道路维修养护中泡沫沥青冷再生技术的应用

道路维修养护中泡沫沥青冷再生技术的应用

杨红霞

内蒙古乌兰察布市公路养护中心  集宁012000

摘 要：沥青路面的再生技术是20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新技术，当前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一，从环境生态的观点来看，路面再生技术中，现场再生优于工厂再生，冷拌再生胜过热拌再生，故现场冷再生是最合适的方式。由于泡沫沥青处治材料比较广泛，可包括各种沥青路面和基层及含塑性的稳定土材料，因此将泡沫沥青作为道路现场冷再生的一种再生剂和稳定剂，有其突出的特点。

关键词：泡沫沥青  现场冷再生  道路维修养护

    前言

沥青路面的再生技术是20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新技术，当前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一，从环境生态的观点来看，路面再生技术中，现场再生优于工厂再生，冷拌再生胜过热拌再生，故现场冷再生是最合适的方式。由于泡沫沥青处治材料比较广泛，可包括各种沥青路面和基层及含塑性的稳定土材料，因此将泡沫沥青作为道路现场冷再生的一种再生剂和稳定剂，有其突出的特点。我国自1998年10月首次应用后，随着众多泡沫沥青再生路段的修建，对该技术的认识和研究也日益深厚，为今后的合理使用奠定了良好基础。

1. 泡沫沥青的产生原理及特点

(1)通过向高温的沥青中加入精确计量的冷水(通常为沥青质量的1％ ～2％)就可以制成泡沫沥青。当注入的冷水遇到热沥青时，由于水的急速汽化，沥青的表面积大量增加，体积发生膨胀，因而会产生大量泡沫，表面活性进一步增强。对于粘度值较大或高等级的沥青，通常需要加入一定压力，促进泡沫的生成。在发泡的过程中，沥青的粘度显著降低，从而能与高速搅拌状态下的冷湿集料具有很好的裹覆性能，而且这种裹覆作用在常温下只针对集料中的细集料，通过裹覆细料形成高粘度的沥青胶浆，并在压实作用下粘结粗集料形成强度，增加了混合料的粘聚性，因此泡沫沥青是一种新式的沥青拌合技术。

(2)沥青发泡效果可用膨胀率和半缩期评价。膨胀率是指沥青与水拌合发泡后达到的最大体积与沥青未发泡前体积的比值，半缩期是指自发泡的最大体积为准起算，至体积缩减至一半所经过的时间。一般高温的沥青经与少量水拌合后，体积在很短的时间内膨胀至最大，此后体积开始缩减，为了使发泡后的沥青能与常温的湿集料拌合充分，膨胀率越大越好；半缩期则应尽量长，以便与集料有较长的时间进行拌和，提高泡沫沥青混合料的质量。所以生产泡沫沥青的关键在于控制使用准确的用水量及获得最佳的膨胀率。

(3)与乳化沥青和其他稳定剂相比，泡沫沥青具有独特的技术特点和应用效果，其优势在于：①单价及运输价格较低；②施工速度快；③骨料无需加热，也不必对沥青进行乳化，节约能源，经济环保；④储存期较长(最长可至1个月)；⑤用泡沫沥青稳定的集料范围较广；⑥ 与传统的热拌沥青混合料相比，具有更好结构承载力、抗车辙和抗疲劳性能；⑦与水泥处治粒料相比更有柔性，不会产生收缩龟裂的问题。

(4)采用泡沫沥青作为冷再生稳定剂的缺点：① 沥青成功发泡需要较高的温度(约160～180OC12)；②泡沫沥青的生产需要使用专门设备；③作处治基层时，比石灰和粉煤灰材料造价高；④泡沫沥青混合料不耐水的侵害，故完成的泡沫沥青层大都需要在上面加铺较能抗水及耐磨的热拌沥青混凝土层。

2.泡沫沥青混合料的技术性能和设计方法

2.1 技术性能

(1)温度稳定性。泡沫沥青混合料的温度敏感性较常规的HMA低。泡沫沥青的高温稳定性和低温抗裂性均优于热拌沥青混合料。

(2)抗车辙性能。有关抗车辙性能的研究比较少。研究表明压实后立即试验和压实后24 h试验结果相差很大。

(3)水稳定性。泡沫沥青混合料的强度特性与含水量密切相关，因为该类混合料的沥青用量相对较少，而空隙率较高。为了提高混合料的水稳定性，必须采用较大的沥青用量，这样，混合料的密度增加，细粒料能裹覆更多的沥青，使其水稳定性提高。也可以加入水泥作为填料改善材料的水稳定性。

(4)抗疲劳性能。抗疲劳性能是决定泡沫沥青混合料结构承载能力的一个重要因素。泡沫沥青混合料的力学特性介于粒料类和水泥处治类材料之间。研究表明泡沫沥青混合料的疲劳特性不如常规HMA，但高于乳化沥青处治的优质集料引。

2.2 设计方法

泡沫沥青混合料是由泡沫沥青与路面材料混合在一起而得到的混合料起而得到的混合料。混合料设计通常采用马歇尔法，主要是确定沥青的发泡性能和确定最佳沥青用量2个方面。步骤如下。

(1)对需翻新的路面进行调查评估。包括地下水和排水情况、旧路的纵断面和结构层厚度、路基强度等。

(2)对能够回收再利用的材料进行检测。包括沥青含量、材料含水量、混合料的级配等。

(3)确定泡沫沥青混凝土各种材料用量比例。对塑性指数大于12的材料需掺加1％ ～2％ 的熟石灰，为了增加沥青的粘附性，可加入1％ ～2％的水泥。

(4)确定泡沫沥青的膨胀率及半缩期。经由改变加入的冷水量，可以调整沥青的膨胀率和半缩期，并据此选择最佳用水量。

(5)制备泡沫沥青混合料试件，确定最佳沥青用量。一般配比设计要求拌制至少五种不同沥青用量的混合料。将试件经适当的养护后，再进行评估试验。

3.泡沫沥青现场冷再生技术在道路维修养护中的应用

现场热再生主要针对沥青路面的上面层，处理深度0～6 cm；现场冷再生适合全部面层和基层，处理深度10～50 cm。沥青混凝土路面现场冷再生是利用专用路面机械，按照一定的厚度，将旧路面现有的材料进行粉碎加工，必要时添加部分新骨料或细集料，再按一定比例加入一定量的稳定剂和适量的水，在自然环境温度下现场连续地完成材料的拌和、摊铺及压实成型，并将再生层作为新建路面的面层或基层的作业过程。再生后，视公路等级的不同，再生层上加铺沥青混凝土面层或做封层处理。

3.1施工工序

现场冷再生施工之前应先进行路况调查，然后进行试验室配合比设计，再进行实验路段施工，用来验证配合比，必要时进行配合比调整；最后才是大规模的冷再生施工。利用泡沫沥青进行现场路面冷再生的施工工序如下：

(1)对旧有路面进行铣刨破碎，也可加入其它碎石骨料和再利用的原有沥青混合料；

(2)泡沫沥青产生后直接喷洒在再生机的拌和罩壳内，与路面材料充分拌和。

(3)摊铺、压实成型；

(4)表面处理，对交通流量大的道路只需在上面加铺一层新的沥青面层，对低交通流量路面进行表面处理即可。

3.2 维修养护特点

利用泡沫沥青冷再生技术对现有道路进行维修养护具有以下特点。

(1)在道路面层修复翻新的同时提高了道路的整体结构强度；原筑路材料重新得到利用，节约了资源和能源。

(2)与其他冷再生方法相比，工艺经济，成本低。

(3)提高了非粘结砾石道路的等级。为了提高道路的承载能力。

(4)用泡沫沥青作为新粘结料进行粘结层及部分非粘结基层道路的冷再生，可以获得满足预期交通载荷要求的新基层，与水泥相比，泡沫沥青能产生更具柔性的铺层。

4.结语

随着我国越来越多的高等级公路沥青路面基层或底基层采用半刚性材料早期损坏严重，应用泡沫沥青混凝土作为路面底层，可以解决半刚性基层沥青路面结构带来的问题，既能有效避免早期病害的发生，又能解决大量路面材料废弃后造成的污染和浪费问题。但沥青混合料再生技术还处于起步阶段，缺乏必要的理论指导及科学的设计方法和机械设备的支持，并没有在实际工程中得到大量应用。因此，有必要对其进行深入系统的研究，建立一套适合我国实际情况的设计和施工规程，以利推广和应用。

参考文献：

[1]曹翠星，何桂平，孙成仁．泡沫沥青冷再生技术[J]．公路，2018，(11)：lOO—lO2．