泡沫瀝青現(xiàn)場冷再生混合料設計與工程應用

李鵬發(fā)

摘 要：泡沫瀝青冷再生混合料能充分利用舊有路面材料，節(jié)省成本且有節(jié)能、降耗、環(huán)保等多重優(yōu)點。基于此，結(jié)合廣東省佛山官西線某公路段，在研究泡沫瀝青性能的基礎上，進行泡沫瀝青現(xiàn)場冷再生混合料配合比設計，現(xiàn)場冷再生試驗段施工和現(xiàn)場質(zhì)量控制結(jié)果表明，本次試驗段取得了良好的工程效果，可為以后類似工程的應用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：泡沫瀝青 現(xiàn)場冷再生 級配設計 RAP料

在交通荷載與環(huán)境共同作用下，瀝青路面使用一定年限后會產(chǎn)生各種類型及不同程度的病害，需對瀝青路面進行維修養(yǎng)護。瀝青路面維修方案需充分考慮現(xiàn)狀舊路情況和設計要求等因素，傳統(tǒng)的維修方案因其自身的局限性會給后續(xù)處理工作以及環(huán)境帶來負面影響。近十多年來，各國都在研究并發(fā)展瀝青路面再生技術(shù)，利用現(xiàn)有瀝青路面廢料，具有減少由于開采資源而引起的環(huán)境破壞、節(jié)能環(huán)保和減輕施工對交通的延誤影響等優(yōu)勢。

瀝青路面再生技術(shù)是將現(xiàn)狀破損的瀝青路面銑刨、翻挖、回收和破碎，根據(jù)篩分結(jié)果對RAP料性能進行分析并摻入一定比例的瀝青、集料和外摻劑等，經(jīng)過拌合、攤鋪和碾壓等瀝青路面施工工藝，形成滿足設計和瀝青路面路用性能要求的整套路面維修技術(shù)。目前路面大修工程常用的再生方案有現(xiàn)場冷再生、廠拌冷再生、現(xiàn)場熱再生和廠拌熱再生等。泡沫瀝青冷再生技術(shù)是利用瀝青發(fā)泡技術(shù)，將銑刨廢棄的舊RAP料重新利用，形成具有滿足路用性能技術(shù)指標的路面施工技術(shù)。泡沫瀝青冷再生技術(shù)具有節(jié)能、降耗、環(huán)保等多重特色，促進舊路面材料的循環(huán)利用，符合綠色養(yǎng)護技術(shù)發(fā)展方向。傳統(tǒng)路面維修會產(chǎn)生大量的廢棄材料，造成大量的資源浪費，進行泡沫瀝青冷再生技術(shù)的研究和推廣應用具有重要的工程意義。

本文以廣東省佛山官西線K38+100～K39+100段瀝青路面冷再生試驗段為依托，在分析舊RAP料和泡沫瀝青性能的基礎上，進行泡沫瀝青現(xiàn)場冷再生混合料配合比設計，研究泡沫瀝青冷再生技術(shù)在公路大修中的應用，為以后類似工程的應用提供借鑒。

1.舊路技術(shù)狀況評價

泡沫瀝青冷再生試驗路段位于官西線K38+100～K39+100段，路線全長1.0km。公路等級為二級公路，設計速度60km/h，雙向4車道。根據(jù)官西線近3年交通量資料計算設計年限內(nèi)累計當量軸次，以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標1.75×107，以半剛性層拉應力為指標1.95×107。現(xiàn)狀舊路技術(shù)指標如表1所示：

根據(jù)路面調(diào)查結(jié)果和表1所示舊路技術(shù)指標，現(xiàn)狀路況如下：

（1）PCI檢測結(jié)果表明，左幅有400m屬于中等路況，200m屬于次等路況，400m屬于較差路況，右幅基本全為中等路況。

（2）部分左幅基層芯樣出現(xiàn)松散現(xiàn)象，左幅基層的強度較差，面層和基層的厚度偏薄，導致左幅的路況指數(shù)低于右幅。

2.泡沫瀝青冷再生設計思路

泡沫瀝青是將一定量的水通過特定的設備注入熱瀝青，瀝青的體積會發(fā)生膨脹并形成大量的瀝青泡沫，摻入集料后瀝青泡沫與集料接觸，瀝青泡沫在很短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為巨量的“小顆粒”附著于集料的表面，形成表面粘有大量泡沫瀝青的填縫料，然后通過強制拌和并壓實，使泡沫瀝青混合料達到穩(wěn)定的狀態(tài)。泡沫瀝青再生設計主要內(nèi)容包括：確定瀝青的最佳發(fā)泡條件、冷再生混合料級配組成方案、最佳拌合用水量與設計泡沫瀝青用量。

3.泡沫瀝青冷再生混合料設計

3.1泡沫瀝青最佳發(fā)泡條件

本次試驗基質(zhì)瀝青選擇中海70#瀝青，在25℃左右的室溫對基質(zhì)瀝青進行發(fā)泡試驗，瀝青發(fā)泡溫度分別為150℃、160℃和170℃共3種，各溫度瀝青發(fā)泡用水量分別為1.5%、2.0%、2.5%和3.0%（相對于瀝青的質(zhì)量分數(shù)），測量的主要技術(shù)指標為膨脹率和半衰期。各試驗均反復進行3次，求其平均值以確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性。經(jīng)試驗研究推薦加水量為2.0%，瀝青的加熱溫度要求160℃，膨脹率為10倍，半衰期為10s。

3.2泡沫瀝青混合料設計

集料級配是決定混合料路用性能重要因素，舊路銑刨的速度對RAP料的級配有重要影響。根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)論，銑刨速度一般控制為在6～8m/min。將RAP材料級配與合適泡沫瀝青混合料級配范圍比較可知RAP材料稍微偏細，因此可考慮加入部分粗集料。根據(jù)其設計流程，得到泡沫瀝青混合料級配設計參數(shù)為：RAP料60%，0～5mm石屑摻量10%，4.75～26.5mm碎石摻量30%，水泥摻量1.5%。通過制作試件進行試驗，得到15℃干劈裂強度為0.5MPa，15℃濕劈裂強度為0.39MPa，20℃無側(cè)限抗壓強度為3.03MPa。RAP料級配與泡沫瀝青混合料設計級配見表2。

4.現(xiàn)場施工與質(zhì)量評價

再生層的質(zhì)量有賴于合理的施工計劃，正確的施工工藝，合適的穩(wěn)定劑和用量，以及對穩(wěn)定材料的攤鋪、壓實和表面處理。現(xiàn)場施工主要控制參數(shù)為：再生機運行路線及重疊寬度的檢查與控制、再生深度的測定、泡沫瀝青的質(zhì)量符合要求及添加量核對、再生料的濕度狀況、冷再生機的行走速度要嚴格控制，新骨料撒布均勻性等，確保再生混合料拌合均勻。

評價泡沫瀝青冷再生施工質(zhì)量的主要技術(shù)指標包括：壓實度、強度、平整度、路面寬度、結(jié)構(gòu)層厚度、縱斷高程和橫坡等，冷再生工程實施中的質(zhì)量控制主要檢測指標為壓實度和7d無側(cè)限抗壓強度。經(jīng)檢測，7d無側(cè)限抗壓強度為1.8MPa，壓實度為99.3%，其它技術(shù)指標均符合規(guī)范要求。

5.結(jié)束語

泡沫瀝青冷再生技術(shù)在佛山官西線K38+100～K39+100段應用情況良好，通過工程總結(jié)，得出以下結(jié)論：

（1）級配具有較大的變異性是RAP料的固有性質(zhì)，泡沫瀝青混合料設計過程中應重點關(guān)注RAP的級配，必要時適量摻入不同粒徑的碎石，確保混合料級配能夠相互嵌擠形成密實的骨架結(jié)構(gòu)。

（2）銑刨機銑刨速度是控制RAP料級配的重要因素，應進行合理選定和嚴格控制。泡沫瀝青混合料設計階段RAP取料方式與現(xiàn)場施工時應保持高度一致，確保生產(chǎn)級配穩(wěn)定，加強對再生施工關(guān)鍵參數(shù)的控制是保證獲得較為均勻材料的重要途徑。

（3）泡沫瀝青冷再生混合料施工速度快，充分利用舊有路面材料，節(jié)省成本且有節(jié)能、降耗、環(huán)保等多重特色，對于促進綠色交通發(fā)展、實現(xiàn)交通運輸行業(yè)向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型跨越具有重要現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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