泡沫沥青冷再生路用性能与技术优势分析

2021-07-02申铁军汪晓勇

山东交通科技 2021年2期

段涛，申铁军，汪晓勇

(山西路桥建设集团有限公司，山西太原 030006)

引言

在乳化沥青冷再生技术的应用过程中，由于受乳化沥青性能以及施工特点、施工多种变异性等影响，常常会出现因乳化沥青破乳时间过短，混合料施工中出现离析以及质量不稳定等问题,甚至导致乳化沥青冷再生应用失败的情况。乳化沥青与沥青路面旧料、新添加集料的结合主要靠两者之间良好的裹附性能，可时常会因裹附力差而引起乳化沥青冷再生混合料的水稳定性问题。冷再生混合料的主要影响因素、疲劳耐久性等都需要进一步深入研究。目前，《公路沥青路面再生技术规范》（JTG1T 5521—2019）虽然给施工带来了指导和借鉴，但是仍然有许多细节不够完善，近年来山西省逐渐开展了泡沫沥青冷再生的研究与应用，一定程度上说明冷再生技术还有上升的空间。

1 泡沫沥青发泡

泡沫沥青是指在高温沥青内加入水气形成汽泡从而产生连锁反应，可明显提升黏合性能的新型材料。泡沫沥青最大特点是具有极强的黏聚性，可储存、常温碾压，性能稳定，见图1、图2。

图1 沥青160 ℃发泡试验结果

图2 沥青170 ℃发泡试验结果

可以看出：（1）在不同用水量和温度条件下进行沥青发泡特性试验，以适宜半衰期组合和膨胀率选定发泡条件，保证沥青的发泡效果。（2）根据泡沫沥青冷再生混合料的级配要求，进行矿质混合料级配组成的合理设计。（3）陕西公路局公路研究所舒森[1]认为含水量对泡沫沥青混合料性能影响很大，可以采用间接拉伸试验去确定泡沫沥青冷再生混合料的最优沥青用量。

2 泡沫沥青冷再生路用性能分析

（1）通过铺筑试验段，将现场制备试件与实验室配合比试件通过一系列试验数据对比，精度满足规范及设计要求。同时，在试验段进行现场取芯，直接将该取芯试件进行相关性试验，验证在工程实践中厂拌乳化沥青冷再生混合料是否具有良好的抗裂性、水稳定性，并符合规范要求。通过调整不同成分掺量进行沥青混合料破乳速度试验、黏附性试验、疲劳试验以评价外加剂的性能和施工工艺，通过施工工艺的优化，对铺筑效果及开放后的效果进行量化分析[2]。（2）冷再生混合料施工工艺的控制。路面改建工程再生时，若路线长且分散，按照现有施工工艺，与沥青相比，宜在拌和后2 h进行摊铺碾压。需采用新施工工艺，将运距、数量、种类进行优化，级配要求见图3，以此研究分析水泥掺量、乳化沥青、水掺量对冷再生混合料技术性能的影响[3]。

图3 冷再生混合料级配范围

3 泡沫沥青冷再生的技术优势

（1）路面劈裂强度、抗疲劳度更高，抗渗透性能优越，路面使用寿命长。（2）可解决路面维修工程中加高路面标高难题，路面标高可抬高较少甚至可不提高高程，缩小了排水沟、挡土墙、绿化带附属设施的费用。（3）可规模化生产，机械化摊铺、铣刨连续作业后可以立即压实，压实后可立刻开放交通，缩短了路面施工工期[4]。（4）泡沫沥青不需加热，可长时间存贮，迅速碾压成型。阴雨天仍可进行施工，摊铺作业不受气候条件限制。用铣刨机铣刨旧沥青路面，铣刨至基层面，铣刨出来的旧料拉至拌和场再生利用，拌制泡沫沥青混凝土[5]。（5）回收路面旧料，节约工程造价且利于环保。山西省每年约有15%的国道干线公路需要大修，保守估计每年产生的沥青路面废弃量有100万吨以上。对这些废料进行回收利用，用于路面改造、维修、新建，每年山西省仅仅在材料加工费方面就能节省1 000万元以上[6]。