泡沫瀝青冷再生技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

長安大學(xué)材料學(xué)院 王曉冰

長安大學(xué)公路學(xué)院 吳正鶯

泡沫瀝青冷再生技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

長安大學(xué)材料學(xué)院 王曉冰

長安大學(xué)公路學(xué)院 吳正鶯

我國每年在公路養(yǎng)護(hù)工程上需消耗大量的瀝青、砂石材料，在養(yǎng)護(hù)工程中翻挖、銑铇的瀝青路面舊混合料廢棄之后也容易造成環(huán)境污染。泡沫瀝青冷再生技術(shù)既可避免舊瀝青混合料的廢棄，又能維持道路的正常運(yùn)營，可以有效解決上述問題。

泡沫瀝青冷再生技術(shù)是將舊瀝青面層(有時連同少量基層)進(jìn)行銑刨破碎處置后，加入一定量的新集料，并通過專門設(shè)備噴入泡沫瀝青，經(jīng)過拌和、碾壓成型后形成新的均勻混合料，作為路面結(jié)構(gòu)的一個層次，滿足一定的路用性能，是一種節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)簡便的先進(jìn)道路養(yǎng)護(hù)手段，在美國、加拿大、南非、澳大利亞和歐洲都有成功先例，但我國對泡沫瀝青冷再生技術(shù)的研究應(yīng)用仍處于起步階段。

一、泡沫瀝青的發(fā)泡機(jī)理及評價指標(biāo)

1. 發(fā)泡機(jī)理。在高溫（一般在140℃以上）瀝青中加入一定量的水，由于水的急速氣化形成爆炸性泡沫，使瀝青的表面積成倍增加，體積膨脹數(shù)倍至數(shù)十倍不等，然后瀝青在短時間（一般1min左右）內(nèi)恢復(fù)原狀。在這一過程中瀝青只發(fā)生物理變化，并沒有發(fā)生化學(xué)變化，這種膨脹成泡沫的瀝青稱為泡沫瀝青。瀝青膨脹產(chǎn)生泡沫，從而使其黏度下降，方便與冷集料均勻拌和。

2. 泡沫瀝青的評價指標(biāo)。現(xiàn)行的泡沫瀝青的評價指標(biāo)主要有膨脹率（expansion ratio）和半衰期（half-time）兩個。

（1）膨脹率即瀝青發(fā)泡膨脹時達(dá)到的最大體積與泡沫完全消失后的體積之比，一般要求膨脹率大于10，膨脹率越大，施工和易性越好，在最終成型的混合料中泡沫瀝青的分散均勻性就越好。

（2）半衰期是泡沫瀝青從最大體積降到最大體積一半所需的時間，以s計(jì)，一半要求要大于10s，半衰期越長，瀝青的泡沫衰減越慢，在施工時的有效拌和時間越長，就越利于施工。

二、泡沫瀝青混合料的基本性能研究

1. 原材料。瀝青采用中石油克拉瑪依生產(chǎn)的AH-90#瀝青，按照以往應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在摻水量為2.5%的情況下制成泡沫瀝青，舊集料合成級配如表1所示。

表1 泡沫瀝青混合料合成級配

2. 泡沫瀝青混合料基本性能。通過馬歇爾設(shè)計(jì)方法確定最佳油石比為3.2%，對泡沫瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、力學(xué)特性以及水穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果如表2所示。

表2 泡沫瀝青混合料基本性能

由表2可知，泡沫瀝青混合料滿足有關(guān)基層材料的設(shè)計(jì)參數(shù)，泡沫瀝青混合料適合作為高等級路面的基層以及低等級路面的面層。

三、泡沫瀝青冷再生技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

泡沫瀝青冷再生技術(shù)分為廠拌冷再生技術(shù)和就地冷再生技術(shù)，根據(jù)各自特點(diǎn)，其應(yīng)用條件也不一樣。

1. 泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)的適用條件。

（1）標(biāo)高不增加或者增加很少（一般小于5cm）的路段。

（2）具有較多的瀝青面層銑铇材料可以使用。

（3）路面結(jié)構(gòu)的整個面層和大部分基層損壞，處理深度較大，而且下承層病害處理面積較大。

（4）路面線形需要較大調(diào)整，而且路面平整度要求較高。

（5）施工點(diǎn)附近具備合適的銑铇料堆場。

2. 泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)的適用條件。

（1）標(biāo)高可以增加（通常大于10cm）的公路。

（2）路面結(jié)構(gòu)的面層和基層頂部產(chǎn)生損壞，處理深度有限，一般不超過20cm的路面。

（3）下承層病害較少，舊路基未見明顯病害。

（4）路線線形較好，不需要較大調(diào)整。

四、結(jié)論

在我國道路通車?yán)锍田w速增加的同時，相當(dāng)一部分道路已經(jīng)進(jìn)入養(yǎng)護(hù)大修期，道路養(yǎng)護(hù)工程量巨大，因而，泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。