道路泡沫沥青冷再生技术在山西省的应用

霍 俊

（山西省交通规划勘察设计院路博公司，山西 太原 030006）

随着道路基础设施建设和道路通车里程的不断扩大，旧路维修改造的规模也迅速增加，道路将由原来建设为主的发展阶段逐步转变为建养并举的发展阶段，将形成建设、维修、重建和升级改造的任务格局。

道路工程既是民生工程，也是资源、能源消耗大户。一方面，道路工程建设消耗的大量沥青、砂石材料是不可再生资源，日益短缺。另一方面，道路维修和改造会产生大量废旧材料。以山西省为例，按照5年到10年的大修周期测算，全省每年高速公路大中修规模将超过新建公路通车规模，每年将产生废旧混合料200多万m3；全省13万km的普通公路网每年产生废旧混合料的数量将超过400万m3。

交通运输部《“十二五”公路养护管理发展纲要》提出到“十二五”末全国公路国省干线、高速公路废旧沥青路面材料循环利用率分别达到40%、70%和90%的目标。要实现这一目标就必须研究推广废旧材料的再生利用技术。其中，泡沫沥青冷再生、乳化沥青冷再生技术是能耗最低、最环保、消化废旧路面材料比例最高的沥青路面再生方式，是目前我国沥青路面再生的主流技术之一。2011年在道路上应用泡沫沥青冷再生技术，已取得成效。从路用效果看，该技术应用非常成功，其可靠性、经济性、实用性以及节能降耗效果得到了验证。现选取有代表性的某道路为例重点介绍。

1 项目概况

某道路全长1 926m，道路规划红线宽40m，为16m机动车道+（2.0m宽分隔带+5.5m宽非机动车道+4.5m宽路侧带）×2。原路面结构为1～1.5cm细粒式沥青混凝土+3～8.5cm沥青灌入式碎石+14～22cm水泥稳定碎石或矿渣+12～18cm砂石。

2 路况调查

路面龟网裂严重，坑槽、沉陷、拥包、磋板等病害多达6种，路面变形严重。钻芯取样结果显示，基层水稳松散，无法提取完整芯样，表明基层强度不足。经调查，机动车道路面破损率为72.3%。根据以上分析得出：路面的PCI＜70，RQI＜70，且道路结构强度不足，路面抗滑性能指标BRN＜70、SFC＜33.5，均为次差等路。

3 结构设计

路面设计在满足项目区域交通量和使用功能的前提下，根据太原的气候、水文、地质等自然条件和交通情况，在设计年限内具有足够的承载力、耐久性、舒适性、安全性的要求，根据《城镇道路养护规范》（JTG F41—2008），结合太原市在该地区老路改造路面设计经验及施工要求，本着因地制宜、合理选材、方便施工、旧料循环利用、节能环保、节约投资的原则，遵循道路工程新技术的发展方向，进行路面综合设计，选择经济合理、技术先进并适合该地区情况的路面结构方案（如图1所示）。

图1 再生设计结构

4 配合比设计

4.1 基层厂拌泡沫沥青再生配合比设计

4.1.1 原材料性能检验与级配设计

为了得到与正式施工时大致相同的代表性铣刨材料，特选用专门的铣刨设备，按要求从行车道不同位置取样，通过自然晾晒使其干燥，再筛分。由于铣刨料中粗集料偏多，根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41—2008）的级配范围要求，混合材料采用中粒式级配，故在级配设计中加入了部分砂当量满足要求的0～3mm细集料，同时也加入了1.5%的普通硅酸盐水泥（32.5#），掺加比例及合成级配如表1所示。

表1 合成级配表

泡沫沥青稳定材料对级配有特定的要求，尤其是对细集料数量。因其与冷材料进行拌合的过程中，沥青只对细集料产生裹附，所以足够的细集料能够保证泡沫沥青均匀分散。

4.1.2 沥青发泡试验

泡沫沥青冷再生技术的关键就是要使沥青产生较好的发泡效果，从而使其更好地发挥作用。SK90#沥青的发泡特性见表2。

表2 SK90#沥青发泡特性

通过在150℃、160℃的温度下，每种温度选择四种不同用水量，用膨胀率和半衰期作为评价指标，确定该沥青最佳的发泡温度和发泡用水量。试验表明，膨胀率越大，拌制的泡沫混合料质量越好。半衰期越长，说明泡沫越不容易衰减，可以与泡沫有较长时间的接触与拌合，以提高泡沫沥青的质量。根据试验结果，最终确定本项目SK90#沥青最佳发泡条件为：发泡温度150℃，发泡用水量2%。

4.1.3 重型击实试验结果（见表3）

表3 泡沫沥青再生混合料重型击实试验结果

4.1.4 强度试验结果（见表4）

表4 不同泡沫沥青用量下混合料的劈裂强度

最佳泡沫沥青用量是通过干湿劈裂强度并结合施工经验加以确定。泡沫沥青发泡及混合料的拌合采用专用设备进行，试件成形采用马歇尔击实方法。为了使室内试验尽可能与实际施工一致，使试验更好地指导生产，试件养生方法与常规沥青混合料养生方法一致。然后做15℃时的干湿劈裂强度试验。根据试验数据得知，泡沫沥青用量为3%时，各项评价指标均达要求。故最佳泡沫沥青用量确定为3%，考虑到施工质量方面的要求，允许波动±0.2%。

4.1.5 配合比设计结果（见表5）

表5 泡沫沥青冷再生混合料配合比方案

5 施工工艺及质量控制

5.1 路面铣刨

首先对沥青面层和水稳基层进行分层铣刨，采用维特根W1900和W2000两台铣刨机，铣刨过程中注意铣刨深度和速度，连续检测，铣刨深度能够根据路面结构层厚度进行调整，铣刨速度均匀，材料级配基本稳定。

5.2 泡沫沥青冷再生混合料拌合

对铣刨后的沥青面层材料进行泡沫沥青厂拌冷再生，根据目标配合比，通过试拌确定实际生产配合比，实际生产过程中，随时观测拌合是否均匀，一旦发现沥青出现条状或结块现象，必须立即停止生产，查明原因。每个工作班结束后应统计材料用量和再生混合料拌合量，计算水泥、沥青及添加新材料的用量，与设计值对比，评定其是否符合要求。再生材料拌合完成后，尽快运输至现场进行摊铺和压实。

5.3 摊铺和碾压

摊铺和碾压应符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034—2000）中的要求。

5.4 泡沫沥青混合料养生

泡沫沥青混合料再生层养生的主要目的是将再生层内的水分进行必要的蒸发。应保证在泡沫沥青混合料再生层上加铺封层前，其含水量低于拌合时含水量的40%以下。天气晴好时，封闭交通自然养生2d，然后开放交通7～10d，最后加铺封层和沥青面层。气温较低或遇阴雨天气，封闭养生时间可适当延长。

5.5 泡沫再生混合料质量监控评价

泡沫再生混合料施工期间，每天要提取样品进行相关试验检测，包括混合料的含水量、马歇尔试件稳定度、劈裂强度和水稳性等试验。经检验，混合料的各项技术指标均满足设计要求（见表6），合格率为100%。

表6 泡沫沥青冷再生混合料性能指标要求

5.6 泡沫沥青再生层质量监控评价

泡沫沥青再生层完工后，按照要求进行各项试验检测，检测结果均满足检验验收标准。此外，在完工后第三天就可以取出完整芯样。泡沫沥青冷再生施工结束一周后对表面进行弯沉测试，目的在于评价冷再生层表面的初期结构承载能力。弯沉值测定按照《公路路基路面现场测试规程》（JTJ 059—95）中规定的方法进行。根据检测结果，泡沫沥青再生层弯沉平均值为31.44（0.01mm），均方差为0.91，保证率系数为1.645，弯沉代表值为42.81（0.01mm），小于设计容许弯沉48（0.01mm）。

6 结语

沥青路面冷再生在我国的应用开始不久，还是一项新技术，技术复杂，难度较大。《公路沥青路面再生技术规范》（JTJ F41—2008）作为一个服务全国的技术规范，在满足普遍性要求的同时，对山西省的针对性不够，存在部分指标和方法不能很好地指导山西省沥青路面冷再生的实际情况。因此，急需广大工程技术人员在实际工作中，充分总结积累冷再生混合料设计、材料技术要求、试验方法和施工工艺、检验标准等经验，为道路维修产生的废旧路面材料循环利用与道路建设和养护，充分发挥旧路面材料的 “剩余价值”，保护生态环境，减少资源浪费形成符合循环经济模式的产业链做出贡献。

［1］JTG F41—2008，公路沥青路面再生技术规范［S］.

［2］拾方治，马卫民.沥青路面再生技术手册［M］.北京：人民交通出版社，2006.