泡沫沥青冷再生技术的研究

刘胜林

【摘要】泡沫沥青冷再生技术是一种沥青再生技术，能大量的节省沥青路面的沥青用量，节约施工成本。文章对泡沫沥青冷再生技术的研究进行分析，具有一定的借鉴意义。

【关键词】泡沫沥青；冷再生技术；研究

中图分类号：TU535 文献标识码： A

前言

文章对泡沫沥青的概念和原理进行介绍，对泡沫沥青混合料的特性和优缺点进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对泡沫沥青冷再生混合料配合比设计进行探讨。

二、泡沫沥青的概念和原理

1.概念

泡沫沥青冷再生是沥青混凝土路面再生利用的一种方法，泡沫沥青冷再生混合料是指沥青混凝土路面经过铣刨后，将铣刨料筛分并按一定比例加入石屑、水泥等外掺剂，另外喷入由专用设备对沥青进行发泡后的泡沫沥青，边拌和边喷洒组成的拌和均匀的混合料。

沥青发泡的原理

沥青发泡的基本过程是当冷水滴与高温沥青（140℃以上）接触时，水转化成蒸汽，形成大量气泡，使沥青的体积发生膨胀，形成大量的沥青泡沫，经过很短的时间沥青泡沫破裂，在近1min内沥青又恢复原状。整个过程仅仅是沥青暂时的物理变化，没有发生化学反应。Walt等人对泡沫沥青的机理进行了分析，指出泡沫沥青是一种水饱和沥青。而当泡沫沥青与集料接触时，沥青泡沫瞬间化为数以百万计的“小颗粒”，散布于细粒料（特别是粒径小于0.075mm）的表面，形成粘有大量沥青的细料填缝料，经过拌和压实，这些细料能填充于湿冷的粗料之间的空隙并形成类似砂浆的作用，使混合料达到稳定。

三、泡沫沥青混合料的特性

将配好的集料于拌锅中在搅拌状态下加入拌和用水，之后将拌锅与发泡试验机对接起来，搅拌状态下喷洒泡沫沥青，30s后倒出，最后将拌好的混合料制成标准的马歇尔试件（双面击实，每面75次）。试件在室温下养生24h后脱模，再置于40℃的通风烘箱中养生72h。试件养生进行相关的性能测试。

1.沫沥青混合料的密度和空隙率

研究表明，蜡封法测定的结果要略大于表干法，但是由于二者相差不超过0.7%，因此，测定泡沫沥青混合料密度时，可以采用表干法代替蜡封法。一般情况下，泡沫沥青混合料的平均密度要小于热拌沥青混合料的密度，这可能由于泡沫沥青混合料不如热拌料容易击实所致。混合料的空隙率是决定沥青混合料最佳沥青用量的一个标准，同时也是影响混合料性能的一个重要方面。

泡沫混合料的强度

在不同的泡沫沥青含量下，新集料的干ITS值在0.3﹣0.5Mpa之间，而RAP的干ITS值在0.35﹣0.62Mpa之间。两者的强度水平均低于热拌沥青混凝土典型的强度值(0.8﹣1.50MPa)，因此该混合料不能满足高等级道路面层的要求，但是其强度水平满足基层材料的要求。国外的相关经验也表明，泡沫沥青混合料适合作为高等级道路的基层和低交通量道路的面层。

3.泡沫混合料的水稳性

泡沫沥青的空隙率较高，一旦有水进入其内部，将会造成水损坏。因此，其强度特性与含水量密切相关。采用湿ITS评价混合料的水稳定性能，在测试前要将养生过的试件浸入25±1℃的水中24h。在水泥量为0的时候，其ITS值很低，说明其水稳定性较差；而加入的水泥量0.5%和1.0%时，其强度值明显增加。，水泥的主要作用是改善混合料的水稳性。一般情况下，水泥量应控制在2%以下，这主要基于经济效益方面的考虑。

泡沫沥青冷再生技术的优缺点

1.泡沫沥青冷再生技术的优点

（1）是一种环保、节约的道路维修技术

就地冷再生技术可以将全部的旧路面材料重新加以再生利用，一是减少了因所需大量砂石材料开采而造成的地表环境破坏；二是避免了旧沥青路面材料对环境的污染。此外，因减少了新、旧材料的运输而减小了周围环境的污染及途径路面的破坏。节省运力资源，充分利用旧路材料，减少了旧路面材料和新料双重材料的运输量。

（2）施工过程中不损坏路基

由于冷再生施工为一次性作业方式，再生机组在暴露的路基上只通过一次，所以与传统施工方法相比机组对路面的损害较小。

（3）再生层的质量可以保证

现代化的专用再生设备，采用先进的电脑控制，可以准确实现对现场铣刨深度和速度的控制，以及各类添加剂计量的精确控制。此外，铣刨壳在拌和舱内高速旋转，同时完成了铣刨与拌和，材料拌和均匀，减小了原路面材料的变异性。

（4）施工简便、效率高

现代化的专用就地再生设备，具有较高的生产率，通过一次作业就能实现对老路的维修，施工组织简便，对交通干扰小，而且特别适用于大交通量、不中断交通施工的道路。

（5）节约工程造价

由于就地冷再生技术，在节约材料、减少运输等方面的特点，使得其使用成本与传统维修方法相比，造价明显减少，是一种经济型的道路维修工艺。

2.泡沫沥青就地冷再生技术的缺点

（1）沥青混凝土路面的就地冷再生需使用大型的专用机械，进行连续机械化施工，施工时机组长达50~100m，因此要具有能发挥就地冷再生足够的工程规模，不适合用于小型维修工程，以及难以确保连续机械化施工的工程。

（2）要对实行就地冷再生路段进行旧路检测，确定该路段是否符合沥青路面就地冷再生的技术条件。检测的主要内容包括：沥青路面变形类（车辙、拥包、深陷）病害調查、路面抗滑性能调查、强度调查。对于老路面具有较多深层病害，而且就地冷再生处理不到的路段，一般不适合采用就地冷再生技术。

（3）就地冷再生层作为路面基层时，路面标高一般比旧路面提高5~10cm。

（4）对于老路结构比较复杂，材料变异性较大的路段，一般也不适合采用就地再生技术。

五、泡沫沥青冷再生混合料配合比设计

1.合成级配设计

取有代表性的铣刨料样品，进行筛分试验，分析其级配组成；若铣刨料级配组成不能满足泡沫沥青混合料的级配范围的要求，则需加入部分新料（石屑），将级配调入该级配范围；将上面的泡沫沥青混合料制件，进行试验检测，若各项指标符合要求，则经过综合比较确定设计合成级配；若有的指标不符合要求，则要调整级配，直到符合要求。

2.沥青发泡室内试验

利用维特根WLB10型便携式沥青发泡设备，在室内对选用的沥青在不同温度、不同用水量条件下进行发泡试验，测定泡沫沥青的膨胀比和半衰期。经对这两个指标进行综合分析后，确定沥青发泡的最佳温度和最佳用水量。

3.配合比设计

采用重型击实试验确定合成级配的最佳含水量及最大干密度。该工程中再生混合料的最佳含水量为5.1%，最大干密度为2.163g/cm3；确定合成级配，原则是应尽量使合成级配满足泡沫沥青混合料级配范围的要求，特别是0.075mm的通过率应保证在6％以上。

4.最佳沥青用量的确定：

（1）根据试验确定的混合料最佳含水量，对合成级配加入适量的水，并加入4～5种不同的泡沫沥青用量，分别进行混合料的拌和，再以马歇尔击实仪双面击实75次成型试件；试件成型后于室温下放置24h，而后放入40℃恒温鼓风干燥箱养生72h。

（2）将试件分为两组，一组放置在空气中24h，同时另一组放置于25±1℃的水浴中保温24h，再按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定的方法测定试件干、湿状态下的劈裂强度，并计算相应的残留劈裂强度比。

（3）根据干、湿劈裂强度及残留劈裂强度比，经综合分析确定最佳泡沫沥青用量。

5.混合料的性能验证试验

根据上述配合比及最佳沥青含量成型试件，进行以下性能试验：高温抗变形性能（车辙试验）、抗水损害性能（冻融劈裂、浸水马歇尔）、低温抗裂性能，以及抗疲劳性能，以评价泡沫沥青冷再生混合料与路用相关的性能。

结束语

泡沫沥青冷再生技术对于沥青路面施工的改善具有重要意义。近年来，人们对于泡沫沥青冷再生技术的关注度也越来越高。随着研究的进一步深化，泡沫沥青冷再生技术将会发挥更大的作用，让我们拭目以待。

参考文献

[1]童丰华.泡沫沥青冷再生技术在施工中的应用[J].公路.2009(08).[2]赵永波.冷再生技术在陕西高速公路路面大修中的应用[J].长安大学.2010.[3]罗伟平.泡沫沥青冷再生技术研究进展[J].公路交通技术.2009(02).