泡沫沥青冷再生技术在公路工程中的应用

长安大学材料学院 王晓冰

长安大学公路学院 吴正莺

泡沫沥青冷再生技术在公路工程中的应用

长安大学材料学院 王晓冰

长安大学公路学院 吴正莺

我国每年在公路养护工程上需消耗大量的沥青、砂石材料，在养护工程中翻挖、铣铇的沥青路面旧混合料废弃之后也容易造成环境污染。泡沫沥青冷再生技术既可避免旧沥青混合料的废弃，又能维持道路的正常运营，可以有效解决上述问题。

泡沫沥青冷再生技术是将旧沥青面层(有时连同少量基层)进行铣刨破碎处置后，加入一定量的新集料，并通过专门设备喷入泡沫沥青，经过拌和、碾压成型后形成新的均匀混合料，作为路面结构的一个层次，满足一定的路用性能，是一种节能环保、经济简便的先进道路养护手段，在美国、加拿大、南非、澳大利亚和欧洲都有成功先例，但我国对泡沫沥青冷再生技术的研究应用仍处于起步阶段。

一、泡沫沥青的发泡机理及评价指标

1. 发泡机理。在高温（一般在140℃以上）沥青中加入一定量的水，由于水的急速气化形成爆炸性泡沫，使沥青的表面积成倍增加，体积膨胀数倍至数十倍不等，然后沥青在短时间（一般1min左右）内恢复原状。在这一过程中沥青只发生物理变化，并没有发生化学变化，这种膨胀成泡沫的沥青称为泡沫沥青。沥青膨胀产生泡沫，从而使其黏度下降，方便与冷集料均匀拌和。

2. 泡沫沥青的评价指标。现行的泡沫沥青的评价指标主要有膨胀率（expansion ratio）和半衰期（half-time）两个。

（1）膨胀率即沥青发泡膨胀时达到的最大体积与泡沫完全消失后的体积之比，一般要求膨胀率大于10，膨胀率越大，施工和易性越好，在最终成型的混合料中泡沫沥青的分散均匀性就越好。

（2）半衰期是泡沫沥青从最大体积降到最大体积一半所需的时间，以s计，一半要求要大于10s，半衰期越长，沥青的泡沫衰减越慢，在施工时的有效拌和时间越长，就越利于施工。

二、泡沫沥青混合料的基本性能研究

1. 原材料。沥青采用中石油克拉玛依生产的AH-90#沥青，按照以往应用经验，在掺水量为2.5%的情况下制成泡沫沥青，旧集料合成级配如表1所示。

表1 泡沫沥青混合料合成级配

2. 泡沫沥青混合料基本性能。通过马歇尔设计方法确定最佳油石比为3.2%，对泡沫沥青混合料的高温稳定性、力学特性以及水稳定性进行试验验证，结果如表2所示。

表2 泡沫沥青混合料基本性能

由表2可知，泡沫沥青混合料满足有关基层材料的设计参数，泡沫沥青混合料适合作为高等级路面的基层以及低等级路面的面层。

三、泡沫沥青冷再生技术在公路工程中的应用

泡沫沥青冷再生技术分为厂拌冷再生技术和就地冷再生技术，根据各自特点，其应用条件也不一样。

1. 泡沫沥青厂拌冷再生技术的适用条件。

（1）标高不增加或者增加很少（一般小于5cm）的路段。

（2）具有较多的沥青面层铣铇材料可以使用。

（3）路面结构的整个面层和大部分基层损坏，处理深度较大，而且下承层病害处理面积较大。

（4）路面线形需要较大调整，而且路面平整度要求较高。

（5）施工点附近具备合适的铣铇料堆场。

2. 泡沫沥青就地冷再生技术的适用条件。

（1）标高可以增加（通常大于10cm）的公路。

（2）路面结构的面层和基层顶部产生损坏，处理深度有限，一般不超过20cm的路面。

（3）下承层病害较少，旧路基未见明显病害。

（4）路线线形较好，不需要较大调整。

四、结论

在我国道路通车里程飞速增加的同时，相当一部分道路已经进入养护大修期，道路养护工程量巨大，因而，泡沫沥青冷再生技术的应用前景十分广阔。