泡沫沥青冷再生技术应用实例及优点分析

孙世昌

摘 要：介绍了泡沫沥青冷再生技术并对及优点进行了分析，结合沧州市国道307廊泊线路口至衡水界段大修工程，论述了泡沫沥青冷再生混合料的目标配合比设计，为干线公路大修工程应用提供了依据。

关键词：沥青路面；泡沫沥青；冷再生；配合比

根据我国目前修建道路的情况，按照沥青路面的设计寿命，我国相当比例的沥青路面陆续进入了大中修养护期，传统的养护维修方法存在旧料没有合理利用、路面材料与能源消耗大等问题，急需一种既能维持道路的正常运营，又能合理处置废旧路面材料、更为经济适用的路面再生技术，泡沫沥青冷再生技术应运而生。泡沫沥青冷再生作为一种新型再生施工方法，具备明显的技术优势和巨大的发展潜力。

1 泡沫沥青冷再生技术原理

在150℃以上高温沥青中加入少量水，沥青会迅速膨胀，从而产生微细的泡沫。这些气泡以一种亚稳态的形式存在，一般能够维持数秒的时间，不久泡沫将会逐渐破灭，此时沥青的物理性能暂时发生变化，其粘度显著降低，和细集料结合形成沥青胶浆，且与高速搅拌状态下的冷湿集料具有很好的裹覆性能，从而在压实后提高了混合料的强度和粘聚性。

2 泡沫沥青冷再生技术应用实例

2.1 工程概况

国道307廊泊线路口至衡水界段路线全长54.653km，该路始建于1998年，二级公路标准；一般路基宽12m，路面宽11.5m。国道307做为一条东西连接沧州市至省会石家庄的重要通道，在河北省公路网中起着举足轻重的作用。随着2009年国家取消二级公路崔尔庄收费站，途经307国道的大型运输车逐渐增多，对路面破坏严重，出现了大面积龟裂、网裂、局部沉陷，加之近几年对此路段病害的多次挖补，路面平整度极差。2009年实施大修补强，补强结构为18cm二灰碎石+9cm沥青混凝土。

2.2 路面结构设计

2.2.1 路面结构组合及厚度计算

路面结构组合。按照《公路自然区划图》，本项目所在地区属Ⅱ4区。根据交通量、道路等级对路面结构强度的要求，参照国内外高等级公路路面设计使用经验，结合交通量分析及沿线气候、土质、水文和筑路材料分布等情况，并结合沧州地方习惯，提出了路面结构方案。

路面结构计算。沥青混凝土路面厚度计算采用弹性层状体系理论，以路面设计弯沉值计算路面厚度，以沥青混凝土面层及整体性材料基层的拉应力进行验算，采用HPDS2003电算程序进行辅助设计。根据路基土工试验结果，按照土的颗粒成份及液、塑限等各项指标划分，并考虑路基填土高度、地下水、地表积水的影响，沿线路基土属于中液限粘土组，路基土的干湿类型为中湿，土基回弹模量值E0为39MPa，计算拟定的沥青混凝土路面结构满足设计要求。

2.2.2 结构方案

通过对旧路弯沉的调查，认为旧路仍具有较好的承载力（弯沉值为60～70），说明旧路病害主要集中在沥青面层。因此决定采用以下结构设计方案。

2.2.3 旧路局部严重病害处理

下挖13cm后，泡沫沥青冷再生层下卧层控制弯沉为120，对于不能满足弯沉要求的病害区域进行水稳补强。

2.2.4 配合比设计

对现场获取的原有路面材料采用室内发泡设备进行配合比设计。沥青发泡性能试验采用不同沥青温度下膨胀率和半衰期进行评价；材料组成试验采用3种级配组成，以间接抗拉强度为控制指标进行比较试验，并以此确定最佳材料组成条件下的最佳沥青用量及混合料的基本性能参数。配合比设计结果如下：

（1）沥青发泡温度：沥青生产温度不低于160℃；（2）沥青发泡用水量：2.5%；（3）沥青用量：2.2%；（4）水泥用量：1.8%；（5）石屑用量：25%；（6）铣刨料用量：73.2%；（7）最大干密度：2.085g/cm3；（8）最佳拌和用水：5.3%。

3 優点分析

泡沫沥青冷再生技术是利用沥青发泡技术将铣刨后废弃的沥青材料重新稳定并在压实功的作用下形成具有一定路用性能的路面结构层。这项技术可以将废弃的沥青路面材料再生使用而且可将其中的老化沥青重新激活变废为宝，从而达到保护环境、节约资源的目的。

3.1 技术优势

单价及运输价格较低，因为泡沫沥青只要采用一般常用的针入度级沥青即可，且添加的水量相当少，而不像乳化沥青需要加入较多量的水进行乳化，由于运输量的减少，而使运输成本大大降低。

施工速度快，泡沫沥青混合料拌好后可以立即压实，压实结束即可开放交通，可以明显减少对繁忙道路的交通影响。

用泡沫沥青稳定的集料范围较广，可以是高质量的碎石，低等级的砂石料、矿渣，破碎的沥青混凝土回收料等。

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。

3.3.2 经济效益

泡沫沥青冷再生技术主要采用铣刨料进行拌和，节省了新碎石材料的用量，减少了80%以上废料的土地占用，节约了土地资源。

泡沫沥青冷再生技术可以有效的防止反射裂缝，减少路面水损坏，从而延长沥青面层使用寿命，降低道路运营全寿命成本。

泡沫沥青冷再生方案可以缩短20%工期，这将减轻施工中的安全维护压力，减少施工安全维护经费，同时有助于保障道路畅通和安全，给沿线地方经济发展赢得宝贵时间。

3.3.3 社会效益

节约资源，保护环境。泡沫沥青冷再生沥青混合料与传统的热拌沥青碎石（ATB-30）混合料相比，同属于柔性基层结构，而前者在不影响路面使用性能的前提下，可节省加热能源60%以上，减少CO2排放量80%以上。

优化路面组合形式，延长路面寿命。该技术可以将传统的路面结构改造成柔性基层路面结构，从而优化路面组合形式，延长路面使用寿命。

控制路面标高，关注民生。泡沫沥青冷再生方案可以较好地控制路面标高，解决道路上方设有立体交叉和沿线穿镇路段不允许抬高难题，尤其可以避免市政道路中加高后带来的排水问题。

4 结束语

泡沫沥青冷再生技术作为一种新型的回收料再生技术，能实现路面旧料的资源化利用，解决旧料存放对自然的污染，实现可持续发展；同时，节约天然砂石资源，减少石料开采对生态环境的破坏，降低工程成本。

泡沫沥青冷再生技术可在高速公路及一级、二级公路等各级公路养护大中修工程中推广应用；实施泡沫沥青冷再生技术改造工程，应根据道路等级、气候环境、交通量、旧料性能、基层强度、机械设备和施工熟练程度等条件，合理选择再生路面结构与施工方案。

参考文献

[1]拾方治，李秀君，孙大权，等.冷再生沥青混合料设计方法概述[J].公路，2004（11）：102-107.

[2]拾方治，赫振华，吕伟民，等.沥青发泡原理及发泡特性的试验研究[J].建筑材料学报，2004，6（2）：183-188.