泡沫瀝青冷再生技術在公路工程中的應用

長安大學材料學院 王曉冰

長安大學公路學院 吳正鶯

泡沫瀝青冷再生技術在公路工程中的應用

長安大學材料學院 王曉冰

長安大學公路學院 吳正鶯

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

泡沫瀝青冷再生技術是將舊瀝青面層(有時連同少量基層)進行銑刨破碎處置后，加入一定量的新集料，并通過專門設備噴入泡沫瀝青，經過拌和、碾壓成型后形成新的均勻混合料，作為路面結構的一個層次，滿足一定的路用性能，是一種節能環保、經濟簡便的先進道路養護手段，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的研究應用仍處于起步階段。

一、泡沫瀝青的發泡機理及評價指標

1. 發泡機理。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，體積膨脹數倍至數十倍不等，然后瀝青在短時間（一般1min左右）內恢復原狀。在這一過程中瀝青只發生物理變化，并沒有發生化學變化，這種膨脹成泡沫的瀝青稱為泡沫瀝青。瀝青膨脹產生泡沫，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。現行的泡沫瀝青的評價指標主要有膨脹率（expansion ratio）和半衰期（half-time）兩個。

（1）膨脹率即瀝青發泡膨脹時達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，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的AH-90#瀝青，按照以往應用經驗，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。通過馬歇爾設計方法確定最佳油石比為3.2%，對泡沫瀝青混合料的高溫穩定性、力學特性以及水穩定性進行試驗驗證，結果如表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基層材料的設計參數，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在公路工程中的應用

泡沫瀝青冷再生技術分為廠拌冷再生技術和就地冷再生技術，根據各自特點，其應用條件也不一樣。

1. 泡沫瀝青廠拌冷再生技術的適用條件。

（1）標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）路面結構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整，而且路面平整度要求較高。

（5）施工點附近具備合適的銑铇料堆場。

2. 泡沫瀝青就地冷再生技術的適用條件。

（1）標高可以增加（通常大于10cm）的公路。

（2）路面結構的面層和基層頂部產生損壞，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，不需要較大調整。

四、結論

在我國道路通車里程飛速增加的同時，相當一部分道路已經進入養護大修期，道路養護工程量巨大，因而，泡沫瀝青冷再生技術的應用前景十分廣闊。