泡沫沥青冷再生技术在养护中的应用

时间：2024-07-28

高杨雪

（衡水市交通运输局公路服务中心，河北衡水 053099）

泡沫沥青冷再生技术是对旧沥青路面材料及水泥稳定基层材料进行回收利用。采用这种技术，不但可以充分利用旧材料的剩余价值，保护生态环境，减少资源浪费，对减少施工产生的扬尘、缩短施工工期有积极的作用，还可以增加路面结构的柔性，延长道路沥青使用寿命。

一、项目背景

本文以河北省道郑昔线邢德线路口至肃临线路口段大修工程L4标段为例，设计标准为二级公路，全长10.631km。对全路段开展大修，补强处理8m旧路，铣刨12cm面层,18cm二灰碎石基层,6cm石灰土底基层，补18cm厂拌二灰碎石冷再生+18cm水稳碎石，之后全幅铺10cm厂拌泡沫沥青冷再生+5cm中粒式改性沥青混凝土+4cm细粒式改性沥青混凝土。其中k4+938.5-k11+064段，铣刨全幅11.4m旧路、12cm面层。

二、泡沫沥青冷再生技术的特点与性能指标

泡沫沥青冷再生混合料可用于下面层和基层使用，性能良好，能将沥青面层和基层材料全厚式再生，并使原来半刚性的基层变成半柔性。该技术只需加入热沥青，不用加热、烘干集料，从而达到节约能源的目的。同半刚性基层相对比，体现出养护用时短，工期短，对道路交通正常运行影响小。

沥青发泡特性评价的两个主要指标是膨胀率和半衰期。膨胀率和半衰期这两个评价指标缺一不可，不可只采用一项评价指标，若达到较好的发泡效果，需两个值均高。通常，膨胀率要大于或等于10倍，半衰期要大于或等于8s。

三、配合比设计

（一）材料要求

施工前，铣刨原旧路面，颗粒大小应均匀，选出样品，检测沥青含量、含水率、旧料级配、砂当量。

级配不良时要加入新料（屑粉）进行改善，对新加料应按照相关规范和规程开展取样试验。

水泥使用32.5MPa矿渣硅酸盐水泥，应检验标号、终凝时间。水泥的初凝时间3h以上和终凝时间较长时（宜在6小时以上），应干燥、疏松。

设计配合比过程中，发泡基质沥青的膨胀率和半衰期最小值分别为10倍和8s，选取的基质沥青经试验检测满足要求。如表1、图1～图3所示，对于不同的温度和不同的发泡用水量；膨胀率和半衰期不同，如表2所示。

表1 温度不同时沥青发泡试验结果

表2 温度不同时的沥青最佳发泡用水量及其发泡特性

图1 155℃沥青发泡试验结果

图2 160℃沥青发泡试验结果

图3 165℃沥青发泡试验结果

如表2所示，在155℃、160℃、165℃情况下，对应发泡用水量分别为3.2%、3.1%、3.0%，沥青的膨胀率、半衰期均符合规范要求。按照最佳发泡效果应使两个值均比较大的原则，得到沥青的发泡温度为165℃，发泡用水量为3.0%。

（二）配合比设计

对于旧路面铣刨料，首先将大于26.5mm的颗粒筛除，再进行筛分，并对其他各料进行筛分。根据筛分结果和级配范围，结合计算，确定集料比例如表3所示。

表3 集料比例

此次针对8个不同的含水率，通过重型击实试验，用最大干密度来确定混合料的最佳含水率为6.5%。试验结果如表4和图4所示。

表4 重型击实试验结果

图4 击实曲线图

根据各档料的掺配比例和最佳含水率，分别按照1.4%、1.8%、2.2%、2.6%、3.0%用量，加入泡沫沥青，拌制泡沫沥青冷再生混合料。按《公路沥青路面再生技术规范》（JTGF41-2008），完成劈裂试验，结果如表5所示。

表5 劈裂试验结果

从试验结果可以看出，1.4%、1.8%、2.2%、2.6%、3%这5种泡沫沥青用量的冷再生混合料，劈裂强度均大于0.89MPa，劈裂强度较好，可以满足不小于0.4MPa或0.5MPa的规范技术要求。此外，干湿劈裂强度比都在90.2%以上，满足不低于75%的规范技术要求。结合工程实际，并考虑到经济性和冷再生混合料的耐久性，沥青用量选择为2.2%，混合料的冻融劈裂强度比为82.3%，满足规范中70%以上的要求，混合料的抗水损害性能良好。

综上，泡沫沥青冷再生混合料配合比如表6所示。

表6 泡沫沥青冷再生混合料配合比