泡沫沥青冷再生在公路维修中的应用研究

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摘要： 鉴于泡沫沥青现场冷再生技术已成为当代公路施工中的一种新兴技术，被更多的应用于沥青路面维修施工中。本文结合具体工程，论述了泡沫沥青的发泡原理、混合料的目标配合比设计及混合料的生产、施工工艺和质量控制，为其在今后工程中的应用提供了科学的依据。

Abstract： The foam asphalt cold regeneration technology has become a new technique in contemporary highway construction， and it has been more used in construction of asphalt pavement maintenance. Combining with the practical project， the paper discusses the foaming principle of foam asphalt， mix design of mixture， mixture production， construction process and quality control， which provides scientific basis for its application in engineering in future.

关键词： 发泡原理；配合比设计；质量控制；现场检测

Key words： foaming principle；design of mix proportion；quality control；field test

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）27—0079—02

1 工程概述

海滨大道北段一期高速公路起点为天津市蛏头沽，经过航母公园、蔡家堡，终点是河北省涧河。它位于天津市东部，是环渤海地区沿海高速公路的重要组成部分。高速公路全长27.36km，采用高速公路标准设计，路面为双向6车道，设计时速120km/h。在维修工程部分路段采用了泡沫沥青冷再生维修加固技术。

2 发泡原理

发泡过程是在发泡仓内完成的，首先将普通沥青加热到一定温度（至少是140℃以上），向高温的沥青中喷入冷水（室内温度），同时打开气压阀门喷入压缩空气，高压水流在高压气流的强烈冲击下被分散成许多微小的水雾状的小颗粒。当热沥青遇到这些冷水小颗粒时，将发生以下连锁反应：两者立即发生能量交换，热沥青与小水滴表面发生热量（能量）交换，使冷水小颗粒温度上升至100℃，迅速发生汽化，而与此同时沥青发生冷却，由于沥青传递的热量超过了蒸汽潜热，使水急速汽化导致沥青剧烈膨胀发生“爆炸”，产生蒸汽，这样就会产生大量的沥青泡沫，在一定压力下，这些溶有大量泡沫的沥青就从喷嘴喷出，这就形成了宏观上的泡沫沥青。处于泡沫状态的沥青与高速搅拌状态下的冷湿集料具有很好的裹覆性能，并且这种裹覆作用在常温下只针对集料中的一定粒径的细集料，通过裹覆这些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。

3 泡沫沥青配合比设计

3.1 原材料选取 试验选用沥青为AH—70道路石油沥青，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，铣刨料为原路面沥青面层（RAP）材料，外掺料采用0～5mm石屑。

3.2 原材料分析 对所用材料依据JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》、GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》要求、JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》中的要求进行了规定项目的试验检测，检测指标均符合相应技术标准。

3.3 混合料级配设计 泡沫沥青冷再生混合料目标配合比设计采用马歇尔劈裂试验方法。

3.3.1 沥青发泡试验 根据JTG F41—2008《公路沥青路面再生技术规范》中相关规定，对所用沥青进行发泡试验，试验结果见表1。

试验结果表明，该沥青发泡性能满足设计要求，由发泡试验确定沥青最佳发泡温度为155℃±2℃，最佳发泡用水量Wopt为2.5%。

3.3.2 矿料级配确定 根据泡沫沥青冷再生混合料工程设计级配范围要求，并结合工程经验，采用试配法确定级配组成，矿料配合比设计结果见表2。

3.3.3 确定最佳含水率 按照现行《公路土工试验规程》（JTG E40）T0131的方法，对合成矿料进行击实试验，确定混合料最大干密度和最佳含水率OWC，水泥剂量为1.5%，泡沫沥青试验用量为3.0%，试验结果：最大干密度2.21g/cm3，最佳含水率5.8%。

3.3.4 确定最佳泡沫沥青用量OAC 采用马歇尔方法确定最佳泡沫沥青用量，选择泡沫沥青用量分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，水泥剂量为1.5%，按照JTG F41—2008《公路沥青路面再生技术规范》中相关规定成型马歇尔试件，经过标准环境养生后，进行15℃干湿劈裂强度试验，试验结果见图1所示。

根据试验结果，并结合工程经验，综合确定最佳泡沫沥青用量OAC为2.6%，同时为便于实际施工控制，给出最佳泡沫沥青用量OAC范围为2.6%±0.1%。

3.3.5 混合料性能检验 为检验混合料水稳定性，按最佳泡沫沥青用量分别成型马歇尔试件，按照现行JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》冻融劈裂试验方法测试冻融劈裂强度比TSR为78.1%。试验结果表明，在最佳泡沫沥青用量下，混合料水稳定性满足规范技术要求。

4 泡沫沥青冷再生施工质量控制

4.1 混合料的生产

①冷再生混合料的拌和采用连续式拌合设备。

②厂拌冷再生的设备中应有水泥和外加水的添加系统。水泥的添加系统应采用螺旋输送器将水泥添加至集料中，外加水添加系统由流量泵控制，添加要均匀连续。