泡沫瀝青冷再生技術(shù)在G328路面修復(fù)工程中的應(yīng)用

毛隆權(quán)

（淮南市公路管理局，安徽淮南 232001）

0 引言

隨著我國生產(chǎn)總量的不斷上升，民眾車輛保有量的不斷上漲，道路車輛出現(xiàn)超載量大、超載重的百分比逐年增加，傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面飽受考驗。而新技術(shù)泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用為道路養(yǎng)護、改造提供了極大效益，其不僅降低了道路養(yǎng)護成本，而且對生態(tài)環(huán)境也有相當(dāng)大的好處，值得推廣［1］。

1 瀝青發(fā)泡效果評價指標(biāo)與最佳發(fā)泡條件

泡沫瀝青又稱之為膨發(fā)瀝青，熱瀝青中注入一定的常溫水而成，并在短時間內(nèi)，在瀝青氣泡破裂后，產(chǎn)生大量的瀝青材料。泡沫瀝青和骨料混合時，各個分散的瀝青泡沫化作小個體在細骨料表面形成數(shù)以萬計的微細顆粒狀，使得大量的瀝青黏性的填充料在經(jīng)過混合壓縮后填充至材料的空隙中，形成的混合料類似砂漿，并達到穩(wěn)定。泡沫瀝青是由礦物質(zhì)粉體，幾乎完全分散的瀝青顆粒與瀝青膠料和粗骨料“焊接”而成的礦物質(zhì)粉體組成的路面［2］。

在瀝青起泡過程中，膨脹率和半衰期是兩個的控制參數(shù)。膨發(fā)到最大體積，泡沫完全消失時，指的是瀝青海綿的體積比；半衰期是指泡沫瀝青從最大體積下降到最大體積所需時間的一半。一般情況下，泡沫的瀝青膨脹率應(yīng)大于10，但半衰期應(yīng)大于8 s。混合料中瀝青體膨脹的倍數(shù)越大，結(jié)構(gòu)的可行性越好，最終物化的分散性均勻性越大，泡沫瀝青越多。半衰期是指瀝青發(fā)泡狀態(tài)達到最大體積的時刻至泡沫消散至最大體積的一半時所需的時間。半衰期較長，瀝青泡沫在結(jié)構(gòu)上慢慢弱化，長于能提供有效的攪拌時間。因此，要想制造出半衰期長的泡沫狀泡沫瀝青，需要選擇膨脹率大。這就是實驗的最終目的，在噴漿室中繼續(xù)進行，即在使用瀝青時力爭獲得最佳的發(fā)泡條件［3］。

除此之外，影響發(fā)泡效果的主要因素為發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量。為確定最佳發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量，設(shè)計試驗方案如下：分別設(shè)定溫度為155℃，160℃，165℃，發(fā)泡用水量為1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，通過每組試驗膨脹率與半衰期來最終確定最佳發(fā)泡溫度與發(fā)泡用水量。具體數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。

表1 三種存儲方式的比較

對瀝青溫度在155℃的發(fā)泡性能分析，發(fā)現(xiàn)該溫度下的最佳發(fā)泡用水量為2.5%，對應(yīng)的膨脹率為13，半衰期為12 s；對瀝青溫度在160℃的發(fā)泡性能分析，發(fā)現(xiàn)該溫度下的最佳發(fā)泡用水量為2.4%，對應(yīng)的膨脹率為16，半衰期為12 s；165℃的發(fā)泡性能分析，發(fā)現(xiàn)該溫度下的最佳發(fā)泡用水量為2.3%，對應(yīng)的膨脹率為13，半衰期為11 s，選擇膨脹率與半衰期相加數(shù)值最大的160℃作為最佳發(fā)泡溫度（見圖1，表2）。

圖1 160℃下最佳發(fā)泡條件

表2 瀝青最佳發(fā)泡條件

2 泡沫瀝青冷再生瀝青混合料的配合比設(shè)計

2.1 舊瀝青混合料和級配

根據(jù)泡沫瀝青冷再生混合料應(yīng)用的道路交通荷載情況和使用的層位，選用表3的級配范圍，并依據(jù)此級配范圍，結(jié)合RAP的級配，（RAP中含部分水泥穩(wěn)定碎石），選擇0～5 mm粒徑的石屑和10～25 mm粒徑的碎石，調(diào)整不同的添加比例進行試配，確定三組材料組成為：1.5%水泥+5%碎石+95%RAP［4］。具體級配結(jié)果如表3所示。

2.2 最佳含水率確定

按照已設(shè)計的級配曲線，按各檔集料用量摻配，然后以0.5%間隔變化形成5種含水量：6.5%，7.0%，7.5%，8.0%，8.5%。對合成集料（含水泥、不含瀝青）進行擊實試驗，確定集料最大干密度和最佳含水量。泡沫瀝青冷再生混合料的最佳拌和用水量取合成集料最佳含水量的80%，具體試驗和計算結(jié)果如表4 所示［5］。

2.3 預(yù)估泡沫瀝青用量

根據(jù)泡沫瀝青冷再生混合料的合成級配范圍和合成混合料中原瀝青含量，預(yù)估各方案泡沫瀝青用量為2.3%。

表3 泡沫瀝青冷再生級配摻配比例

表4 冷再生混合料擊實數(shù)據(jù)

2.4 配合比設(shè)計結(jié)論

通過室內(nèi)試驗，推薦泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計方案如表5所示。

3 泡沫瀝青冷再生混合料施工工藝

G328啟老線壽縣段是準(zhǔn)南市公路網(wǎng)中提供的一條東西向交通重要通道，也是淮南市與壽縣之間一條重要的連接線，交通流量大，部分路段路面出現(xiàn)病害，亟待保養(yǎng)。為循環(huán)再用廢舊瀝青混合料，走環(huán)境友好和資源節(jié)約型交通發(fā)展之路，本項目采用就地冷再生技術(shù)進行路面修復(fù)。原路面結(jié)構(gòu)層為：9 cm瀝青面層-20 cm級配碎石-19 cm水泥穩(wěn)定基層-路基；改造后路面結(jié)構(gòu)層：5 cmAC-13C面層-10cm泡沫瀝青冷再生層-20 cm級配碎石-19 cm水泥穩(wěn)定基層-路基，表現(xiàn)厚實，穩(wěn)定。

表5 泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計推薦方案

本案應(yīng)用維特根3800CR冷再生裝置同時加入泡沫瀝青切碎的舊瀝青，并進行再生，經(jīng)過卷揚設(shè)備傳送攤鋪，通過冷再生裝置完成再生的泡沫瀝青就地施工作業(yè)。

3.1 集料撒布

碎石采用撒布車撒布的方法，按配合比根據(jù)用量計算好每平方米撒布量。將水泥均勻撒布在老路表面，按配合比結(jié)果5%的碎石摻量根據(jù)用量計算好每平方米撒布量，將碎石均勻撒布在老路表面。

3.2 水泥撒布

碎石撒布完成后，水泥采用撒布車撒布的方法，依據(jù)配合比設(shè)計結(jié)果，按1.5%的水泥摻量根據(jù)用量計算好每平方米撒布量。將水泥均勻撒布在老路表面。水泥撒布一旦完成，除了再生機（包括附屬設(shè)備）以外其他車輛一律不得進入施工區(qū)域。

3.3 再生設(shè)備銑刨拌合

為保證施工過程中瀝青溫度，施工過程中引入了瀝青加溫移動罐對現(xiàn)場瀝青進行加熱保溫，以保證瀝青發(fā)泡效果。

待水泥和集料撒布完后對未銑刨路面及上面的銑刨料進行泡沫瀝青冷再生施工。3800CR再生機銑刨和拌和轉(zhuǎn)子同步運行，3800CR再生機通過推行杠推動前面的瀝青罐車，一次性可以再生3.8 m。采用下切施工法，提高銑刨材料顆粒的適用度，防止切除過大塊的材料。在再生時即使有較大的顆粒，強勁的拌和轉(zhuǎn)子也會把大顆粒碰到后擋板而破碎；通過微處理器保證瀝青黏結(jié)劑和水配料的精確計量，同時事先撒布的水泥也被混入攪拌。由此被生成的混合料通過輸送帶輸送至攤鋪機處直接進行半幅攤鋪。檢測距離為每隔200 m作一個記錄，作業(yè)周期內(nèi)更快地保持一定的生產(chǎn)效率的提高和良好的再生效果。根據(jù)運行速度和生命周期及回收材料的情況，適宜的情況下，應(yīng)不低于3～8 m/min作業(yè)速度。

3.4 攤鋪

泡沫瀝青再生混合料的攤鋪和水泥穩(wěn)定碎石混合料的攤鋪基本相同，采用攤鋪機攤鋪，熨平板不需要加熱。本次施工采用一臺福格勒攤鋪機進行半幅攤鋪，攤鋪寬度設(shè)定4.5 m，攤鋪速度控制在2～4 m/min，松鋪系數(shù)約1.4。攤鋪前，混合料通過再生機打入攤鋪機進行攤鋪，現(xiàn)場攤鋪機采用內(nèi)側(cè)走雪橇，外側(cè)架平衡梁的方式進行找平攤鋪。攤鋪機攤鋪過程中勻速平穩(wěn)連續(xù)作業(yè)，基本做到了緩慢、均勻和不間斷地攤鋪。

3.5 碾壓

采用的碾壓方案：現(xiàn)場指派專人指揮初壓、復(fù)壓，碾壓時無混合料推移現(xiàn)象。現(xiàn)場有專人指揮初壓、復(fù)壓，碾壓時無混合料推移現(xiàn)象。

3.6 開放交通

泡沫瀝青冷再生層碾壓完成后即可開放交通，但應(yīng)該避免重載車輛在路面急剎車及調(diào)頭。

4 結(jié)語

G328啟老線采用高性能泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)進行養(yǎng)護維修。施工后，各項路用性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求，證明就地冷再生技術(shù)在市道路養(yǎng)護中的應(yīng)用是成功的。就地冷再生的成功應(yīng)用也必將推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟效益與社會效益的蓬勃發(fā)展。