泡沫沥青冷再生技术在路面改造工程中的应用
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摘要：本文介绍了某路面改造工程的路面维修方案，结合维修方案中泡沫沥青冷再生下面层的实践应用，研究了冷再生泡沫沥青混合料配合比设计方法、施工工艺和施工质量控制方法等关键技术，对类似的路面改造具有指导一定的意义。
关键词：泡沫沥青冷再生配合比设计方法施工工艺
中图分类号： TU535文献标识码： A
0 引言
泡沫沥青冷拌再生技术在环境保护和社会经济效益方面均具有热拌沥青混合料无法比拟的优点,根据其性能和工程要求, 可以作为高等级公路的中、下面层或基层, 也可作为中、低交通量道路的面层,具有广泛的应用前景。本文结合某大修养护工程维修方案中泡沫沥青冷再生下面层的实践应用，对冷再生泡沫沥青混合料配合比设计方法、施工工艺等进行研究。
1 大中修方案
该公路是县与县之间的连接道路之一，担负着沿途各乡镇的交通运输任务。其中87%的路段为沥青混凝土路面，该公路虽常年养护，仍出现了不同程度的块状裂缝，纵、横向裂缝，坑槽、松散，沉陷等现象，导致道路使用功能大大降低,严重影响了行车舒适性和安全性。为了彻底整治原路面病害, 同时又能兼顾保护环境,有效地利用废旧资源，故本次改造工程应用了泡沫沥青冷再生技术，对旧沥青面层利用铣刨方式，回收沥青路面材料（RAP），再进行厂拌泡沫沥青冷再生，形成泡沫再生沥青混凝土。
原路面结构形式：
8cm沥青混凝土+22cm水泥混凝土+20cm水泥稳定碎石+土基。
新的路面结构形式：
4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式冷再生泡沫沥青混凝土+17cm水泥稳定碎石层（含平均厚度2cm的调平层）+MHB处理后的原路面。
2 泡沫沥青混合料配合比设计
2.1.冷再生泡沫沥青性能检测
本工程中冷再生泡沫沥青检验结果见表1。
2.2 RAP级配分析及掺量确定
将RAP(Reclaimed Asphalt Pavement,旧路面材料)风干后在室内进行筛分试验,对旧沥青混合料进行评价，一般包括：沥青含量、回收沥青的物理性能指标（粘度、针入度、延度、软化点等）、回收沥青的化学组分及集料的级配。对旧混合料进行分析时，应充分考虑旧料的结构层次。有的旧路面结构的沥青面层分上面层、中面层和下面层，各层的厚度、组成材料性能可能不同，如上面层的石料使用的可能是玄武岩，而中下面层的是石灰岩，各层的沥青用量更是不同。而在进行旧料利用时，不可能也没必要将各层分开利用，而是用挖掘机将路面结构的整个沥青混凝土层挖起后，混合在一起使用。所以在对旧料的各项性能进行评价时，应该是对整个油面层进行试验。评价结果如表2所示。
2.3 土工击实试验方法确定最佳含水量
参照现行《公路土工试验规程》（JTG E40）T0131的方法，将风干的旧路面材料、石屑和水泥按确定的参加比例混合，泡沫沥青固定为4%，在含水量分别为1%，2%，3%，4%，5%的条件下，通过重型击实试验确定再生混合料的最佳含水量和最大干密度，结果见表3。
表1 冷再生泡沫沥青指标检测结果
指标 测值 技术要求 试验方法 结论
膨胀率 23 ≥10 泡沫发泡试验 合格
半衰期/s 18 ≥8 泡沫发泡试验 合格
表2 材料通过率及合成级配
筛孔尺寸/mm 通过率/%
石屑 水泥 RAP 上限 下限 合成
>9.5mm
37.5 100 100 100 100 100 100 100
26.5 100 100 90.5 100 100 80 96
13.2 100 100 42.4 100 80 60 75.5
4.75 81 100 0 63.9 60 25 40.2
2.36 51.8 100 0 40.3 45 15 26.1
0.3 10.7 100 0 10.2 20 3 7.4
0.075 2.3 100 0 2.3 7 1 3
采用比例 16.0 1.6 42.3 40.0 - - -
表3 冷再生泡沫沥青再生混合料重型击实试验结果
含水量/% 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
干密度/g•cm-3 1.830 1.923 2.004 1.985 1.915
2.4 最佳泡沫沥青用量确定
按合成级配中旧路面回收材料（RAP）、石屑和水泥的掺加比例，将各部分混合拌匀，然后分别按5种用量：2.0%，2.5%，3%，3.5%，4%加入泡沫沥青与混合料拌和，按照《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2007），成型试件，并进
行劈裂试验，试验结果见表4。
根据试验结果，确定最佳泡沫沥青用量为3.5%，干劈裂强度为0.70MPa。因此确定泡沫沥青冷再生混合料目标配合比为：>9.5mmRAP：
表4 不同泡沫沥青用量下合成级配的劈裂强度
泡沫沥青用量/% 干劈裂强度/MPa 湿劈裂强度/MPa 残留强度比/%
2.0 0.56 0.50 89.3
2.5 0.59 0.52 88.1
3.0 0.63 0.54 85.7
3.5 0.70 0.61 85.9
4.0 0.63 0.54 85.7
3 泡沫沥青冷再生施工工艺
1．取样
在冷再生工程施工前，将冷再生机开至工地，按照单幅每一公里一点的频率，对路段进行铣刨取样。然后对样品进行标准击实试验，确定最佳含水率、最大干密度。由于原路面情况复杂、路面结构有可能不同等情况，对此应分别取样进行试验，得到数据用以指导施工。
2． 回收沥青路面材料（RAP）
a、沥青路面再生混合料使用的各种材料运至现场后应进行质量检验，经评定合格后方可使用。不同的回收沥青路面材料（RAP）应分开堆放，不得混杂，保证材料均匀一致；不同材源、品种、规格的新集料不得混杂堆放。
b、回收沥青路面材料（RAP）、新集料应堆放在预先硬化处理且排水通畅的地面上，多雨地区宜采用防雨棚遮盖。
c、回收沥青路面材料（RAP）在回收和存放时不得混入基层材料、水泥砼废料、杂物、土等杂质。
3．对拌和设备的要求
厂拌冷再生宜采用专门拌和设备。拌和设备的生产能力应与摊铺设备生产能力匹配，拌和时间应适宜，冷再生混合料的拌和时间应保证拌和均匀，但是并非越长越好。乳化沥青混合料若过度拌和，则粗集料表面的乳化沥青容易剥落下来，而且过度拌和可导致乳化沥青提前破乳。厂拌冷再生拌和设备通常不设置筛分装置，回收沥青路面材料（RAP）和新集料的用量由料仓料门开度和冷料动输带速度调整来控制。拌和设备应设置乳化沥青和水的精确计量装置。厂拌冷再生混合料一般应遵循“即拌即用”的原则，尽快将再生混合料用于路面施工，否则，乳化沥青的破乳等都会影响再生料的性能。
4．施工准备
a、下承层应密实平整，强度符合设计要求。在摊铺冷再生层混合料之前宜在下承层表面喷洒乳化沥青，喷洒量为纯沥青用量0.2～0.3kg/m2.。
b、铺筑试验路段长度不宜小于200m，从施工工艺、工程质量、施工管理、施工安全等方面验证施工配合比及施工方案和施工工艺的可行性，并为正常施工提供技术依据。
c、气候因素
当采用水泥作为再生结合料的再生工程，宜在５℃以上气温条件下进行施工，不得在雨天施工。
5． 摊铺
厂拌冷再生混合料应采用摊铺机摊铺，熨平板不需要加热。摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺，不得随意变换速度或者中途停顿。摊铺速度宜控制在2～4m/min范围内。当发现摊铺后的混合料出现明显离析、波浪、裂缝、拖痕时应分析原因，予以消除。
4 结语
本工程通过结合该大修工程中泡沫沥青再生下面层的实践应用，介绍了本工程的改造方案，冷再生泡沫沥青混合料配合比设计方法、施工配套设备和施工工艺等。
参考文献
《公路沥青路面再生技术规范》[S].JTG F41-2008.
严金海.沥青路面冷再生设计方法及性能评价.[D] 东南大学硕士学位论文， 2006：45-48.
夏连学，赵卫平.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，1997.
公路沥青路面设计规范［S］. JTG D50-2006.