泡沫沥青冷再生下面层在某高速公路改扩建项目中的施工技术应用

于连杰YU Lian-jie

（中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100089）

0 引言

随着交通流量的不断增加，早期修建的许多高等级公路已渐渐不能满足目前的道路运输荷载要求，同时沥青路面各类病害也相继出现，一定程度上影响了驾驶的安全性及舒适性，众多公路也已进入到维修和保养阶段[1]。为加强对旧路面材料的回收和利用[2]，降低对道路周边环境的污染，泡沫沥青冷再生技术的应用前景也越来越明朗。作为一种新型的路面再生技术，不仅可以有效的对旧路面材料回收利用，还能解决在路面工程中产生的各类病害问题，而且具有养护周期短、开放交通快等优点[3]。但目前对该技术的研究，较多倾向于对泡沫沥青冷再生技术的发泡效果、混合料的配比设计等方面研究较多，因此有必要对其在实际工程应用中的详细施工技术进行深入研究。

1 工程背景

某高速公路改扩建项目地处海南省海口市，属于热带海洋性季风气候，极端最低气温为-1.4℃，极端最高气温40℃。自2008 年建成通车以来，社会经济的快速发展促进了交通量快速增长，原有道路的服务水平降低，对原有道路进行扩建以提高交通容量已迫在眉睫。本项目基于“安全、环保、经济”的设计理念，按照原路基、路面等专业处治过程材料循环利用的设计原则，充分利用路基挖出土借方、路面铣刨料再生利用技术等。

按照设计文件要求，路面采用12cm 厚泡沫沥青冷再生下面层，在施工过程中，通过进行深入调查和试验研究，确定了各类原材料的使用情况及泡沫沥青冷再生的目标配合比设计的基本情况，分别见表1、表2 和表3，泡沫沥青冷再生合成级配曲线见图1。

图1 泡沫沥青冷再生合成级配曲线

表1 原材料情况

表3 沥青及集料情况表

2 材料技术要求与特点

本项目在实施过程中对旧沥青路面铣刨料、新碎石材料、水泥和水等材料具有如下技术要求及特点：

沥青面层铣刨料技术要求：容许范围内，增加铣刨料含量[4]，对强度有益；控制铣刨速度，控制变异性效果较好；增加筛网，可控制超粒径的颗粒含量。

新碎石材料的技术要求：实际施工所使用的材料与设计相符；若石屑偏粗，泡沫沥青分布不均匀，将严重影响路面强度；碰到雨季施工，对石屑防护不到位，将导致含水量偏大。

水泥材料技术要求：可采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥等，不能采用快硬水泥、早强水泥以及其他受外界影响而变质的水泥[5]。采用强度等级为32.5 以上的水泥，水泥各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求；要求水泥初凝时显著增加早期强度和抗水损能力；2%以下的水泥，不会明显影响疲劳性能和柔性性能；通常为1.5%的水泥，多雨地区可适当增加至2%；若增加水泥，减少沥青，容易导致裂缝增多[6][7]。

对水的技术要求：水的作用是保证泡沫沥青的分散，形成集料-沥青砂浆，保证混合料的有效压实[8][9]。泡沫沥青冷再生混合料用水应为可饮用水。若使用非饮用水，须经试验验证，在不影响工程质量时方可使用。

3 泡沫沥青质量控制情况

本项目对泡沫沥青拌和站进行不定期的沥青用量抽查，经总量的核查，泡沫沥青的沥青用量可维持在目标配合比2.5%左右，满足设计要求。

通过对泡沫沥青厚度共抽检49 个点，达到设计厚度12cm 的有49 个点，合格率为100%，后续施工应保持对泡沫沥青厚度的控制。

本项目按照每公里抽检1 点，对泡沫沥青压实度共抽检14 个点。其中压实度在98%～99%的8 个点，99%～100%的4 个点，超百的2 个点，压实度符合设计要求，对于超百的点，在后续施工中通过加强对原材料和铣刨料的控制，保持级配的稳定，已得到改善。本项目对泡沫沥青筛分和含水率进行抽检得知，泡沫沥青冷再生混合料级配筛分通过率在级配范围内，级配和含水率较稳定。

按照规范的设计方法成型马歇尔试件，并对试件进行干湿劈裂强度试验，劈裂强度和干湿劈裂强度比均满足设计要求，可用于路面施工。

4 泡沫沥青关键控制要点

4.1 原材料控制

①新添加的粗细集料与配合比设计所用的材料有改变时，需对粗细集料进行重新检测，并对泡沫沥青冷再生混合料进行配合比验证。②为确保泡沫沥青厂拌冷再生矿料级配稳定、混合料均匀及铺筑质量，需增加筛分设备，采用振动筛或平板筛将铣刨料筛分成1 档料和2 档料，大幅提高铣刨料均匀度，并筛除超粒径铣刨料[10]。③拌和前要对沥青铣刨料及新加粗细集料首先进行烘干，然后进行含水量测定和筛分试验。按照筛分试验结果及配合比设计进行调整，以达到符合设计要求。

4.2 拌和工艺控制

①为确保泡沫沥青冷再生混合料拌和的均匀性，宜控制拌和设备最大生产效率，按照本项目实际情况，混合料拌和产量控制在额定生产能力的75%。②混合料拌和时的加水量要按照设计配合比确定的最佳含水量来进行调整，计算新添加的水的用量时要将铣刨料和粗细集料中的含水量考虑在内，加水量计算时要充分考虑海南当地气温和施工工序衔接情况，对加水量进行适时调整，需要值得注意的是含水量增加不宜超过最佳含水量的0.5%。③拌和至压实结束时间一般不宜超过水泥初凝时间。

4.3 运输环节控制

①运输前对车辆性能进行检查，使用性能良好的运输车，防止运料过程中车辆发生故障。车厢应清扫干净，严禁有泥沙或其它杂物残留；为防止沥青混合料与车厢板粘结，在车厢侧板和底部涂防粘薄膜剂。②拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分层装料，移动次数尽可能多，以避免集料产生分离现象。③运料车做好保温、防雨措施。卸料后，对残余的混合料应及时清除，防止结硬。

4.4 摊铺工艺控制

①摊铺设备。为保证摊铺质量，确保摊铺作业的连续稳定，采用两台摊铺机间隔10～20m 进行阶梯式摊铺，摊铺机行走前，应严格按松铺标高用木板将熨平板垫好，确保起始摊铺厚度满足要求。②摊铺速度。运料车在摊铺机前20～30cm 处停稳，摊铺时应缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，摊铺速度宜控制在2.5m/min 范围内。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。料车在摊铺区洒落的散料必须及时清除。③摊铺机布料器。摊铺机布料器旋转时应保持匀速，布料高度不超过最大高度的2/3 以减少离析。如果在摊铺过程中出现局部离析的情况，要及时采用人工清除，并用新料进行填补，以保证施工质量。④松铺系数。通过试验段铺筑压实确定，根据预压实情况，松铺系数取1.25～1.30。⑤接缝处理。对于隔天铺筑的横向接缝采用平接缝方法处理，在顺接摊铺前喷洒改性乳化沥青，此外，要保证在相邻两幅及上、下面层横向接缝处均要保留错位1m 以上。

4.5 压实工艺控制

①压实按照初压、复压、终压三个阶段进行，本项目实际碾压步骤为：双钢轮压路机首先静压1 遍，单钢轮压路机振动然后复压3～4 遍，胶轮压路机复压3～4 遍，双钢轮压路机终压1～2 遍。②选择合理的压路机组合方式及碾压步骤，并安排专人在旁边负责指挥，每次碾压段长度30～50m。在保证碾压不推移、不提浆的前提下，要尽早碾压，同时遵循“慢压、高频、低幅”的原则，由低往高方向碾压。③双钢轮压路机初压速度按1.5～3km/h 控制，碾压由边缘向中间，并注意错轴宽度且不漏压；单钢轮压路机复压采用高频低幅模式碾压，速度按2～3.5km/h 控制，胶轮压路机复压速度按2.5～4km/h 控制；双钢轮压路机终压收面至没有轮迹出现为止，速度按3～4km/h 控制。④碾压时应先起步后振动，先停振后停机，将驱动轮朝向摊铺机，碾压路线及方向不应突然改变，压路机折返应呈阶梯形，不应在同一断面上。出现推移或泌水现象时应停止碾压，待水分合适时再启动，严禁压路机在刚碾压完或正在碾压的路段上掉头、急刹车及停放。

4.6 养生与开放交通

①泡沫沥青冷再生在铺筑完成，质量检验合格后要马上进行自然养生处理，期间要禁止一切车辆通行，在自然养生满24h 后可逐步开放轻交通，车辆行驶速度须不超过40km/h，并严格禁止车辆掉头和急刹车。②养生时间不宜小于7d，但是如果能够符合以下要求时，可提前停止养生并进行沥青中面层铺筑：1）泡沫沥青层可以取出完整的芯样；2）泡沫沥青层含水率低于2%。

5 结语

5.1 均匀性控制建议

以现场施工质量情况来看，泡沫沥青施工现场偶尔会出现离析情况，这对泡沫沥青后期质量产生较大影响。分析主要由以下原因产生：①铣刨料上料不均匀，存在超粒径颗粒；②泡沫沥青装料出现粗细集料的分离现象；③新料未拌和均匀便上料。

针对以上情况，从以下方面来控制泡沫沥青均匀性：①为确保泡沫沥青厂拌冷再生矿料级配稳定、混合料均匀及铺筑质量，建议增加筛分设备，宜采用振动筛或平板筛将铣刨料筛分成1 档料和2 档料，大幅提高铣刨料均匀度，并筛除超粒径铣刨料。②预先将新料预混好作为一档料加入到拌和机一个冷料仓，预混时应做到均匀，且不要在拌合时才临时拌和。③对于混合料拌和产量宜控制在额定生产能力的75%左右，并适当增加装载机，保证拌和工序的连续性。④装载机在装料时，应保持铲料均匀并缓缓倒入运输车厢，在拌和机向运料车装料时，车辆要前后移动几次，分不同堆装料，此外要注意装料不宜过满，以避免粗、细集料产生分离。

5.2 含水量控制建议

以现场施工质量情况来看，施工现场有时存在泡沫沥青含水量过多的情况，应加强后场含水量控制。

①混合料拌和加水量宜按配合比设计确定的最佳含水量来控制，外加水时需考虑铣刨料和粗细集料中的水分，加水时应根据气温和施工工序衔接情况进行适当调节，即增加不宜超过最佳含水量的0.5%。②混合料运输车应采用篷布覆盖，防止水分过分蒸发。