浅析泡沫沥青厂拌冷再生的应用

赵玉霞

（甘肃省金昌公路管理局，甘肃 金昌 737100）

0 引言

泡沫沥青厂拌冷再生技术就是在沥青路面回收料中根据设计级配加入适量的掺料（新的粗细集料，水泥等）后，通过专门设施喷入泡沫沥青，无需加热状态下均匀拌和后，利用传统机械设备进行运输、摊铺、压实、检测、修整、养生而成型满足一定规范需求的再生路面层。该技术可以充分利用旧路面铣刨材料，达到解决基层裂缝反射，减少环境污染，实现资源再生利用，缩短施工工期，降低养护成本的目的。

1 工程概况

省道212线雅（布赖）金（昌）段是内蒙古雅布赖盐场至甘肃省金昌市省道主干线的重要路段，全长115.3公里，按平原微丘区三级公路标准设计施工，路基宽8.5 米，改造通车投入使用至今已运行14年，客货运量逐年攀升，重型车辆所占比例达70%，大大加速了路面破坏进程，特别是K61+750-K62+250段地处巴丹吉林沙漠腹地，腾格里沙漠边缘，属大陆沙漠干旱气候，干燥、多风、沙尘灾害频频发生，为全国沙尘暴第I原频发区之一。冬季寒冷，夏季炎热，日温差及季节温差大，区内平均气温8.920C，极端最高气温380C，最低气温-280C，降雨量稀少，蒸发量远远大于降雨量，风沙频率大，路面已不同程度出现纵横向裂缝、龟网裂、推移等病害，为响应国家提倡充分应用废旧材料，减少养护成本，解决水稳基层裂缝对路面使用性能的影响，我局2018年选用该段为试验路段，首次尝试应用12厘米厚的泡沫沥青厂拌冷再生基层施工。

2 泡沫沥青冷再生配合比设计

泡沫沥青冷再生混合料是由泡沫沥青、旧路面铣刨料、粗集料、细集料、水泥、矿粉按一定比例经过厂拌机拌合而成，其材料的好坏直接影响到混合料的性能，因此，在实施泡沫沥青冷再生技术过程中，我们严把泡沫沥青生产、各种原材料的质量关，确保试验路段的施工质量。

2.1 各种原材料的选用与控制

2.1.1 沥青

泡沫沥青所使用的沥青是一般项目所使用道路石油沥青，本项目所使用的沥青为90#A级SK沥青，其指标均满足要求，具体详见表1。

表1 道路石油沥青（90#A）技术要求及实测值

2.1.2 泡沫沥青的生产原理

我单位委托外单位在试验室将基质沥青分别加热到1500C、1600C、1700C时通过维特根WLB10泡沫沥青试验机与冷水接触，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1min内沥青又恢复原状的反复试验，综合考虑满足泡沫沥青膨胀率和半衰期指标，建议采用160℃沥青与冷水（冷水用量是沥青用量的2.5%）在气压的作用下通过发泡室生产泡沫沥青。

2.1.3 粗集料

粗集料应洁净、干燥、表面粗糙，并满足粗集料的质量要求，为此，我们采用红光碎石场10-20mm的粗集料，其指标均满足粗集料质量要求，具体详见表2。

2.1.4 细集料

细集料应洁净、干燥、无风华、无杂质，并有适当的颗粒级配，为此，我们采用红光碎石场0-3mm的石屑，其指标满足细集料质量要求，具体详见表3。

2.1.5 回收沥青路面材料（RAP）

我们采用大型精铣刨机将原有5cm沥青路面进行铣刨，及时调节行进速度与铣刨深度，避免铣掉下层无机结合料基层现象发生，确保回收沥青混合料（RAP）粒径稳定，及时用车辆将铣刨料拉至拌合场后，用筛分设备将铣刨料按要求进行筛分，确保铣刨料洁净、无杂质，其砂当量检测为58%，满足《公路沥青路面再生技术规范》要求大于50%的要求。为确保沥青混合料回收料（RAP）堆放均匀，堆放时我们沿水平方向摊开，逐层堆放。取料时应从堆料的底部开始向上在全高范围内铲装。

表2 粗集料质量要求及实测值

表3 细集料质量要求及实测值

2.1.6 水

本项目采用符合要求的饮用水。

2.2 泡沫沥青冷再生配合比设计

2.2.1 填料与添加剂

本项目活性添加剂采用42.5普通硅酸盐水泥，购买的水泥均为疏松、干燥，无聚团、结块、受潮变质现象；同时，为满足混合料级配要求，在混合料中要加入少量的矿粉。

2.2.2 混合料级配确定

本次设计我们严格按照《公路沥青路面再生技术规范》JTG-2008中泡沫沥青冷再生混合料设计要求进行配合比设计，首先将各种原材料进行筛分，通过东方星软件进行混合料试配，使材料满足泡沫沥青冷再生混合料设计级配要求，然后按比例进行称量混合筛分验证，根据筛分试验结果，受面层铣刨料级配限制和铣刨料利用率最大的需要，我们最终确定采用铣刨料：10-20mm碎石∶0-3mm石屑∶水泥∶矿粉=70∶10∶15.5∶1.5∶3

2.2.3 确定沥青最佳用量

根据《公路沥青路面再生技术规范》JTG-2008要求，初步选用沥青含量为1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的泡沫沥青混合料制作试件，测量其稳定度、流值、干试件劈裂强度、湿试件劈裂强度与干湿劈裂强度比，具体试验结果详见表4，最终确定最佳沥青用量为2.5%。

2.2.4 配合比结论

1）混合料的最佳配比为：铣刨料∶10-20mm碎石∶0-3mm石屑∶水泥∶矿粉=70∶10∶15.5∶1.5∶3

2）最佳沥青用量为2.5%。

3 泡沫沥青厂拌冷再生施工及主要事项

3.1 施工准备

3.1.1 修建泡沫沥青混合料拌合站

因我们租用了维特根KMA220 移动式厂拌冷再生设备，施工前浇筑了厂拌冷再生设备安装的基础、配了水泥罐和加热沥青罐、硬化了部分场地。

表4 泡沫沥青混合料最佳沥青含量试验报告一览表

3.1.2 储备铣刨料与新集料

我们根据设计配比，计算出铣刨料与新集料的所需量，及时储备了铣刨料、粗细集料，因移动式冷再生设备两个料仓，且粗细集料用料相对少，故对粗细集料按配比掺量进行了提前预拌和，做到拌和均匀、无离析现象。

3.1.3 检测需铺再生层的路面

在铺筑泡沫沥青再生层前，我们组织人员对铺筑的水稳基层（底基层）进行全面检测验收，其各项指标符合规范要求。

3.2 泡沫沥青混合料拌和

为确保生产出合格的泡沫沥青混合料，我单位租了一台维特根KMA220移动式厂拌冷再生设备，为弥补在运输、摊铺、碾压过程中水分的损失，在拌和时添加3.1%～3.6%的水，每天我们将基质沥青加温到150℃-165℃时方可启动冷再生设备，通过两台装载机将铣刨料与新集料分别放入该设备的两个级配料仓内，利用微电脑控制皮带转速将材料传送到搅拌锅内，同时加入泡沫沥青和水进行搅拌后用皮带输送到15T以上的自卸汽车上，做到拌和后的冷再生混合料均匀一致，无结团成块、无液体流淌现象。拌合中应注意随时检查各料仓、出料口、沥青喷嘴、沥青泵、管道等是否受堵，发现问题应及时停产清理。

3.3 泡沫沥青冷再生混合料的运输

自卸车辆每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上喷涂隔离剂，为避免混合料离析，在车辆装料时应前后移动位置，平衡装料，同时，为避免混合料污染、雨淋、提前硬结和运输过程中水分散失，混合料运输及等待摊铺过程中，我们采用篷布遮盖。

3.4 泡沫沥青冷再生混合料的摊铺

我们租用一套ABG摊铺设备进行全幅摊铺厂拌冷再生混合料，摊铺前及时检查摊铺机处于正常工作状态，各参数达到设定位置。熨平板以高频低幅为宜，初始压实度在85%以上。本项目摊铺速度与拌和楼的产量、施工机械的配套情况及摊铺厚度等匹配，我们控制在2～4m/min范围内，速度缓慢、均匀、连续不间断的摊铺，严禁熨平板预热或加热，以防止混合料中水分散失过快而影响混合料的和易性，且不得随意变换速度或中途停顿。摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度、路拱和横坡，发现明显离析、波浪、裂缝、拖痕时应分析原因，予以消除。

3.5 泡沫沥青冷再生混合料的压实

我局在S212 线试验路段上采用18T单钢轮压路机先静压1遍，开启低频高幅压实1-2遍，再开启高频低振模式复压2-4 遍，再用胶轮压路机终压2-3 遍，用双钢轮压路机静压收光，以消除轮迹。压路机应以慢而均匀的速度碾压，初压速度控制在1.5～3km/h，复压和终压速度控制在2～4km/h。注意碾压时可喷少量的水雾，以防止压路机轮粘结冷再生混合料，且严禁调头、急刹车及停放，若出现弹簧、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和处理，使其达到质量要求，否则应将材料刨除废弃。

3.6 养生

考虑本项目工期紧，我局试验路段采用开设便道施工进行施工，故此段冷再生的养生采用封闭交通在其上喷洒慢裂乳化沥青进行自然养生3-5天，能钻芯出完整的芯样，方可进入到下道工序。注意自然养生期间，要时刻关注天气变化，如遇下雨天气，必须对试验路段采取覆盖措施，严禁雨水渗入混合料中而影响成型。

4 使用泡沫沥青厂拌冷再生技术的优势

我局通过在S212线试验路段的应用，总结出使用泡沫沥青厂拌冷再生技术有以下几大优势：

1）旧路面铣刨料利用高达70%，可解决废旧物的堆置问题，减少环境污染，实现资源的再生利用，符合材料循环利用的理念，具有非常广阔的发展前景。

2）在泡沫沥青再生过程中，混合料的生产、摊铺均在常温条件下操作，泡沫沥青和砂石料都不需加热，显著降低有害物质排放，改善了施工条件，有利于现场施工人员的健康，有利于环境保护。

3）泡沫沥青冷再生性能介于柔性与半刚性结构之间，对交通影响小的路段只需自然养生，无需长时间专门养生，而使造价相对较低，可弥补我省国省干线公路养护经费短缺的问题。

可见，我局在S12线试验路段应用泡沫冷再生技术是一项环保型的施工技术，应在我省公路养护中广泛推广与应用，现总结以供同仁参考。