廠拌泡沫瀝青冷再生混合料的影響因素研究

李逢源

(山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000)

0 引 言

2018年以前，泡沫瀝青技術一直被外國廠商完全壟斷，沒有走國產化發展之路，高昂的設備成本投入嚴重損害了應用單位的積極性，阻礙了該技術在我國的普及推廣。隨著我國大量公路進入大修期，瀝青路面冷再生領域作為國家政策大力推行，這樣必須打破泡沫瀝青技術被國外廠家壟斷的現狀，實現泡沫瀝青技術的進口產品替代。2019年以來，我國開始采用在水穩拌合站加裝泡沫瀝青功能模塊的技術路線，實現了泡沫瀝青技術的國產化。近年來公路行業逐漸開展了泡沫瀝青冷再生的研究與應用。

1 泡沫瀝青廠拌冷再生技術優勢

冷再生技術屬于冷拌冷鋪技術，相比較熱拌瀝青混合料而言，冷再生混合料不耐水，所以在傳統路面設計上都會盡量將冷再生層放在路面結構底部，冷再生層上面再加鋪很厚的瀝青層。實踐證明，這種設計方法不僅造成資源浪費，而且因為用于保護冷再生層的上部瀝青路面的滲水系數并不為零，所以并不能從根本上保證冷再生層不會發生水損壞。這也是很多冷再生路面發生早期破壞的主要原因。泡沫瀝青廠拌冷再生強化技術是由創新技術手段解決冷再生路面成本偏高、不耐水的缺點，強化提升冷再生層的性能和耐久性，泡沫瀝青路面冷再生是解決傳統瀝青路面冷再生固有缺陷的專門成套技術，該體系通過優化材料設計和施工工藝技術提高冷再生混合料的強度和耐水性，達到降低施工綜合成本、提高施工效率的目的。

2 泡沫瀝青廠拌冷再生的影響因素研究

3.1 泡沫瀝青160 ℃發泡、170 ℃發泡試驗

圖1 瀝青160 ℃發泡試驗結果

圖2 瀝青170 ℃發泡試驗結果

通過圖1、圖2分析如下。

(1)在不同的用水量和溫度條件下進行瀝青發泡特性試驗，以適宜的半衰期組合和膨脹率選定發泡條件，保證瀝青的發泡效果。

(2)根據泡沫瀝青冷再生混合料的級配要求進行礦質混合料級配組成的合理設計。

(3)陜西公路局公路研究所舒森認為含水量對泡沫瀝青混合料性能影響很大，可以采用間接拉伸試驗去確定泡沫瀝青冷再生混合料的最優瀝青用量。

3.2 泡沫瀝青冷再生混合料的影響因素

(1)首先對不同來源的舊瀝青銑刨料進行化學、物理性質分析，針對性地確定再生方案。對舊瀝青料進行抽提分級，分析了銑刨料的組成結構、相關參數及瀝青老化之原理。通過對乳化瀝青混合料的工作性能和膠結原理分析，從乳化劑結構、形成原理等方面分析了水泥——乳化瀝青再生混合料強度的形成原理。分析銑刨料組成結構、參數與瀝青老化機理研究用于再生的舊料中的含水率、瀝青含量對冷再生混合料強度的影響不可忽視。成志強認為混合料中瀝青老化最直接的表現是變硬、變脆，容易開裂和松散。鑒于此，必須對回收瀝青材料進行分析評價，根據不同路段舊料的組成和性質特點，針對性地指定乳瀝青再生方案。

(2)乳化瀝青冷再生混合料性能提升技術通過添加外加劑、再生劑提升乳化瀝青與集料的裹附性，瀝青混合料的水穩定性以及其他性能得到改善，瀝青路面舊料、集料、水、水泥、水溶性納米活性高分子聚合物的結合效果。通過加入輕質組分、水溶性納米活性高分子聚合物等方式，研制出一種針對性的乳化再生劑來提高再生瀝青的性能。吳順瑜認為水溶性納米活性高分子聚合物的加入，還可以同時解決破乳速度、裹附性、抗疲勞性等問題。

(3)瀝青路面舊料的分級對乳化瀝青冷再生混合料的影響為了保證瀝青路面舊料材料應用時的穩定性，現行規范中規定將瀝青路面舊料分為兩個規格，通過研究瀝青路面舊料的分級對乳化瀝青冷再生混合料的影響。

(4)影響乳化瀝青冷再生混合料的因素研究基于乳化瀝青冷再生混合料的力學性能、收縮性能、疲勞性能等，分析水泥、瀝青含量、加水量等對混合料性能的影響，設計方案選擇、確定膠凝用量、確定最佳乳化瀝青用量以及最佳含水率。研究時考慮不同成型方法對冷再生混合料性能的影響。

3.3 泡沫瀝青廠拌冷再生技術的應用

(1)與級配碎石基層聯合應用。級配碎石基層路面結構性能分析表明：位于泡沫瀝青冷再生結構層之下的級配碎石具有優良的疏水能力，可減少路面滲水、層間水對泡沫瀝青再生混合料的侵害，大大緩解泡沫冷再生混合料的穩定性。級配碎石石結構層強大的應力舒緩能力，可大大減少路面結構的聚縫率。

(2)泡沫瀝青廠拌冷再生設備改裝設計與功能開發:通過局部優化、改造水穩拌和站結構、加裝瀝青發泡功能模塊，開發低成本、高性能的廠拌泡沫瀝青冷再生混合料生產裝置。

4 泡沫瀝青廠拌冷再生混合料的技術指標及質量控制要求

具體包括:高溫性能、水穩定性、劈裂強度、疲勞耐久生能、收縮試驗等，詳見表1、表2。

表1 泡沫瀝青(設計)廠拌冷再生混合料技術指標及技術要求

表2 泡沫瀝青(施工)廠拌冷再生質量控制檢查要求、頻度和項目

5 結束語

相比傳統冷再生技術，泡沫瀝青路面劈裂強度、抗疲勞度更高，抗滲透性能優越，路面使用壽命更長，泡沫瀝青廠拌冷再生技術比乳化瀝青冷再生更具有優勢。通過施工可以總結泡沫瀝青廠拌冷再生的技術要求及施工條件，提出配套的泡沫瀝青冷再生設備構成，包括現場機械與場地設備，為冷再生泡沫瀝青廠拌技術在路面工程中的應用提供依據。