泡沫沥青在公路整修中的应用

罗碧荣

(贵州高速公路开发总公司)

1 沥青发泡的原理

沥青发泡的基本过程是当冷水滴与高温沥青(140℃以上)接触时，水转化成蒸汽，形成大量气泡，使沥青的体积发生膨胀，形成大量的沥青泡沫，经过很短的时间沥青泡沫破裂，在近1 min内沥青又恢复原状。整个过程仅仅是沥青暂时的物理变化，没有发生化学反应。Walt等人对泡沫沥青的机理进行了分析，指出泡沫沥青是一种水饱和沥青。

2 泡沫沥青混合料室内配合比设计

通过室内配合比试验表明，SK70#沥青的适宜发泡温度为165℃，发泡用水量为3.5%，配合比为RAP∶新集料∶水泥=80%∶18.5%∶1.5%，泡沫沥青的用量为2.5%、含水量为5.3%(泡沫沥青和水均为外掺)。所设计的冷再生混合料15℃浸水劈裂强度为0.66 MPa，强度满足JTG F41-2008规定的15℃ 劈裂强度不小于0.5 MPa强度指标。

3 泡沫沥青厂拌冷再生施工工艺

铣刨现有路面:冷再生的第一步是在设计厚度下刨除现有的沥青路面，铣刨时尽量不得混入水泥稳定碎石基层废料，然后将RAP材料运至拌和厂。RAP材料的破碎和贮存:RAP材料经破碎、筛分后，可达到生产所需的尺寸及级配，RAP材料在破碎后即可送至生产，也可以贮存起来以后使用。对于较小粒径的RAP材料，为了减少RAP材料中的含水量对冷再生混合料质量的影响，应将粒径较小的RAP材料采取覆盖的措施。RAP材料尽量按照“先到先用”的原则，一是保证RAP材料中的含水量稳定，二是防止混合料储存时间过长出现粘结。拌和:泡沫沥青的生产设备要有精确的计量装置，基质沥青的温度要控制在最佳发泡温度±10℃的范围之内。摊铺、通风、碾压:传统的摊铺机即可摊铺冷厂拌再生的混合料，以防止混合料中水分散失过快而影响混合料的和易性。

4 路面泡沫沥青就地冷再生设计

对公路路面大中修采用的泡沫沥青就地冷再生设计可参考相关规范、规程。如浙江省地方标准DB 33/T 715-2008《公路泡沫沥青冷再生路面设计与施工技术规程》。其中相关流程如下图:

依据初选材料组成的泡沫沥青用量设计值，重新拌和泡沫沥青冷再生混合料。并对其进行各项性能试验，各技术指标必须满足下表的要求。

混合料性能指标不能满足设计要求的，应通过调整材料组成和沥青用量等方法重新进行材料设计。

表1 混合料性能指标要求

图1 泡沫沥青冷再生混合料配合比设计流程图

5 路面泡沫沥青就地冷再生的应用

5.1 施工准备

泡沫沥青就地冷再生施工应采用专用的路面再生设备主要采用德国进口的维特根再生机1台、20T油罐车1台、平地机1台、单光轮振动压路机1台、宝马双光轮压路机1台、25T橡胶轮胎压路机1台、10T洒水车2台及石料洒布机、运输石料车辆等相关设备。施工前必须对各设备调试，保证各设备处于正常工作状态。再生机必须提前30 min开机预热，检测加热及发泡系统工作状况。对再生机的刀头情况严格检查，发现损坏立即更换。

5.2 材料撒布

再生前的路表面要清扫干净，保持路表层表面干净、平整。如基层有病害则先按照要求对基层病害进行处理，对病害处理完毕后后采用与原有路面结构相同的材料回填至原路面高程。后在施工段落上进行水泥和粗细集料等外掺材料的撒布工作，石屑和碎石宜采用撒布车进行撒布，无条件时也可以采取人工撒布，但人工撒布应事先在路面上用石灰粉打格，撒布时要保证厚度均匀。外掺材料按照每30～70 m2的面积进行总量控制。材料撒布完成后，除了再生机(包括附属设备)以外，其它车辆一律不需进入施工区域。施工作业长度一般以300 m左右为宜，尽量长些以减少横向接缝。

5.3 再生施工

病害处理和材料撒布完成后，将水车、沥青罐车、就地再生机连接成车队，开始对沥青面层进行铣刨，同时喷入泡沫沥青进行拌和，形成泡沫沥青混合料并初步整平。再生机的再生速度一般控制在6～8 m/min。为保证搭接平顺，第一刀再生与第二刀再生搭接重叠10～20 cm。两个工作面搭接重叠5～8 m。前一断面再生后预留5～8 m不碾压，在后续施工时加少量水泥重新拌和再生碾压。

6 质量控制

(1)泡沫沥青再生层施工前，应首先选取RAP检测含水率、砂当量、塑性指数和级配(用干筛法)，确定需要补充的各种集料用量。混合料级配设计时应特别关注0.075 mm通过率，确保充足的细料含量。然后，通过相关试验，确定再生混合料的最佳含水率、最大干密度和最佳泡沫沥青用量。泡沫沥青的用量一般控制在1.5%～3.5%之间。

(2)补充添加的各种集料按照由粗到细的顺序，依次摊铺、整平，并要打格控制用量，全部补充集料摊铺完成后，用压路机进行稳压，在拌合时再摊铺水泥。

(3)泡沫沥青冷再生必须添加一定剂量的水泥。水泥的加入，可有效提高混合料早期强度，并在一定程度上改善混合料的高温稳定性。但水泥剂量一般不超过1.5%。

(4)沥青施工时的温度应不低于150℃，以免影响沥青发泡效果。在直线和不设超高的平曲线段，再生机应由两侧路肩向路中心施工;设超高的平曲线段，再生机应由内侧路肩向外侧路肩施工。

(5)相邻两个再生幅面要具有一定的搭接宽度，纵横向搭接宽度不宜小于10 cm。

7 优点

通过实地应用泡沫沥青就地冷再生技术，与传统的施工方法相比，该方法具有以下优点:

7.1 工序简单

由于原有旧路面的材料全部被就地利用，省略了挖掘、外运、场内加工及回填等一系列工作，使得施工工序简化，加快了工程进度，缩短了工期。

7.2 基本上不中断交通

就地冷再生是在自然条件下进行的，除了个别严重的坑槽、翻浆等病害需要预处理外，其余路面均不需要任何处理。冷再生采用分车道施工，再生层不需要断交养生，对运营的公路交通干扰较小。

7.3 工艺先进

泡沫沥青提高了材料的剪切强度，降低了水敏感性。再生混合料材料强度特征接近半刚性材料，但又具有柔性性质和良好的抗疲劳特性，能够有效地减少反射裂缝，使用寿命和效果较常规结构层有了极大提高。

7.4 节约能源，保护环境

与传统的热拌沥青混合料相比，不必对集料进行加热，节约能源。同时，因为旧料得以全部就地利用，减少了新材料的开采，不存在旧料运输和废料弃放的问题，保护了自然环境。

［1］乔卫华.泡沫沥青发泡机理及其混合料性能的研究［D］.重庆交通大学，2008.

［2］江志丹.泡沫沥青稳定旧路面材料铺筑技术研究［D］.重庆交通大学，2009.

［3］李俊晓.泡沫沥青的制备及其冷再生混合料的性能研究［D］.武汉理工大学，2012.