厂拌泡沫沥青冷再生混合料的影响因素研究

李逢源

(山西路桥第七工程有限公司，山西 晋城 048000)

0 引 言

2018年以前，泡沫沥青技术一直被外国厂商完全垄断，没有走国产化发展之路，高昂的设备成本投入严重损害了应用单位的积极性，阻碍了该技术在我国的普及推广。随着我国大量公路进入大修期，沥青路面冷再生领域作为国家政策大力推行，这样必须打破泡沫沥青技术被国外厂家垄断的现状，实现泡沫沥青技术的进口产品替代。2019年以来，我国开始采用在水稳拌合站加装泡沫沥青功能模块的技术路线，实现了泡沫沥青技术的国产化。近年来公路行业逐渐开展了泡沫沥青冷再生的研究与应用。

1 泡沫沥青厂拌冷再生技术优势

冷再生技术属于冷拌冷铺技术，相比较热拌沥青混合料而言，冷再生混合料不耐水，所以在传统路面设计上都会尽量将冷再生层放在路面结构底部，冷再生层上面再加铺很厚的沥青层。实践证明，这种设计方法不仅造成资源浪费，而且因为用于保护冷再生层的上部沥青路面的渗水系数并不为零，所以并不能从根本上保证冷再生层不会发生水损坏。这也是很多冷再生路面发生早期破坏的主要原因。泡沫沥青厂拌冷再生强化技术是由创新技术手段解决冷再生路面成本偏高、不耐水的缺点，强化提升冷再生层的性能和耐久性，泡沫沥青路面冷再生是解决传统沥青路面冷再生固有缺陷的专门成套技术，该体系通过优化材料设计和施工工艺技术提高冷再生混合料的强度和耐水性，达到降低施工综合成本、提高施工效率的目的。

2 泡沫沥青厂拌冷再生的影响因素研究

3.1 泡沫沥青160 ℃发泡、170 ℃发泡试验

图1 沥青160 ℃发泡试验结果

图2 沥青170 ℃发泡试验结果

通过图1、图2分析如下。

(1)在不同的用水量和温度条件下进行沥青发泡特性试验，以适宜的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。

3.2 泡沫沥青冷再生混合料的影响因素

(1)首先对不同来源的旧沥青铣刨料进行化学、物理性质分析，针对性地确定再生方案。对旧沥青料进行抽提分级，分析了铣刨料的组成结构、相关参数及沥青老化之原理。通过对乳化沥青混合料的工作性能和胶结原理分析，从乳化剂结构、形成原理等方面分析了水泥——乳化沥青再生混合料强度的形成原理。分析铣刨料组成结构、参数与沥青老化机理研究用于再生的旧料中的含水率、沥青含量对冷再生混合料强度的影响不可忽视。成志强认为混合料中沥青老化最直接的表现是变硬、变脆，容易开裂和松散。鉴于此，必须对回收沥青材料进行分析评价，根据不同路段旧料的组成和性质特点，针对性地指定乳沥青再生方案。

(2)乳化沥青冷再生混合料性能提升技术通过添加外加剂、再生剂提升乳化沥青与集料的裹附性，沥青混合料的水稳定性以及其他性能得到改善，沥青路面旧料、集料、水、水泥、水溶性纳米活性高分子聚合物的结合效果。通过加入轻质组分、水溶性纳米活性高分子聚合物等方式，研制出一种针对性的乳化再生剂来提高再生沥青的性能。吴顺瑜认为水溶性纳米活性高分子聚合物的加入，还可以同时解决破乳速度、裹附性、抗疲劳性等问题。

(3)沥青路面旧料的分级对乳化沥青冷再生混合料的影响为了保证沥青路面旧料材料应用时的稳定性，现行规范中规定将沥青路面旧料分为两个规格，通过研究沥青路面旧料的分级对乳化沥青冷再生混合料的影响。

(4)影响乳化沥青冷再生混合料的因素研究基于乳化沥青冷再生混合料的力学性能、收缩性能、疲劳性能等，分析水泥、沥青含量、加水量等对混合料性能的影响，设计方案选择、确定胶凝用量、确定最佳乳化沥青用量以及最佳含水率。研究时考虑不同成型方法对冷再生混合料性能的影响。

3.3 泡沫沥青厂拌冷再生技术的应用

(1)与级配碎石基层联合应用。级配碎石基层路面结构性能分析表明：位于泡沫沥青冷再生结构层之下的级配碎石具有优良的疏水能力，可减少路面渗水、层间水对泡沫沥青再生混合料的侵害，大大缓解泡沫冷再生混合料的稳定性。级配碎石石结构层强大的应力舒缓能力，可大大减少路面结构的聚缝率。

(2)泡沫沥青厂拌冷再生设备改装设计与功能开发:通过局部优化、改造水稳拌和站结构、加装沥青发泡功能模块，开发低成本、高性能的厂拌泡沫沥青冷再生混合料生产装置。

4 泡沫沥青厂拌冷再生混合料的技术指标及质量控制要求

具体包括:高温性能、水稳定性、劈裂强度、疲劳耐久生能、收缩试验等，详见表1、表2。

表1 泡沫沥青(设计)厂拌冷再生混合料技术指标及技术要求

表2 泡沫沥青(施工)厂拌冷再生质量控制检查要求、频度和项目

5 结束语

相比传统冷再生技术，泡沫沥青路面劈裂强度、抗疲劳度更高，抗渗透性能优越，路面使用寿命更长，泡沫沥青厂拌冷再生技术比乳化沥青冷再生更具有优势。通过施工可以总结泡沫沥青厂拌冷再生的技术要求及施工条件，提出配套的泡沫沥青冷再生设备构成，包括现场机械与场地设备，为冷再生泡沫沥青厂拌技术在路面工程中的应用提供依据。