泡沫瀝青冷再生技術的研究

劉勝林

【摘要】泡沫瀝青冷再生技術是一種瀝青再生技術，能大量的節省瀝青路面的瀝青用量，節約施工成本。文章對泡沫瀝青冷再生技術的研究進行分析，具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】泡沫瀝青；冷再生技術；研究

中圖分類號：TU535 文獻標識碼： A

前言

文章對泡沫瀝青的概念和原理進行介紹，對泡沫瀝青混合料的特性和優缺點進行了闡述，通過分析，并結合自身實踐經驗和相關理論知識，對泡沫瀝青冷再生混合料配合比設計進行探討。

二、泡沫瀝青的概念和原理

1.概念

泡沫瀝青冷再生是瀝青混凝土路面再生利用的一種方法，泡沫瀝青冷再生混合料是指瀝青混凝土路面經過銑刨后，將銑刨料篩分并按一定比例加入石屑、水泥等外摻劑，另外噴入由專用設備對瀝青進行發泡后的泡沫瀝青，邊拌和邊噴灑組成的拌和均勻的混合料。

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1min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。而當泡沫瀝青與集料接觸時，瀝青泡沫瞬間化為數以百萬計的“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，經過拌和壓實，這些細料能填充于濕冷的粗料之間的空隙并形成類似砂漿的作用，使混合料達到穩定。

三、泡沫瀝青混合料的特性

將配好的集料于拌鍋中在攪拌狀態下加入拌和用水，之后將拌鍋與發泡試驗機對接起來，攪拌狀態下噴灑泡沫瀝青，30s后倒出，最后將拌好的混合料制成標準的馬歇爾試件（雙面擊實，每面75次）。試件在室溫下養生24h后脫模，再置于40℃的通風烘箱中養生72h。試件養生進行相關的性能測試。

1.沫瀝青混合料的密度和空隙率

研究表明，蠟封法測定的結果要略大于表干法，但是由于二者相差不超過0.7%，因此，測定泡沫瀝青混合料密度時，可以采用表干法代替蠟封法。一般情況下，泡沫瀝青混合料的平均密度要小于熱拌瀝青混合料的密度，這可能由于泡沫瀝青混合料不如熱拌料容易擊實所致。混合料的空隙率是決定瀝青混合料最佳瀝青用量的一個標準，同時也是影響混合料性能的一個重要方面。

泡沫混合料的強度

在不同的泡沫瀝青含量下，新集料的干ITS值在0.3﹣0.5Mpa之間，而RAP的干ITS值在0.35﹣0.62Mpa之間。兩者的強度水平均低于熱拌瀝青混凝土典型的強度值(0.8﹣1.50MPa)，因此該混合料不能滿足高等級道路面層的要求，但是其強度水平滿足基層材料的要求。國外的相關經驗也表明，泡沫瀝青混合料適合作為高等級道路的基層和低交通量道路的面層。

3.泡沫混合料的水穩性

泡沫瀝青的空隙率較高，一旦有水進入其內部，將會造成水損壞。因此，其強度特性與含水量密切相關。采用濕ITS評價混合料的水穩定性能，在測試前要將養生過的試件浸入25±1℃的水中24h。在水泥量為0的時候，其ITS值很低，說明其水穩定性較差；而加入的水泥量0.5%和1.0%時，其強度值明顯增加。，水泥的主要作用是改善混合料的水穩性。一般情況下，水泥量應控制在2%以下，這主要基于經濟效益方面的考慮。

泡沫瀝青冷再生技術的優缺點

1.泡沫瀝青冷再生技術的優點

（1）是一種環保、節約的道路維修技術

就地冷再生技術可以將全部的舊路面材料重新加以再生利用，一是減少了因所需大量砂石材料開采而造成的地表環境破壞；二是避免了舊瀝青路面材料對環境的污染。此外，因減少了新、舊材料的運輸而減小了周圍環境的污染及途徑路面的破壞。節省運力資源，充分利用舊路材料，減少了舊路面材料和新料雙重材料的運輸量。

（2）施工過程中不損壞路基

由于冷再生施工為一次性作業方式，再生機組在暴露的路基上只通過一次，所以與傳統施工方法相比機組對路面的損害較小。

（3）再生層的質量可以保證

現代化的專用再生設備，采用先進的電腦控制，可以準確實現對現場銑刨深度和速度的控制，以及各類添加劑計量的精確控制。此外，銑刨殼在拌和艙內高速旋轉，同時完成了銑刨與拌和，材料拌和均勻，減小了原路面材料的變異性。

（4）施工簡便、效率高

現代化的專用就地再生設備，具有較高的生產率，通過一次作業就能實現對老路的維修，施工組織簡便，對交通干擾小，而且特別適用于大交通量、不中斷交通施工的道路。

（5）節約工程造價

由于就地冷再生技術，在節約材料、減少運輸等方面的特點，使得其使用成本與傳統維修方法相比，造價明顯減少，是一種經濟型的道路維修工藝。

2.泡沫瀝青就地冷再生技術的缺點

（1）瀝青混凝土路面的就地冷再生需使用大型的專用機械，進行連續機械化施工，施工時機組長達50~100m，因此要具有能發揮就地冷再生足夠的工程規模，不適合用于小型維修工程，以及難以確保連續機械化施工的工程。

（2）要對實行就地冷再生路段進行舊路檢測，確定該路段是否符合瀝青路面就地冷再生的技術條件。檢測的主要內容包括：瀝青路面變形類（車轍、擁包、深陷）病害調查、路面抗滑性能調查、強度調查。對于老路面具有較多深層病害，而且就地冷再生處理不到的路段，一般不適合采用就地冷再生技術。

（3）就地冷再生層作為路面基層時，路面標高一般比舊路面提高5~10cm。

（4）對于老路結構比較復雜，材料變異性較大的路段，一般也不適合采用就地再生技術。

五、泡沫瀝青冷再生混合料配合比設計

1.合成級配設計

取有代表性的銑刨料樣品，進行篩分試驗，分析其級配組成；若銑刨料級配組成不能滿足泡沫瀝青混合料的級配范圍的要求，則需加入部分新料（石屑），將級配調入該級配范圍；將上面的泡沫瀝青混合料制件，進行試驗檢測，若各項指標符合要求，則經過綜合比較確定設計合成級配；若有的指標不符合要求，則要調整級配，直到符合要求。

2.瀝青發泡室內試驗

利用維特根WLB10型便攜式瀝青發泡設備，在室內對選用的瀝青在不同溫度、不同用水量條件下進行發泡試驗，測定泡沫瀝青的膨脹比和半衰期。經對這兩個指標進行綜合分析后，確定瀝青發泡的最佳溫度和最佳用水量。

3.配合比設計

采用重型擊實試驗確定合成級配的最佳含水量及最大干密度。該工程中再生混合料的最佳含水量為5.1%，最大干密度為2.163g/cm3；確定合成級配，原則是應盡量使合成級配滿足泡沫瀝青混合料級配范圍的要求，特別是0.075mm的通過率應保證在6％以上。

4.最佳瀝青用量的確定：

（1）根據試驗確定的混合料最佳含水量，對合成級配加入適量的水，并加入4～5種不同的泡沫瀝青用量，分別進行混合料的拌和，再以馬歇爾擊實儀雙面擊實75次成型試件；試件成型后于室溫下放置24h，而后放入40℃恒溫鼓風干燥箱養生72h。

（2）將試件分為兩組，一組放置在空氣中24h，同時另一組放置于25±1℃的水浴中保溫24h，再按照現行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》規定的方法測定試件干、濕狀態下的劈裂強度，并計算相應的殘留劈裂強度比。

（3）根據干、濕劈裂強度及殘留劈裂強度比，經綜合分析確定最佳泡沫瀝青用量。

5.混合料的性能驗證試驗

根據上述配合比及最佳瀝青含量成型試件，進行以下性能試驗：高溫抗變形性能（車轍試驗）、抗水損害性能（凍融劈裂、浸水馬歇爾）、低溫抗裂性能，以及抗疲勞性能，以評價泡沫瀝青冷再生混合料與路用相關的性能。

結束語

泡沫瀝青冷再生技術對于瀝青路面施工的改善具有重要意義。近年來，人們對于泡沫瀝青冷再生技術的關注度也越來越高。隨著研究的進一步深化，泡沫瀝青冷再生技術將會發揮更大的作用，讓我們拭目以待。

參考文獻

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