泡沫瀝青在瀝青路面現場冷再生中的應用

張 賀 強， 張 世 宏

(中國水利水電第十工程局有限公司 一分局，四川 都江堰 611830)

1 工程概況

達州經濟開發區長田新區經開大道一期工程起點位于經濟開發區南外鎮蔡坪村六組，與已建七河路相交，止點位于經濟開發區斌郎鄉中峰村六組。路線全長3 218.733 m。標準路幅寬度為30 m，道路等級為城市主干路。設計速度為50 km/h，路面結構為瀝青混凝土。

在達州市經濟開發區市政管理委員會的大力支持下，泡沫瀝青冷再生技術在該次大修工程中得到充分利用，這是泡沫瀝青冷再生技術在達州市城市道路中的首次應用，為該技術在達州地區進一步推廣提供了更廣泛的技術支持。

針對經開大道一期工程的情況及泡沫瀝青冷再生技術的特點，為保證再生混合料的路用性能，提高瀝青路面回收舊料的利用率，采取了調整再生礦料級配、優選泡沫瀝青結合料、選用適宜的外摻劑及用量、優化瀝青混合料的材料設計等多項措施，從多角度、全方位提高再生瀝青混合料的各項路用性能和舊料的利用率：同時，控制再生瀝青混合料的生產工藝和施工工藝，配備專業化的施工沒備和施工隊伍，為泡沫瀝青冷再生技術提供了系統的配套技術支持，從而達到了使該技術充分利用的目的。

2 泡沫瀝青冷再生簡介

2.1 泡沫瀝青冷再生定義

泡沫瀝青冷再生技術是對回收瀝青路面材料和水泥穩定基層材料進行再生利用。不僅能夠充分發揮舊瀝青混合料的“剩余價值”，促進舊路面材料的循環利用，保護生態環境，減少資源浪費，同時，也將半剛性路面結構轉為半柔性結構，延長了道路瀝青的使用壽命。

泡沫瀝青又叫膨脹瀝青，是將一定的常溫水注入熱瀝青，使其發生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，經過很短的時間，瀝青泡沫破裂。當泡沫瀝青與集料接觸時，瀝青泡沫間化為數以萬計的“小顆粒”，散布于細集料的表面，形成黏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。

2.2 泡沫瀝青技術參數

目前，評價瀝青發泡效果的技術參數主要有膨脹率(expansion ratio)、半衰期(half-life)和發泡指數。

膨脹率是指在瀝青發泡狀態下測量的最大體積與未發泡狀態下的體積之比。為了使泡沫瀝青與翻騰的集料充分接觸，形成良好的裹覆作用，必須使瀝青有較大的膨脹率，膨脹率越大，拌制的泡沫混合料質量越好。

半衰期是指泡沫瀝青最大體積縮小到該體積一半所用的時間。該指標實際上描述了瀝青泡沫的穩定性。半衰期越長，說明泡沫越不容易衰減，可以與集料有較長時間的接觸與拌和，提高泡沫瀝青混合料的質量。

2.3 泡沫瀝青冷再生性能

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。膨脹率反映泡沫瀝青的粘度大小。半衰期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膨脹率盡量大，半衰期盡量長，而不能單獨采用一個指標來控制。

3 施工前的準備

3.1 RAP取樣分析與級配設計

為給混合料組成設計提供準確、可靠的試驗數據，依據《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG F41-2008)，可采用2200CR型再生機，對不同病害程度的路段分別進行了現場銑刨取樣，取樣槽的長度為3 m，深度為10 cm，從取樣槽中部均勻取樣，利用取樣槽觀察了路面結構層并量測了不同路段面層的厚度。然后，依據《公路工程集料試驗規程(JTJ058-2000)，對銑刨的RAP檢測了含水率、砂當量、塑性指數和級配(用干篩法)。

3.2 發泡試驗

在室溫20 ℃左右對90號瀝青進行了發泡試驗，選擇了150 ℃、160 ℃和170 ℃三種瀝青發泡溫度，每種溫度下發泡用水量分別取1%、1.5%、2%和3%(相對于瀝青質量，下同)，測定測其膨脹率與半衰期。繪制膨脹率與半衰期隨用水量的變化曲線圖，最終得出瀝青的最佳發泡溫度為160 ℃、發泡用水量為1.5%、膨脹率為16、半衰期為11。

3.3 確定最佳含水率

對5個不同含水量的銑刨料(或銑刨料、新碎石材料與水泥混合料)進行土工擊實試驗，通過土工擊實確定試件干密度(如某一試件的干密度與該批試件的平均干密度相差30 kg/m3以上，則將該試件剔除)，根據試件干密度——流體含量關系曲線，回歸分析得出最大干密度及其對應的最佳含水量(最佳流體含量作為后期試驗控制外加水量的控制指標)。

3.4 確定最佳泡沫瀝青用量

設計泡沫瀝青用量的確定步驟如下：準備在較低溫度條件下烘干的銑刨料樣品，按5個不同的泡沫瀝青用量，分別稱取7 500 g的銑刨料，在保持最佳流體含量不變的前提下，確定外加水用量，加入銑刨料與新集料的混合物中并拌合均勻。稱取足夠混合料以獲得63.5+1.5 mm的擊實高度(通常1 150 g)放入試模中，用插刀周邊插搗15次，中間10次，使表面整平成凸圓弧面，按馬歇爾試件的成型方法進行試件的成型(雙面各75次)。將裝有試件的試模在室溫條件下養生24小時，然后用脫模器脫模，將試件放在潔凈的平盤置于40 ℃的通風烘箱中養生72小時。養生后的試件分為兩組，一組直接浸泡于25 ℃水浴中24 h進行劈裂試驗，另一組放入25 ℃烘箱中保溫1小時進行劈裂試驗，確定試件的劈裂強度、劈裂強度比等。根據試驗結果綜合選擇最優泡沫瀝青用量作為泡沫瀝青設計用量。如各試驗結果不能滿足相關技術標準要求，則應考慮摻加水泥或增加水泥摻量，重復第4步試驗。

4 現場施工

4.1 試驗段

冷再生基層施工開工前，需先做鋪筑試驗路段，試鋪路段施工分為試拌和試鋪兩個階段，試驗段選在主線直線段，長度不小于200 m，從施工工藝、工程質量、施工管理、施工安全等各方面驗證施工配合比及施工方案的可行性，并為正常施工提供技術依據。具體工作是：(1)確定拌和方案；(2)確定攤鋪方案；(3)確定壓實方案；(4)檢測試驗路施工質量，不符合要求時應找出原因，采用糾正措施，重新鋪筑試驗段，直到滿足要求為止。

4.2 施工

4.2.1 封閉交通

4.2.2 清理原路面

(1)清除原道路表面的石頭、垃圾、雜草等雜物；(2)清除積水。

4.2.3 舊路面銑刨與銑刨料的堆放

(1)冷再生的第一步是在設計厚度下刨除現有的瀝青路面，銑刨速度控制在6～7 m/min。采用運輸車直接將銑刨料(rap)運輸運至拌和廠。

(2)rap材料的破碎、篩分和貯存 由于在rap自重和高溫的作用下，rap材料可重新粘結起來形成尺寸較大的顆粒，因此，rap料堆的高度不能太高，機械設備也不得在料堆上停留或行走。可協調好破碎篩分設備和拌和設備的生產速度，使rap料堆的高度減至最小(堆高不超過2 m)。為控制銑刨料的含水量，對銑刨料應加強覆蓋。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。(3)為增強下基層和冷再生基層混合料的粘結性能，在攤鋪冷再生基層混合料之前應對下基層表面進行處理。處理方式一般是在土基表面噴灑乳化瀝青，噴灑量一般為純瀝青用量0.2～0.3 kg/m2，然后碾壓密實。

4.2.4 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。要定時檢測泡沫瀝青的性能，包括泡沫瀝青的膨脹比和半衰期。冷廠拌的拌和樓通常不設置篩分板，因此rap和新鮮集料的用量就由冷料倉進料速度來控制。可在冷料輸送帶上取樣分析混合料級配來控制混合料的級配。拌和樓需有泡沫瀝青和水泥的精確計量裝置。

4.2.5 運輸

拌和后的成品料直接輸送到自卸車上運輸到現場進行攤鋪。(1)泡沫瀝青混合料采用干凈、有金屬底板的自卸汽車運輸，車槽內不得沾有有機物質，車輛底部及兩側均應清掃干凈。(2)車輛裝料分3次裝料，第一次靠車廂前部，第二次靠車廂后部，第三次靠車廂中部。(3)車輛的運輸能力應大于拌和能力和攤鋪能力，使攤鋪機連續均勻不間斷的進行鋪筑。(4)運料車應靠近離攤鋪機30 cm左右以空檔停車，由攤鋪機推動其前進。( 5)運料車應分兩次卸料，第一次卸料斗起升高度為總起升高度的一半，第二次將隨著攤鋪機的不斷前進和進行混合料攤鋪，配合攤鋪機逐漸其升料斗進行卸料。

5 結 語

泡沫瀝青冷再生技術適用范圍廣，施工受季節和氣候的影響小，壓實完后能立即開放交通，可減薄瀝青面層厚度，降低工程成本，是一項環保和可持續發展的筑路技術。冷再生技術的發展和應用，特別是泡沫瀝青混合料技術的應用頗具發展潛力，這方面的研究無論是對環保，還是對路面的使用性能都很有價值，值得推廣。