泡沫沥青冷再生技术在高速公路改扩建工程中的应用

摘  要：当前，我国社会经济飞速发展，带动了我国交通运输业的蓬勃繁荣，市政道路建设情况在一定程度上影响着城市的发展，在市政道路运营时间不断增加的背景下，受各类因素影响，市政道路会面临很多问题，进而影响到道路的正常运行，结合国家交通运输发展要求，坚持低碳环保、资源再利用的原则，文章以某高速公路改扩建工程为例，采用厂拌冷再生技术回收旧沥青路面材料，添加一些新集料、泡沫沥青，并根据相应比例进行混合，然后将其作为沥青路面材料，在路面结构层中进行应用，在一定程度上有效节省了沥青与砂石材料，降低了工程造价。鉴于此，文章对泡沫沥青冷再生技术的应用进行了详细论述，旨在为同行业人士提供参考。

关键词：泡沫沥青冷再生技术;高速公路;改扩建工程;应用

中图分类号：U418.8    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）05-0000-00

0前言

在高速公路改扩建施工中，泡沫沥青冷再生技术作为常使用的一种技术，其在具体施工中，将适当的温水加进沥青中，让沥青膨胀并产生大量泡沫。泡沫沥青和集料混合紧密结合在一起，并形成很多微小颗粒在细集料表面分散。通过搅拌与压实，细集料会在粗集料间隙中均匀分布，因此可提高混合料的可靠性和稳定性，最大限度地确保高速公路工程质量，使改扩建施工效果得到有效提升，最终使其充分满足车辆的交通需求，为社会的稳定发展及人们的安全顺利出行提供保障[1]。

1工程概述

以某环城高速公路为例，对泡沫沥青冷再生技术进行研究。此公路工程由于道路年久失修，很多地方出现龟裂、破损等现象。为了最大程度满足车辆通行需要，美化城市环境，决定对该路面进行改造，对破损路面铣刨至坚实基层处，再利用铣刨所得原沥青混凝土料制作泡沫沥青施做下面层。因为改性沥青、石油沥青是原来路面结构应用的材料，所以可实现成本的节约与工程质量的提高，并使该工程获取的经济效益最大化[2]。

2泡沫沥青冷再生技术原理、特点

泡沫沥青冷再生混合料由水泥、水、废沥青混合料、泡沫沥青、新骨料等构成。常温下将少量水加入到沥青中，使其产生小泡沫，使其体积发生膨胀，此时会暂时改变物理性质，进而降低其粘度。此外，还能同冷湿颗粒进行均匀混合，此种状态下，沥青为泡沫沥青，泡沫条件下会降低沥青表面压力，高速搅拌下冷湿集料的裹覆性能良好。常温下，此类裹覆作用主要针对集料中的细集料部分，进而形成了高粘度的沥青砂浆，并在压实状态下同粗集料粘结形成较高强度[3]。

2.1沥青发泡原理

在室温下，当高温沥青与冷水接触时，会发生反应：热沥青与水表面发生热交换，水温度升至100℃时，沥青冷却;当沥青传递的热量大于蒸汽的潜热时，体积会膨胀并产生蒸汽。特定压力下，气泡将被压入进沥青连續相中，当喷嘴中喷出大量的气泡沥青，压缩的气泡将出现膨胀，此外，稍冷的沥青将形成一层薄膜，薄膜的表面张力将完全包裹气泡[4];因沥青与水的导热系数较低，这样的平衡可以保持几秒钟;发泡中产生的气泡只能以亚稳状态存在，易破裂，沥青发泡过程、效果见下图1与图2所示。

2.2沥青发泡效果的评价指标

半衰期与膨胀率是沥青发泡效果的衡量标准。膨胀率是泡沫状态下沥青最大体积与非泡沫状态下沥青最大体积比，泡沫沥青与集料的接触会随膨胀率增大而越来越好，包裹效果也会更好，最终也会有效提升拌和的混合料效果，此工程所规定的膨胀率要高于12%。泡沫沥青最大体积减少到一半体积时即为半衰期，泡沫沥青的稳定性通过这个指标得以反映，半衰期越长泡沫衰减的就越慢，其就会同集料有更长的接触时间，此工程中其半衰期不可低于10s。

2.3发泡指标的影响因素

泡沫沥青膨胀率及半衰期会受诸多因素影响，增加发泡水量有利于发泡体积的增加，提高膨胀率。单气泡体积的增大，会使沥青膜厚度变小，使泡沫不稳定，使沥青膜半衰期缩短。因此膨胀率与半衰期同发泡水量是相反的关系，且沥青稳定性会直接受到泡沫沥青质量的影响，详见下图3。本项目采用盘锦八方有限公司生产的基质沥青，不但性能稳定，而且其各种指标符合设计要求。此外，受沥青温度影响，沥青粘度会随温度升高而降低。理论上讲，发泡中粘度越低，水的变化就会形成很大泡沫，所以，想要使发泡效果达到最理想状态，发泡前就应将沥青温度合理控制在以上。同时，输送管压力的增加可分散流经这些通道的液体，使泡沫达到均匀性改变。

3泡沫沥青混合料配合比设计

3.1试验

泡沫沥青冷再生技术在改扩建施工中应用，最关键的就是要合理控制沥青发泡量，针对施工现场的实际情况，旨在提高改扩建工程的质量，保证泡沫量适中，更好的提升沥青路面强度。，经试验研究本工程中最佳发泡条件为：耗水量、水温、沥青用量、气压。目标综合级配设计中，室内设计应用旧铣刨材料，并根据施工要求对级配组成作适当调整。当旧材料级配不符合施工规范要求时，应适当增加新材料，将级配调整到适当比例，并且最终确定设计综合级配。为了更好的完成此工序，进行了发泡特性试验，从而对适合的发泡温度和含水量进行确定[5]。

3.2配合比设计

通过破碎处理法铣刨得到旧料，然后加入适量的石屑，按照不同级配要求，将2-3组泡沫沥青加入其中，进而确定沥青和粗细集料的原料使用量，最终提升混合料配合比设计水平，为工程建设提供有效的指导。该部分工序完成后，为保证含水量和干密度，还要对级配不同的泡沫沥青混合料实施重型击试验。在具体开展工程施工时，利用重型击试验，明确最佳的含水量和最大干密度分别为5.8%、2.42g/cm2。

试验表明：配合比设计水平的提升，不但有利于混合料更好的拌和，也能够最大程度的提升混合料综合性能，将泡沫沥青作用充分发挥出来，最终实现改扩建工程质量的提升[6]。

4泡沫沥青冷再生技术施工要点

4.1施工准备

想要充分保证高速工程现场施工效果，最大程度发挥出泡沫沥青冷再生技术的作用，需要先做好准备工作，如按要求封闭交通，清理旧路面上的垃圾、杂物、石块等，清理沥青路面积水。原路面按预先设定的深度进行铣刨，操作人员严格按要求操作，并有效控制铣刨速度使其保持在，这样才能够较好的拌和混合料，将铣刨后废料合理堆放在规定位置。铣刨后还应清理干净夹层和松散材料，检测原路面变形，处理破损路面。

按照施工单位提供的标准进行校核，并将导线在下承层放出，根据实际标准进行测量放样，然后放出标桩，此种方式对泡沫沥青冷再生技术的顺利施工具有一定的指导作用。此外，还要合理安排进场施工机械设备与材料，定期培训施工人员，使其可以熟练掌握泡沫沥青冷再生技术的施工要点，在保证施工质量的同时，最大程度满足施工需要[7]。

4.2再生混合料拌和

在具体搅拌中，为了促进混合料能够顺利搅拌，需要保证热沥青和水的供应完全符合要求，严控混合料温度，使热沥青储运设备具有良好的性能，使其完全满足保温要求。在工程现场的具体施工中，需要将沥青装车温度有效控制在，同时也会把沥青混合料温度合理控制在以上。日常饮用水可用于混合料搅拌，并保证水源的连续性和稳定性，满足混合料的搅拌要求。在保证各原料达标状况下，泡沫沥青混合料用KMA200集中厂拌法搅拌，实现精准高质量的添加各原材料，最佳的方法是用电子秤称量混合物原料。通过搅拌设备本身的控制系统，还可以根据设计配比确定各种原料的配比，粒径不合格的集料用滤网清除，充分确保混合料级配达标，进而最大程度达到施工规范标准。为保证混合料搅拌时有充足的泡沫沥青，则要将搅拌设备同沥青罐车、水车进行有效连接。在正式起泡前要对沥青温度进行严格检查，确保在理想的温度状态下投入使用。为了使效果达到理想状态，使其满足具体施工规范要求，可利用攪拌设备的试验喷嘴对沥青发泡效果进行测试。若未达标，则要及时进行调整，一直到沥青有最好的发泡效果，使其充分满足施工规范要求[8]。

4.3混合料运输

泡沫沥青混合料通过15t自卸车运输，底板是金属材质，为方便运输和卸载混合料，应彻底清理车厢，确保自卸汽车的运输力超过摊铺设备的摊铺力，并保证摊铺的连续性。此外，需要合理有效的控制摊铺时间及运输距离，一般需要将其有效控制在30分钟内，并且运输车辆需要使用篷布进行遮盖，以免泡沫沥青混合料温度降低太快而出现离析状况[99]。

4.4路面摊铺

使用普通摊铺机来摊铺混合料，而且在摊铺开始前应先对熨平板进行加热，本工程施工中使用的是两台普通摊铺机来摊铺混合料。为了保证缓慢摊铺且匀速前行，要对摊铺速度进行合理控制，最佳时间要控制在3-5m/min之间，为了确保路面平整度的提升，应使用钢丝导向的高程控制模式。

4.5路面碾压

摊铺工作结束后，就需要立刻碾压泡沫沥青路面，想要最大程度提高路面压实度，最佳方式就是使用大吨位的碾压设备进行碾压。分三个环节进行路面碾压，即初压、复压、终压，并且要将碾压速度合理有效控制在间，先要对路面边缘部位进行碾压，接着再去碾压路面的中间位置，同时要充分保证碾压过程是均匀、连续且缓慢进行的，一直到轮迹消失，使其符合压实标准。

4.6养生

完成每段碾压后经压实度检查合格以后，则需要即刻开始进行养护，养护阶段不用浇水。在养生期间，想要确保质量，泡沫沥青稳定再生层能通车，然而需要尽可能控制交通数量与速度，结束泡沫沥青冷再生沥青混合料施工后，混合料的含水量将持续蒸发。并且养生中需要随时检查路面中的含水量，一旦再生层的含水量小于2%，则就能对上部结构层进行铺筑，也可在养护中将完整的芯样从再生层中取出，或对上部结构层进行铺筑[10]。

5泡沫沥青冷再生技术的应用效果

高速公路的改扩建施工中应用泡沫沥青，可最大程度获取经济效益。传统改扩建施工中，下层沥青用量为3.5%，中层沥青用量为4.4%，应用泡沫沥青冷再生技术既能有效利用旧路面材料，大大减少对新材料的使用数量。与传统方法相比，该工艺可节约沥青用量的一半。同时有助于人工、机械成本的降低，经济效益十分突出。据研究分析，此改造公路项目节约了大量成本，既有效提升了工程质量，还能充分满足车辆通行需要，综合效益十分显著。

6结语

基于上述论述，泡沫沥青冷再生技术在高速公路改扩建工程中的应用，既改变了单一半刚性基层加铺沥青路面结构，也使路面组合形式得以优化，还延长了路面的应用期限，同时，它还将回收旧沥青材料，并将其变成珍宝，不但解决了资源浪费、环境污染等问题，又能充分利用旧材料，它具有节能、无污染等环保优点，它是一种具有很高经济效益的路面扩建材料，因此其广泛的应用在高速公路工程改扩工程中，且具有很大的推广价值。

参考文献

[1]李向利.改扩建高速公路铣刨料的冷再生利用[J].建材与装饰，2016（07）：241-242.

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[3]王枫成，南雪峰，常家树.泡沫沥青厂拌冷再生技术在沈铁高速公路改扩建工程中的应用研究[J].北方交通，2017（04）：76-79.

[4]郭俊娥.泡沫沥青冷再生施工技术在某高速公路改扩建中的应用[J].河南建材，2011（03）：30-31.

[5]赵文声.泡沫沥青冷再生基层技术在佛开高速改扩建路面工程的应用[J].广东交通职业技术学院学报，2013，12（02）：1-5.

[6]王永胜，孟俊芳.泡沫沥青厂拌冷再生技术在西宝高速工程中的应用[J].交通节能与环保，2012，8（02）：89-92.

[7]鄒伟.冷再生技术在高速公路路面大修中的应用研究[J].工程技术研究，2019，4（16）：80-81.

[8]杨建伟.沥青路面冷再生技术在道路工程施工中的实际应用[J].江西建材，2016（07）：186-187+189.

[9]张海波.泡沫沥青冷再生技术在路基施工中的应用[J].建筑技术开发，2016，43（01）：126-127.

[10]韩争.泡沫沥青冷再生技术在公路改扩建工程中的应用[J].工程建设与设计，2017（3）：74-76.

收稿日期：2019-07-28

作者简介：伯广金（1986—），男，安徽淮北人，本科，工程师，研究方向：土木工程。

Application of Foam Asphalt Cold Recycling Technology in Highway Reconstruction and Extension Project

BO Guangjin

（China Communications First Public Works Sixth Engineering Co.， Ltd.，Tianjin 300451）

Abstract：Abstract： At present， the rapid development of China's social economy has driven the prosperity of China's transportation industry. The construction of municipal roads has affected the development of the city to a certain extent. Under the background of increasing operating hours of municipal roads， it is affected by various factors ， Municipal roads will face many problems， which will affect the normal operation of the road. Combined with the national transportation development requirements， adhere to the principles of low-carbon environmental protection and resource reuse. The article takes a highway reconstruction and expansion project as an example， using factory-mixed cold regeneration Technology to recycle old asphalt pavement materials， add some new aggregates， foamed asphalt， and mix according to the corresponding proportion， and then use it as asphalt pavement material， apply it in the pavement structure layer， to a certain extent， effectively save asphalt and sand Materials， which reduces the project cost. In view of this， the article discusses in detail the application of foamed asphalt cold recycling technology， which is intended to provide reference for people in the same industry.

Keywords： Cold Asphalt Recycling Technology; Expressway; Reconstruction and Extension Project; Application