泡沫沥青冷再生在道路大中修养护中的应用

摘 要：对于泡沫沥青冷再生技术的应用，是在高温沥青中加入冷水，使热沥青与水进行热混合。当水温被加热时，实现了沥青的冷却。水的加热过程使其气化而形成蒸汽，以保持沥青的稳定面积。气泡在表面张力作用下被吸收，使沥青张力和蒸气压在短时间内处于平衡状态。当泡沫与集料接触后，使细集料表面进行铺展，使其在集料之间具有良好的覆盖能力，可形成大量填缝料。并再经混合碾压后，形成良好的结构强度，对混合料起到了稳定的作用。发达国家对泡沫沥青再生技术的应用较早。通过该技术的应用，使工程领域在冷再生混合料铺筑质量控制以及沥青发泡的研究取得了成功，同时也积累了实测与施工经验。基于技术的不断研究，为我国泡沫沥青冷再生技术的应用提供了理论与操作参考。

关键词：泡沫沥青;冷再生;道路大中修;养护;应用

中图分类号：U416.217                                文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2022）03-0031-03

0 引言

近年来，泡沫沥青施工技术由于其低碳性和良好的产品质量，在混合料搅拌中得到广泛应用。通过其搅拌保证了沥青保持均匀分布和最佳的附着力。 而泡沫沥青冷加工技术在半刚性和柔性基材上的应用也取得非常好的效果。它为基材的性能提供了重要保障。工程技术人员通过应用冷再生材料泡沫沥青的应用，实现了在工程施工中提升泡沫沥青基材处理质量的目标。

1 泡沫沥青冷再生技术应用优势

泡沫沥青冷再生可减少大中型道路养护中的资源损失、再生旧沥青和基材混合料。消除了反射裂缝，同时泡沫沥青混合料可以有效的增加颗粒强度，降低了对水的敏感性，使用具有柔韧性和抗疲劳性。泡沫沥青冷再生具有与沥青混凝土相同的强度和抗疲劳性，处理后的混合料特殊结构决定了低温度敏感性。泡沫沥青混合料拌合后立即压实，大大缩短了施工时间。与传统的维护方式相比，可降低25%的成本和80%以上的二氧化碳排放量。泡沫沥青冷再生很好地平衡了刚性和柔韧性，克服了半刚性基层的缺陷，延缓了路面使用的损坏时间。冷再生铸件的厚度大于沥青路面的厚度，建筑层被重型压实机压实，形成连续的面层。泡沫沥青冷再生技术节省了大量的项目施工资源和成本，也有助于构建良好的施工工程，支持交通项目的可持续发展，在实践中具有很高的价值。

2 泡沫沥青就地冷再生技术施工准备

2.1  路况调查

在实施泡沫沥青冷再生工程前，应对原路面进行分析，以此来确定泡沫沥青冷再生方法、再生混合料设计、工艺的确定等，为工程良好的运行奠定了的基础。在准备工作中，需要做好相关资料的收集，分析路面设计要求和结构厚度。此外，还需要制定施工方案及质量控制体系 ，分析外部运输材料的质量，做好交通量数据和沿线地质资料的分析。

2.2 初步和详细研究

初步審查的目是确定道路的路段，控制采用目视评估法和偏差法。使用钻孔和挖掘的方法，获取信息包括路面结构层的厚度、压实程度、湿度和各结构层的特性。

2.3 交通准备

根据施工结果，原则上采用半封闭、分段施工、半开放和持续工作实施建设交通方案。考虑道路施工现场养护的位置、养护内容要求、时间和周期和经济效益等，对于现场道路标志的位置必须符合相关规定规则，现场标志要确保易于识别，所有交通路口和施工区域都需要设置符合要求的交通灯和反光标志。夜间施工现场要做好照明，并确保不影响周围居民的正常作息。安全联合管理组负责重点路口和施工期间的交通，确保施工道路安全畅通。此外，建立严格的规章制度，规范车辆在现场的行驶和停放，并确保车现场有专人管理，以免干扰周转的行人和车辆的正常行驶。对于全封闭施工是禁止车辆进入，确保原道路完全封闭。这种方案的使用优点是现场施工安全有保障。缺点是对于封闭的道路使车辆通行选择邻近道路，对邻近道路造成压力甚至会发生拥堵。此外，还可以选择一半封闭一半通行，具体的选择需要视道路的实际位置及施工方案而定。其优点是保证道路正常通车，对于其他相邻道路对交通影响不大。缺点是现场安全隐患高，行车不间断通行造成了管理压力较大，工程容易受到车辆通行的影响。

2.4 机械配置准备

泡沫沥青冷再生具有技术含量高、集约化和效率高的使用特点。对于冷加工机及相关的配套设备需要最低要求有足够的生产能力和工作状态。WR4200型冷再生机是目前最大的现场设备，WR4200工作宽度2 800～4 200 mm，工作深度200 mm，发动机功率433 kW×2，水泥收集器2WM1000，容量25 m3，水箱容量110 000 L，动力搅拌1 000 L/min。油罐车是用于沥青的供水和加热的加工的辅助设备。它的使用容量必须与每天的工程量和当前路况实际相对应。

在施工过程中，工程企业需要至少准备两辆水车，其水箱容量至少为10 000 L，水箱轮子向水泥收集器供水。要确保至少有水箱具有洒水功能，同时需要配有合适的雾状洒水装置，以确保在施工中补充材料。当使用容量为50 000 L的沥青加热油罐车时，要保证设备具有加热和蓄热功能。当取暖器加热到160°C以上时，要确保罐车内部清洁，不得含有不同类型的沥青。对于运输沥青的车辆，操作人员必须确保罐体清洁。而通常在实际工程中，施工需要三种类型的压路机。对于双滚筒压路机其作用是压缩表面结构层，隔绝水分，防止再生层失水过多，整备质量13 t以上的双滚筒压路机。单滚筒压路机在修复层下达到要求的压实方面起着重要作用。

因此，其实际选择和具体应用中对工程整体质量至关重要。当现场使用R4200冷型再生机时，要使用滚筒压路机进行压实。对于进行强弱振动操作时，要选择单刚性轮的振动压路机。刚轮使用振动压路机取决于再生层的厚度，胶轮压路机对再生层表面进行揉搓，使表面尽可能致密，减少对再生层的负面影响。所以在这种情况下可以选择质量超过20 t的压路机。

2.5 原料准备

泡沫沥青冷再生混合料采用沥青70#或90#，沥青的参数必须符合沥青路面施工文件和技术规范。沥青进行发泡试验，沥青泡沫的膨胀率和半衰期分别满足至少10次和至少8 s的要求，且必须通过混合测试。根据沥青膨胀率和半衰期选择发泡参数，在25 ℃下对发泡沥青进行测试。用于冷再生混合料的沥青将被接受用于施工。当来源发生变化时，需要重复发泡试验以确定发泡参数，必要时还需要根据实际情况改变混合比。使用硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥，不能使用快凝水泥和早强水泥。水泥的性质应疏松、干燥、不易发生结块和不粘连，同时不得使用受潮的水泥。该结构必须与开发冷加工混合物系数及其水泥类型相对应。当水泥供应来源发生变化时，技术人员需要从试验段检查其能力，否则需要改变混合料的配合比。施工现场应使用饮用水混合水和发泡水，如果现场不能保证饮用水，应在泵的吸入部分设置安装合适的过滤器，以防止在使用水源时因污染而发生结构堵塞。对于应用配级差的旧料，必须添加新料，以提高其实际应用级配。对于新增的料需要严格按照相关规范对指定存储区域的代表性样品进行全面检测。

2.6 计算加入沥青、水泥和水量的计算

根据施工计划计算沥青、水泥和水用量，同时还要确保热沥青和水泥罐容量最能满足实际施工需要，避免施工中减半而造成影响进度。水泥和水储存并加入稀浆车，沥青在50 m2的热沥青罐中储存和加热，再生机用于发泡沥青。（加25 t水泥需1 h，加30 t沥青约2 h，10 t约需0.5 h，施工中可在行走下进行加水）[1]。

2.7 冷再生机预热加沥青的加温

在进行施工前必须对沥青管进行预热，将沥青在常温（25℃）下到设备规定的温度大约1.5 h，从室温加热沥青大约5 h。施工前，冷再生机用刚性钢筋连接稀浆车和装载热沥青罐车，然后连接沥青、水泥、水管道，将其推入施工作业，对每个配件进行检查后执行再生顺序[2]。

3冷再生机再生作业

实现泡沫沥青冷再生的操作，主要是通过移动水泥砂浆和沥青罐车实现的。使处理后混合料中的含水量按最佳含水量（-0.5%～-1.0%）进行控制。通常含水量由原路面、铣刨用水、发泡用水和水泥稀浆组成。泡沫沥青冷再生机器的运动通常根据路面情况和深度在3～4 m/min之间，以满足被破碎物料级配的振荡很小的要求。在有网状裂纹的区域使用较慢的速度。如没有出现上述问题或影响因素，当沥青温度在150℃以上时可缓慢进行加速;如果温度低于120℃，应减慢车速甚至停车。技术人员要根据两侧铣削深度，及时确保铣削深度是否正确。如果深度超过设计深度±1 cm，操作人员必须及时找到出现质量的原因才能继续施工。

处理时必须有专人在场进行控制，随时检查再生深度和路面含水量，并与操作人员商定更改。对于工作面铣削过程应做明确的引导，以帮助控制行走方向。在操作泡沫沥青冷再生机械时，在每片起始位置清理混合料杂质和残留物，以免造成对縱缝、横缝、平整度和密实度的影响。要尽量保证再生机的夯锤与夯板频率始终相同。

在施工中，根据总再生率、厚度等因素调整设备的捣打频率，以满足工程实际施工要求。技术人员要将螺旋给料器设置为最佳状态，对于螺旋给料机中混合料被螺旋给料机的2/3掩埋。在施工中，螺旋给料机以恒速持续给料。为减少集热器铺设后碾压中混合物的向外移动，在铺设中将外熨平板去除约16 cm，中间接头去除约7 cm，确保在进行了碾压后基本达到设计宽度。

当再生机进行拌合时需要由专人控制和指挥下进行。要在再生机前10～30 cm以上处加水，再生机以确保其可以连续运行。如果在施工中对混合料的级配、深度和注水量有疑问，应先对现场停止施工，待问题得到良好的解决后再继续施工[3]。

4碾压

在进行施工碾压时，需要遵循先出后进，先低后高的施工应用原则，速度需要控制在2～4 km/h，在中央和间接缝处铺设20 cm，按照通常的滚动过程。当将纵向截面移动1 m时，压路机在压缩路面上振动，在压力达到锁定点时返回。对于稳压微振需要前后错开1 m，同时确保光面和重震错1 m。

根据路面的宽度、压路机的宽度和履带宽度的确定碾压方案，对于各部分滚压量尽可能大，以免出现压力盲点。初步固结后需要配备单滚筒振动压路机。在初始压缩中，监测一次大轮的静压。静压后对1/2轮用弱振动2次，以确保可以达到2/3厚度以内的压实要求。对于较低级别的再生层需要满足这些要求，压路机的运行不应超过3 km/h。使用1/2振动压路机进行3倍高频低振幅压实。胶轮压路机最终压力至少8次，确保在表面上不会留下轮弯。用双钢振辊大轮密封表面，严禁在轧辊或轧制件上急转弯或发生急刹车，确保再生层路面表面不受损伤。在真行轧制中再生层表面必须保持湿润，如果在施工中发现水分蒸发过快，应在经过一段时间后加少量的水，严禁大量喷水和过量碾压[4]。

5施工质量管理

以泡沫沥青为再生粘结剂再生，对于具体的施工质量控制要素、频次和质量具体标准如表1下：

在完成每个阶段的压缩后，需要检查压缩程度，然后立即养护。确保在最低温度为25℃下应至少保持5 d，在此期间不需要喷水。在阴雨天气时，应延长期限。在养护期间，对于泡沫沥稳定再生层不开放交通。

6结语

因此，泡沫沥青冷再生在路面养护可以具有其独特的优势。本文结合道路改造工程实例，对泡沫沥青冷再生关键环节进行了全面的分析，合理的应用该技术。同时加强对施工过程的监督和控制。经测试项目达到预期的建设标准，项目投产一年后，道路通行状况良好，整体实施显示出一定的环境和经济效益。

参考文献

[1] 闫立群，焦建斌，任靖峰，等.泡沫沥青和水泥对冷再生混合料性能的影响机理[J].科学技术与工程，2021，21（32）：13 899-13 905.

[2] 沈世鑫.路面材料泡沫沥青冷再生混合料配合比设计[J].北方建筑，2021，6（5）：49-51.

[3] 林洁海.高性能泡沫沥青就地冷再生技术在路面修复工程中的应用[J].交通世界，2021（29）：43-45.

[4] 王锐军，李强，商健林，等.拌和用水量和养生时间对泡沫沥青冷再生混合料力学性能的影响[J/OL].林业工程学报：1-6[2021-12-24].

Application of Foamed Asphalt Cold Recycling in Road Maintenance

SHI Haibin

（Beijing Road and Bridge Ruitong Maintenance Center Co.， Ltd.， Beijing  102100）

Abstract： The application of cold recycling technology for foamed asphalt is to add cold water in high temperature asphalt to make hot asphalt mix with water. When the water temperature is heated， the asphalt is cooled. The heating process of water vaporizes it to form steam to maintain the stable area of asphalt. Bubbles are absorbed under the action of surface tension， so that the asphalt tension and vapor pressure are in equilibrium in a short time. When the foam is in contact with aggregate， the fine aggregate surface is spread， so that it has good covering ability between aggregates and can form a large number of joint sealants. After mixing and rolling， it forms a good structural strength and plays a stable role in the mixture. In developed countries， the application of foam asphalt regeneration technology was earlier. Under the condition of increasingly serious environmental problems and higher global temperature， the demand for foam asphalt technology has increased at home and abroad. Through the application of this technology， the research on the paving quality control of cold recycled mixture and asphalt foaming in the engineering field has been successful， and the actual measurement and construction experience have been accumulated. Based on the continuous research of technology， it provides a theoretical and operational reference for the application of cold recycling technology of foamed asphalt in China.

Keywords： foamed asphalt; cold recycling; major and medium road repairs; maintenance; application

收稿日期：2021-12-27

作者簡介：史海滨（1985—），男，满族，北京人，本科，工程师，研究方向：道路桥梁施工管理。