。攤鋪、通風、碾壓:傳統的攤鋪機即可攤鋪冷廠拌再生的混合料，以防止混合料中水分散失過快而影響混合料的和易性。

4 路面泡沫瀝青就地冷再生設計

對公路路面大中修采用的泡沫瀝青就地冷再生設計可參考相關規范、規程。如浙江省地方標準DB 33/T 715-2008《公路泡沫瀝青冷再生路面設計與施工技術規程》。其中相關流程如下圖:

依據初選材料組成的泡沫瀝青用量設計值，重新拌和泡沫瀝青冷再生混合料。并對其進行各項性能試驗，各技術指標必須滿足下表的要求。

混合料性能指標不能滿足設計要求的，應通過調整材料組成和瀝青用量等方法重新進行材料設計。

表1 混合料性能指標要求

圖1 泡沫瀝青冷再生混合料配合比設計流程圖

5 路面泡沫瀝青就地冷再生的應用

5.1 施工準備

泡沫瀝青就地冷再生施工應采用專用的路面再生設備主要采用德國進口的維特根再生機1臺、20T油罐車1臺、平地機1臺、單光輪振動壓路機1臺、寶馬雙光輪壓路機1臺、25T橡膠輪胎壓路機1臺、10T灑水車2臺及石料灑布機、運輸石料車輛等相關設備。施工前必須對各設備調試，保證各設備處于正常工作狀態。再生機必須提前30 min開機預熱，檢測加熱及發泡系統工作狀況。對再生機的刀頭情況嚴格檢查，發現損壞立即更換。

5.2 材料撒布

再生前的路表面要清掃干凈，保持路表層表面干凈、平整。如基層有病害則先按照要求對基層病害進行處理，對病害處理完畢后后采用與原有路面結構相同的材料回填至原路面高程。后在施工段落上進行水泥和粗細集料等外摻材料的撒布工作，石屑和碎石宜采用撒布車進行撒布，無條件時也可以采取人工撒布，但人工撒布應事先在路面上用石灰粉打格，撒布時要保證厚度均勻。外摻材料按照每30～70 m2的面積進行總量控制。材料撒布完成后，除了再生機(包括附屬設備)以外，其它車輛一律不需進入施工區域。施工作業長度一般以300 m左右為宜，盡量長些以減少橫向接縫。

5.3 再生施工

病害處理和材料撒布完成后，將水車、瀝青罐車、就地再生機連接成車隊，開始對瀝青面層進行銑刨，同時噴入泡沫瀝青進行拌和，形成泡沫瀝青混合料并初步整平。再生機的再生速度一般控制在6～8 m/min。為保證搭接平順，第一刀再生與第二刀再生搭接重疊10～20 cm。兩個工作面搭接重疊5～8 m。前一斷面再生后預留5～8 m不碾壓，在后續施工時加少量水泥重新拌和再生碾壓。

6 質量控制

(1)泡沫瀝青再生層施工前，應首先選取RAP檢測含水率、砂當量、塑性指數和級配(用干篩法)，確定需要補充的各種集料用量。混合料級配設計時應特別關注0.075 mm通過率，確保充足的細料含量。然后，通過相關試驗，確定再生混合料的最佳含水率、最大干密度和最佳泡沫瀝青用量。泡沫瀝青的用量一般控制在1.5%～3.5%之間。

(2)補充添加的各種集料按照由粗到細的順序，依次攤鋪、整平，并要打格控制用量，全部補充集料攤鋪完成后，用壓路機進行穩壓，在拌合時再攤鋪水泥。

(3)泡沫瀝青冷再生必須添加一定劑量的水泥。水泥的加入，可有效提高混合料早期強度，并在一定程度上改善混合料的高溫穩定性。但水泥劑量一般不超過1.5%。

(4)瀝青施工時的溫度應不低于150℃，以免影響瀝青發泡效果。在直線和不設超高的平曲線段，再生機應由兩側路肩向路中心施工;設超高的平曲線段，再生機應由內側路肩向外側路肩施工。

(5)相鄰兩個再生幅面要具有一定的搭接寬度，縱橫向搭接寬度不宜小于10 cm。

7 優點

通過實地應用泡沫瀝青就地冷再生技術，與傳統的施工方法相比，該方法具有以下優點:

7.1 工序簡單

由于原有舊路面的材料全部被就地利用，省略了挖掘、外運、場內加工及回填等一系列工作，使得施工工序簡化，加快了工程進度，縮短了工期。

7.2 基本上不中斷交通

就地冷再生是在自然條件下進行的，除了個別嚴重的坑槽、翻漿等病害需要預處理外，其余路面均不需要任何處理。冷再生采用分車道施工，再生層不需要斷交養生，對運營的公路交通干擾較小。

7.3 工藝先進

泡沫瀝青提高了材料的剪切強度，降低了水敏感性。再生混合料材料強度特征接近半剛性材料，但又具有柔性性質和良好的抗疲勞特性，能夠有效地減少反射裂縫，使用壽命和效果較常規結構層有了極大提高。

7.4 節約能源，保護環境

與傳統的熱拌瀝青混合料相比，不必對集料進行加熱，節約能源。同時，因為舊料得以全部就地利用，減少了新材料的開采，不存在舊料運輸和廢料棄放的問題，保護了自然環境。

［1］喬衛華.泡沫瀝青發泡機理及其混合料性能的研究［D］.重慶交通大學，2008.

［2］江志丹.泡沫瀝青穩定舊路面材料鋪筑技術研究［D］.重慶交通大學，2009.

［3］李俊曉.泡沫瀝青的制備及其冷再生混合料的性能研究［D］.武漢理工大學，2012.