泡沫瀝青廠拌冷再生技術在深汕高速公路大修中的應用

彭霞

(廣東能達高等級公路維護有限公司， 廣東 廣州 510030)

泡沫瀝青廠拌冷再生是一種瀝青路面再生技術，它通過在銑刨回收的瀝青面層材料中摻入一定新集料、泡沫瀝青再生結合料、活性填料和水進行常溫拌合，按常溫瀝青砼的施工工藝重新攤鋪，形成路面基層或下面層。該技術不僅利用了原瀝青路面廢舊材料，減少了資源浪費，也降低了工程造價，是一種經濟、環保、可靠的瀝青路面養護維修技術，具有廣闊的應用前景。該文介紹該技術在深汕(深圳—汕頭)高速公路大修中的應用情況。

1 項目概況

深汕高速公路東段(G15汕頭至汕尾段)于1996年建成通車，于2005年進行大修，2006年大修工程竣工通車。近年的路面調查數據顯示，深汕高速公路東段田心—東港段整體狀況較差，局部路段破損較嚴重，主要表現為大面積的塊狀裂縫、龜裂及深度較大的坑槽，同時伴隨嚴重的水損害。為恢復路面使用性能，保證行車安全，對部分基層水損害較嚴重的路段進行專項維修處治。其路面結構變化見表1。

表1 深汕高速公路東段路面結構變化

2 原水泥板共振碎石化

2.1 共振破碎

將舊水泥砼路面碎化成緊密嵌鎖的礫石，礫石尺寸從頂部的砂粒大小變化到底部20 cm左右礫徑。根據彈性層狀體系理論，路基各層彈性模量上強下弱方可避免反射裂縫的產生。因此，該項目在攤鋪瀝青前將原水泥砼路面碎石化，使其由剛性基層轉化為柔性基層，避免產生反射裂縫。

在對水泥砼路面全面開展碎石化施工前，選擇1個試振區，開挖2個檢查坑(長1.2 m×寬1.2 m×水泥砼面層厚0.25 m)，通過試振確定碎石化施工參數。若發現檢查坑處碎石化層不滿足碎石化要求，則另開挖一處檢查坑進行檢查。若仍不滿足要求，說明試振區的施工參數不滿足要求，分析并調整施工參數后另覓一試振區試振直至滿足要求為止。該項目原水泥板碎石化后0～10 cm粒徑篩分結果見表2。

表2 碎石化層0～10 cm篩分結果

由表2可知：該項目碎石化層0～10 cm的篩分級配滿足規范要求，共振碎石化后粒徑基本符合表面層0～3 cm厚度處呈石屑狀、3～8 cm厚度處呈碎石狀、8 cm厚度以下部分為7.5～23 cm石塊的要求。

2.2 彎沉檢測

原水泥板碎石化后，采用高頻低幅振動鋼輪壓路機碾壓，碾壓完成后對頂面彎沉進行檢測，檢測結果見表3。

表3 彎沉檢測結果

按彎沉檢測結果計算得碎石化后頂面彎沉代表值為32.5 (0.01 mm)，符合彎沉值≤65 (0.01 mm)的要求。

3 泡沫瀝青混合料室內試驗研究

在高溫瀝青中加入少量水，瀝青產生微細膨脹，從而產生泡沫，此時瀝青的物理性質會暫時發生變化，黏度下降，可與粒料拌合均勻。泡沫瀝青發泡的好壞直接影響泡沫瀝青混合料的性能。JTJ F41—2008《公路瀝青路面再生技術規范》采用膨脹率和半衰期作為評價瀝青發泡效果的主要技術指標，要求膨脹率≥10、半衰期≥8 s。該項目采用某品牌70#基質瀝青，其25 ℃發泡試驗結果見表4。

表4 某品牌70#基質瀝青發泡試驗結果(25 ℃)

由表4可知：該70#基質瀝青的溫度為150～170 ℃時，泡沫瀝青的膨脹率為11～24，半衰期為8～14 s；溫度條件相同時，泡沫瀝青的膨脹率隨發泡用水量的增加而增加，半衰期隨發泡用水量的增加而減小；發泡用水量相同時，泡沫瀝青的膨脹率隨溫度增加而減少，半衰期隨溫度增加而增大。根據試驗結果，結合規范要求，確定表5所示瀝青最佳發泡條件。

表5 瀝青的最佳發泡條件

4 泡沫瀝青冷再生混合料配合比設計

4.1 目標配合比設計

試驗路采用的RAP料(砂當量大于50%)為原瀝青路面銑刨料，新集料采用某石場的石屑，其性能指標均滿足設計要求。目標配合比見表6。

表6 泡沫瀝青冷再生混合料目標配合比

4.2 目標配合比驗證

采用維特根KMA220設備進行拌合，拌合前對所用RAP料、石屑和水泥進行含水率檢測。石屑、RAP 料、水泥均采用目標配合比中的用量；拌合用水量根據RAP含水量及石屑含水量進行調整，實測拌合用水量為5.6%；瀝青發泡溫度和發泡用水量保持不變。對成型試件的相關指標進行檢測，結果見表7。對拌合后混合料進行測試，理論最大密度為2.363 g/cm3，含水率為5.27%。

表7 試件檢測結果

考慮到后續試驗路鋪筑及正式施工時氣溫及風速可能影響混合料中水分散失，從而影響施工過程中的壓實及強度形成，建議根據氣候、溫度和濕度等外界條件適當增加拌合水量，并在運輸時加以遮蓋，減少水分散失。

5 工程應用

5.1 試驗路鋪筑

采用維特根KMA200設備進行混合料拌合，拌合后混合料由自卸汽車運輸到施工路段。碾壓方案為1臺12 t雙鋼輪壓路機靜壓0.5遍+振壓1.5遍+1臺22 t單鋼輪振動壓路機強振3遍+弱振2遍+1臺雙鋼輪壓路機弱振2遍+2臺膠輪壓路機碾壓8遍，碾壓結束后檢測壓實度，不小于98%，滿足設計要求。碾壓完成后采用封閉交通自然養生的方式，養生時間為7 d。

5.2 試驗路觀測

隨著時間的發展，泡沫瀝青穩定基層的強度持續增長，可持續1年多。基層表面彎沉反映路面結構的承載能力，試驗段竣工4 d后測定冷再生基層頂面彎沉，結果見圖1。

圖1 試驗路底基層和冷再生底基層頂面彎沉檢測結果

由圖1可知：冷再生泡沫瀝青混合料攤鋪 4 d后的彎沉與原水泥砼路面碎石化后彎沉相比得到較大改善，再生泡沫瀝青混合料彎沉平均值為21.6 (0.01 mm)，代表值為27.7 (0.01 mm)<65 (0.01 mm)，符合規范要求。而且冷再生基層的強度會隨時間而增大。

6 結語

泡沫瀝青廠拌冷再生混合料可用于面層和水穩基層。通過泡沫瀝青穩定處理，可增強待穩定材料的強度、穩定性及耐久性等，與就地熱再生相比，可保證再生材料的質量，較好地控制路面標高，更重要的是將原路面銑刨可對下承層出現的病害進行及時處理，防止病害擴展。