泡沫瀝青廠拌冷再生混合料技術應用研究

摘要：隨著我國公路建設的發展，如果采用傳統的方法，將大量銑刨的瀝青混合料廢棄就會對造成環境造成污染，也是對瀝青資源的浪費。本文對泡沫瀝青冷再生技術進行了試驗分析，僅供參考。

關鍵詞：泡沫瀝青；性能檢驗；技術

針對對此路段泡沫瀝青廠拌冷再生項目的實施做了一系列的混合料設計和試驗工作 ，試驗包括以下主要內容：

1、原材料性能檢驗

1.1銑刨料顆粒分析

為了得到與正式施工時大致相同的代表性銑刨材料，特選用了專門的銑刨設備，按照正常的行駛速度4～6m/min從的不同車道不同位置進行取樣。對于冷再生而言，舊路面銑刨料可暫看作特殊集料，不過多考慮原有瀝青的性能，故而對所取樣品采取低溫烘干的方法使之干燥，然后進行篩分，根據《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG F41-2008）中對泡沫瀝青冷再生混合料的級配要求可知，銑刨材料應選用粗粒式級配，但銑刨料2.36mm及以下的篩孔通過率偏小，需要加入部分石屑調整級配。

1.2細集料篩分試驗

為了使銑刨材料的級配滿足規范要求，特選擇了優質石屑，并對其進行了篩分試驗，所選石屑的其他性能滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）對細集料的要求。

1.3瀝青發泡性能檢驗

泡沫瀝青是將一定的常溫水注入熱瀝青中，使其發生膨脹并形成大量的瀝青泡沫的一種新瀝青材料。當泡沫瀝青與集料接觸時，瀝青泡沫化為數以萬計的“小顆粒”，分布于細集料的表面，形成粘有大量瀝青顆粒的細結合料。經過拌和，這些細結合料能填充于粗料之間，從而使混合料達到穩定。因此，泡沫瀝青的均勻分散是混合料性能的關鍵。目前主要以膨脹率與半衰期來衡量泡沫瀝青的發泡效果，膨脹率與半衰期越大對混合料性能越有利，二者的大小與瀝青發泡溫度及發泡用水量有著直接的關系。對選定的遼河90#瀝青，其在不同溫度和不同發泡用水量下的性能結果。

依據《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG F41-2008）中對泡沫瀝青技術要求：膨脹率不小于10倍、半衰期不小于8秒。通過對相關數據進行分析，并結合現場實際施工情況，最終確定遼河90#瀝青的最佳發泡條件為：發泡溫度：155℃，發泡用水量：2.5%。考慮到施工中瀝青溫度的波動性，建議瀝青的到場溫度應高于160℃。

2、級配設計

根據《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG F41-2008）的級配范圍要求，混合材料采用粗粒式級配。摻加比例及合成級配見下表及圖1所示

3、最佳含水量與最大干密度確定

對于泡沫瀝青冷再生混合料而言，外加水的量將直接影響到碾壓成型的效果以及強度形成的快慢，所以最佳含水量的確定將非常關鍵。通常按照《公路土工實驗規程》的方法，對合成礦料（74%的RAP、24.5%的石屑以及1.5%的水泥）進行擊實試驗，從而求得最佳含水量與最大干密度。而最大干密度將為后期的挖坑灌砂法求壓實度提供依據。得知含水量為4.5%時的干密度最大為2.361 g/cm3。

4、最佳泡沫瀝青用量確定

最佳泡沫瀝青用量主要通過干濕劈裂強度、凍融劈裂強度并結合工程經驗加以確定。泡沫瀝青發泡及混合料的拌合采用專用的設備進行，干劈裂和濕劈裂試驗。

4.1干濕劈裂強度檢驗

濕劈裂試驗方法為：試件完全浸泡于25℃恒溫水浴中23h，之后再浸泡于15℃恒溫水浴中1h，然后進行15℃劈裂試驗，干劈裂強度試驗方法為：試件在不浸水條件下達到15℃（本次試驗是把試件置于15℃恒溫空氣浴中8小時），然后進行劈裂試驗。劈裂強度以及干濕劈裂強度比可以作為對泡沫瀝青混合料的性能評定指標。4個泡沫瀝青用量下的再生混合料試件力學性能：泡沫瀝青用量為2.0%、2.3%、2.5%、3.0%時干劈裂強度為0.78Mpa、0.71Mpa、0.79Mpa、0.76Mpa，濕劈裂強度為0.69 Mpa、0.61Mpa、0.67 Mpa、0.68 Mpa干濕劈裂比為88.3%、85.7%、84.1%、89.0%、。綜合參考泡沫瀝青用量為2.5%時，各項評價指標較為理想，故最佳泡沫瀝青用量初步確定為2.5%。

4.2凍融劈裂強度檢驗

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）中 T 0729-2000瀝青混合料凍融劈裂的方法進行試驗，具體方法為：試件分成兩組，一組備用，另外一組在真空條件下浸水15分鐘，常壓水中放置0.5小時，之后把試件裝入塑料袋中并放置于溫度為-18℃的恒溫冰箱中保持16小時，然后放置于60℃恒溫水槽保溫24h，最后把兩組試件同時25℃恒溫水槽浸泡2h，進行劈裂強度試驗，泡沫瀝青用量為2.0%、2.3%、2.5%、3.0%時凍融劈裂強度為0.39 Mpa、0.39 Mpa、0.41 Mpa、0.38 Mpa、，未凍融劈裂強度為0.42 Mpa、0.45Mpa、0.46 Mpa、0.451 Mpa，凍融劈裂比為92.6%、95.6%、88.8%、73.6%.根據數據得知，泡沫瀝青用量為3.0%時，凍融劈裂強度均能滿足規范要求結合以上數據得知，最佳泡沫瀝青用量可確定為2.5%，考慮到施工質量控制方面的要求，允許波動±0.2%。

5、設計結論

通過一系列的試驗，最終推薦泡沫瀝青廠拌冷再生混合料的配合比設計為1.發泡試驗結果為發泡溫度 155℃；發泡用水量 2.5%，泡沫瀝青用量為2.5%2.級配設計結果為RAP材料 74.5%；石屑24.5% 水泥 1.5%。3.土工擊實最佳含水量為4.5%，最大干密度為2.361 g/cm3

通過以上數據研究，冷再生泡沫瀝青性能完全符合施工技術檢測要求。需要特別說明的是， RAP材料的的變異性很大。需要根據具體情況及時調整冷再生泡沫瀝青混合料施工配合比。

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