泡沫沥青二次冷再生技术在干线公路养护工程中的应用

沈 云

(湖州市公路管理局，浙江 湖州 313000)

0 引言

泡沫沥青再生技术以其独特的技术优势和良好的路用性能，已广泛应用于沥青路面再生和养护技术领域中。沥青路面冷再生技术可使铣刨的沥青路面旧料得以全部就地利用，减少了新材料的浪费，避免土地征用和废料弃放，保护了环境，减少了资源开采，同时不需要拌合楼加热拌合，减少了热能和废气排放，实现保护环境、节省能源和资源循环利用的目的。

S306鹿唐线吴兴段路面大中修工程中利用已进行过一次再生的沥青混合料，通过泡沫沥青冷再生的配合比设计，对铣刨料进行了二次再生利用。

1 泡沫沥青配合比设计[1]

衡量泡沫沥青质量的主要参数是膨胀率和半衰期。膨胀率采用沥青发泡状态下的最大体积相对于未发泡状态下的体积之比来计算，其用于度量泡沫的粘度和决定沥青在混合料的分散效果。半衰期是采用泡沫沥青最大体积衰减到最大体积一半时所用的时间来计算，用于度量泡沫的稳定性并表征泡沫的衰减速率。

1.1 沥青发泡试验

本项目采用的沥青为70号道路石油沥青，沥青的基本指标见表1。通过沥青的发泡试验，选用150℃ ～170℃作为发泡温度，用水量为2% ～3%，通过发泡的膨胀倍数和半衰期确定最佳的发泡温度和用水量。

表1 沥青基本指标

表2 沥青发泡试验

由表2的试验结果可知，随着温度的升高，沥青发泡的半衰期和膨胀率都不断的升高。规范要求膨胀放大倍数不小于10倍，半衰期大于8s。综合考虑膨胀率和半衰期，160℃的发泡温度和2.5%的用水量为最佳发泡条件。

1.2 铣刨料级配

二次再生铣刨料由底层铣刨料 (12 cm)、面层铣刨料 (5 cm)组成，再生料中按照12∶5的比例合成铣刨料。各种原材料级配曲线见图1。

图1 铣刨料级配曲线

1.3 级配组成设计 (见表3和图2)

从图1可以看出，再生料的细料 (＜2.36 mm)偏少，因此，需要加入较多的细集料。考虑到再生料的强度较低，需要加入一定的骨料以增强混合料的强度。另外，铣刨料中泥土含量较高，再生料的塑性偏大，为增加泡沫沥青冷再生料的早期强度和增强其抗水损坏的能力，将水泥掺量增加至1.5%。初步设计较粗、中间和偏细的三种级配，再生料的用量为70%。

表3 级配组成设计

图2 二次再生混合料级配曲线

根据现有的工程经验[2]，采用2.5%的沥青用量、5.5%的用水量进行混合料设计，比较不同级配的混合料劈裂强度试验，如图3。

图3 不同级配的再生混合料劈裂强度

图3 试验结果表明，级配1的劈裂强度最高，其次是级配2、级配3，说明对于二次再生料，粗级配有利于强度的提高，选用级配1作为设计级配。

1.4 击实试验

击实试验的目的是确定最佳含水量和最大干密度。选择级配1进行配料，具体过程按照重型土工击实的试验方法T0804－94进行。确定级配1的最佳含水量为6.2%，最大干密度为2.027，对应的拌合用水量为5.4%。

1.5 最佳泡沫沥青用量

按照以上合成级配，采用不同的沥青用量进行劈裂试验。沥青用量为2% ～3.5%。按照《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41－2008)要求，进行15℃劈裂试验，浸水24小时劈裂试验。测试结果见表4。

表4 泡沫沥青二次再生试验结果

图4 泡沫沥青用量与干劈裂强度关系

图5 泡沫沥青用量与浸水劈裂强度关系

图6 泡沫沥青用量与干湿劈裂强度比关系

图4 ～图6试验结果表明，15℃劈裂强度、浸水劈裂强度最大值对应的沥青用量为3%，满足规范各项指标要求的沥青用量范围为2.5%～3.0%。考虑到原材料已经实施了一次再生，沥青含量较高，为保证再生混合料高温稳定性，二次再生时宜尽量少添加沥青，因此泡沫沥青用量建议采用下限值，即2.5%。

将泡沫沥青再生混合料配合比设计结果汇总，见表5。

表5 泡沫沥青二次再生关键设计指标

2 路面检测[3]

通过现场取芯采用灌砂法测压实度，所取5处芯样压实度均在97%以上，满足技术要求。

表6 压实度检测结果

3 结语

结合二次冷再生工程的实际案列，配合比设计过程中充分考虑了原材料的实际情况，通过，适量添加水泥来增加泡沫沥青冷再生料的早期强度，增强其抗水损坏的能力，减少泡沫沥青使其具有较好的高温稳定性。试验结果充分说明了泡沫沥青二次冷再生的可行性，给泡沫沥青二次冷再生技术的应用提供了借鉴。

泡沫沥青冷再生技术适用范围广，施工受季节和气候的影响小，节约能源，处治材料存放方便，因此它是一项环保和可持续发展的筑路技术。这项技术在我国有广阔的应用前景。我国的道路里程长，低等级道路占的比重较大，采用泡沫沥青技术处治和改善砂石路面是一项可行的对策。对于高等级沥青道路的大修和中修，该技术也极具应用潜力。本项目通过试验研究并结合工程实践应用，为泡沫沥青的二次再生提供了可行性支撑，也为类似项目的处置提供了参考。

[1]曹翠星，何桂平，孙成仁.泡沫沥青冷再生技术[J].公路，2003，(11):99－102.

[2]陆新民，刘洪.泡沫沥青就地冷再生技术在湖州的应用[J].筑路机械与施工机械化，2010，27(4):28－32.

[3]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.