泡沫沥青冷再生路用材料的配合比设计及施工分析

杨胜奇

摘要 高速公路的路面类型以沥青路面为主，公路建成通车运营后，需要定期进行养护，路面养护成为影响公路通行性能的重要因素，公路养护技术也成为道路养护工程领域的研究热点。采用泡沫沥青冷再生技术养护公路路面，回收老旧沥青路面材料，破碎后掺配添加剂，成为新的路面再生料。文章以泡沫沥青冷再生材料配合比为研究对象，论述了材料检验与配合比设计，分析了混合料的生产及施工工艺，总结出该混合料应用于路面维护具有环保和成本低的优势，推广应用价值较高。

关键词 沥青路面；泡沫沥青；再生混合料；配合比设计；路用性能

中图分类号 U414文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）11-0079-03

0 引言

现阶段，泡沫沥青冷再生技术实现了对沥青路面废料的循环再生利用，现已成为道路养护工程领域的研究热点，并得到了广泛应用。运用该项技术，收集沥青路面废料，使用破碎设备将其制成颗粒，经再次筛分后，之后向里面掺配新骨料、新沥青、再生剂等，成为再生混合料，并用于路面养护。泡沫沥青是制作该混合再生料的重要黏结剂，沥青发泡设备制作发泡沥青后，经传输系统被输送至集料系统中，进行喷洒并搅拌，在其作用下，各种原材料实现有效黏结，成为新的再生混合料。该技术实现了对废料的再生利用，不但能降低路面养护成本，还有利于保护环境，具有良好的经济价值和社会效益，可广泛应用于路面养护工程。

1 泡沫沥青生产工艺

随着经济社会的发展，沥青路面公路运营总里程持续增加，越来越多的在役沥青路面需要进行养护。养护费用低且快速完成任务是路面养护工作的具体要求，此外，还要求降低能耗，且有利于保护环境，这就对沥青路面养护技术提出了更高的要求。泡沫沥青冷再生技术能循环利用路面废旧料，可有效满足上述要求。

为积极响应国家提出的低碳、环保的新发展战略理念的要求，各行各业开始创新和升级生产模式，彻底抛弃以往高消耗、高污染的粗放型发展模式，不断追求低碳、环保、绿色的发展理念。砂石料是修建、养护路面的重要资源，由于开采砂石料严重破坏了生态环境，因此国家采取了禁限措施[1]。采用再生混合料路面养护技术，一方面可减少砂石料的使用量，降低了养护费用，保护了生态环境，更重要的是，路面结构更具柔性，沥青路面受力性能得到提高，增加了其使用年限。图1表示该技术的生产工艺。

2 泡沫沥青冷再生技术应用实例

该文以某省道公路路面维修改造项目作为案例，分析在该项目中运用的泡沫沥青冷再生技术，论述了其特点及优势。

2.1 材料检验与配合比设计

为科学设定再生混合料配比，并进行合理优化，在收集利用路面废旧料前，应先检验旧料，确定其级配，并测量明确水分占比[2]。图2、表1表示检验数据。

（1）通过开展筛分试验，确定沥青路面废料的级配，粒径小于4.75 mm的旧料，其筛分通过率为42.4%。由此可知，路面废旧料中含有大部分粗集料，细集料的占比较小，可采用细集料提升再生混合料的级配[3]。

（2）使用泡沫沥青将路面废旧料及新料充分黏结起来，对其发泡性能有较高要求，其质量也应达到常规沥青的相关要求。半衰期、膨胀率是评价沥青发泡性能的重要指标，分析评定此两项指标，就可判断出其发泡率是否达标[4]。在该试验中，设定气压为4.0 MPa、水压为5.0 MPa，以中海90#基质沥青材料为试验对象，表2为试验结果，可知泡沫沥青发泡性能符合施工要求[5]。

（3）该再生混合料的水稳性以及早期强度较低，必须掺配相应的活性填料剂，才能符合施工要求。施工过程中，选用水泥作为活性填料剂，这类水泥必须具有良好的水稳性，且早期强度较高。按照设计标准，沥青混合料中的活性填料剂占比应小于1.5%。因此，该试验中，所用的活性填料剂为标好为42.5的矿渣水泥，其占比不能超过1%[6]。

（4）为增强再生混合料的和易性，并加快水泥发生水化作用，需要添加小部分水，设定最佳水环境。为获得良好的试验效果，选用了纯净度较高的饮用水，进行土工击实试验来明确最恰当的含水量及最大干密度。

（5）制作发泡沥青冷再生混合料，主要是收集利用路面废旧料，掺配部分新砂石料，增强其强度，提升级配，由此获得更高使用性能。该试验中，为优化混合料的级配，混合料中掺配了部分细集料，其粒径在10～30 mm之间，同时还添加了部分机制砂，其粒径在3 mm以下[7]。

2.2 目标配合比的确定

采用马歇尔试验设计再生混合料的配合比，持续完善其级配，确保路面油石比符合最佳施工规范。将泡沫沥青作为黏合剂，掺配到再生混合料中，制备出半柔性的沥青混合料。此设计方法，区别于常规的沥青混合料。根据施工计划，通过开展土工击实试验，确定混合料的含水量及干密度上限值。通过开展强度劈裂试验，设定相应的油石比，由此确定最佳比值[8]。

（1）通过分析路面废旧料的筛分结果，可明确矿料组成及合成级配，为合理设定配合比，需要混合料中掺配一部分细集料，其粒径最大为13.2 mm、最小为2.4 mm，此外，还需要掺配部分粗集料。该省道路面维修工程，所用再生混合料中的新矿料为机制砂与石灰岩，其中前者的粒径不超过3 mm，后者粒径最大为30 mm、最小为10 mm，图3表示再生混合料的级配曲线[9]。

（2）通过分析级配曲线可知，针对再生混合料，开展土工击实试验，由此明确其最佳含水量及最大干密度，试验获得数据依次为6.56%、2.11 g/cm3。

（3）试验过程中，所用的泡沫沥青用量等级分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，各种新旧原料混合后，开展强度劈裂试验。图4为强度曲线。

（4）为确保再生混合料的性能符合要求，经试验可确定，所用的发泡沥青用量占比为2.4%，由此制备馬歇尔试验试件，其性能符合设计标准。

2.3 混合料的生产工艺

采用泡沫沥青再生混合料养护技术养护路面，其中最重要的环节是拌和混合料，其质量对路面养护效果有决定性作用。拌和混合料时，各类原材料的指标必须符合相关要求，严格准确控制使用量，并根据试验结果，科学设定配合比，同时做好质量监测。再生混合料制备出来后，立即取样检测，确保其质量符合施工要求。

2.4 混合料的施工工艺

（1）摊铺：当再生混合料拌和结束后，通过工程车将其立即运输至工地，需采取相应措施防止含水量下降，从而影响到后续路面摊铺及碾压施工，帆布具有良好的防水性，可将其覆盖到混合料上，防止运输过程中水分流失。泡沫沥青的摊铺过程并没有特别之处，有一点应注意的是，无需加热熨平板，施工环节对路面的基层标高及松铺系数要做好检查，这是与普通沥青摊铺的主要差异[10]。

（2）碾压：结合该工程项目的具体情况，制定相应的碾压方案。①再生混合料摊铺完成后，由双轮压路机进行初次静压，之后将压路机设定为高幅低频振动状态，再碾压两遍；②初压结束后，再使用单轮压路机高幅低频振动复压，之后将压路机调整为低幅高频振动状态，再碾压两次；③路面终压需要静压十次，由胶轮压路机完成碾压。

（3）养生：路面摊铺完成后，需对路面进行碾压，确保路面强度达标，这一过程中混合料的含水量会有所下降。为有效补充混合料水分，确保路面强度符合施工标准，路面碾压过后应及时洒水。

2.5 路面检测

使用再生混合料铺筑完路面后，需要加铺上面层，运用的是AC-13细粒式沥青混凝土。路面修复结束时，需检测路面外观，并定期做好检测，确保混合料紧密相连，提高路面的平整度与通行性。

3 结语

综上所述，随着高速公路在役里程的不断增加，有更多沥青路面需要维修保养，因此，老旧路面修复技术已成为道路工程养护的研究热点。泡沫沥青冷再生技术属于近年来新兴的一项可再生路面养护技术，具有较高的经济价值和环保效益。该文以某省道沥青路面养护工程为案例，对其老旧沥青路面进行检测，明确其级配与含水率，据此设定泡沫沥青混合料级配。此外，通过分析该再生混合料的油石比，有效提升其力学性能，并针对具体的工程案例，提出关于施工队伍、人员及作业流程要求的具体施工方案。当前，学术界广泛开展了关于泡沫沥青的各项研究，再生混合料的力学性能明显提升，采用这一新型路面养护模式，不但养护费用低，而且低碳环保，必将得到广泛的推广应用。

参考文献

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