泡沫瀝青冷再生技術在高速公路改擴建工程中的應用

摘? 要：當前，我國社會經濟飛速發展，帶動了我國交通運輸業的蓬勃繁榮，市政道路建設情況在一定程度上影響著城市的發展，在市政道路運營時間不斷增加的背景下，受各類因素影響，市政道路會面臨很多問題，進而影響到道路的正常運行，結合國家交通運輸發展要求，堅持低碳環保、資源再利用的原則，文章以某高速公路改擴建工程為例，采用廠拌冷再生技術回收舊瀝青路面材料，添加一些新集料、泡沫瀝青，并根據相應比例進行混合，然后將其作為瀝青路面材料，在路面結構層中進行應用，在一定程度上有效節省了瀝青與砂石材料，降低了工程造價。鑒于此，文章對泡沫瀝青冷再生技術的應用進行了詳細論述，旨在為同行業人士提供參考。

關鍵詞：泡沫瀝青冷再生技術;高速公路;改擴建工程;應用

中圖分類號：U418.8? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

0前言

在高速公路改擴建施工中，泡沫瀝青冷再生技術作為常使用的一種技術，其在具體施工中，將適當的溫水加進瀝青中，讓瀝青膨脹并產生大量泡沫。泡沫瀝青和集料混合緊密結合在一起，并形成很多微小顆粒在細集料表面分散。通過攪拌與壓實，細集料會在粗集料間隙中均勻分布，因此可提高混合料的可靠性和穩定性，最大限度地確保高速公路工程質量，使改擴建施工效果得到有效提升，最終使其充分滿足車輛的交通需求，為社會的穩定發展及人們的安全順利出行提供保障[1]。

1工程概述

以某環城高速公路為例，對泡沫瀝青冷再生技術進行研究。此公路工程由于道路年久失修，很多地方出現龜裂、破損等現象。為了最大程度滿足車輛通行需要，美化城市環境，決定對該路面進行改造，對破損路面銑刨至堅實基層處，再利用銑刨所得原瀝青混凝土料制作泡沫瀝青施做下面層。因為改性瀝青、石油瀝青是原來路面結構應用的材料，所以可實現成本的節約與工程質量的提高，并使該工程獲取的經濟效益最大化[2]。

2泡沫瀝青冷再生技術原理、特點

泡沫瀝青冷再生混合料由水泥、水、廢瀝青混合料、泡沫瀝青、新骨料等構成。常溫下將少量水加入到瀝青中，使其產生小泡沫，使其體積發生膨脹，此時會暫時改變物理性質，進而降低其粘度。此外，還能同冷濕顆粒進行均勻混合，此種狀態下，瀝青為泡沫瀝青，泡沫條件下會降低瀝青表面壓力，高速攪拌下冷濕集料的裹覆性能良好。常溫下，此類裹覆作用主要針對集料中的細集料部分，進而形成了高粘度的瀝青砂漿，并在壓實狀態下同粗集料粘結形成較高強度[3]。

2.1瀝青發泡原理

在室溫下，當高溫瀝青與冷水接觸時，會發生反應：熱瀝青與水表面發生熱交換，水溫度升至100℃時，瀝青冷卻;當瀝青傳遞的熱量大于蒸汽的潛熱時，體積會膨脹并產生蒸汽。特定壓力下，氣泡將被壓入進瀝青連續相中，當噴嘴中噴出大量的氣泡瀝青，壓縮的氣泡將出現膨脹，此外，稍冷的瀝青將形成一層薄膜，薄膜的表面張力將完全包裹氣泡[4];因瀝青與水的導熱系數較低，這樣的平衡可以保持幾秒鐘;發泡中產生的氣泡只能以亞穩狀態存在，易破裂，瀝青發泡過程、效果見下圖1與圖2所示。

2.2瀝青發泡效果的評價指標

半衰期與膨脹率是瀝青發泡效果的衡量標準。膨脹率是泡沫狀態下瀝青最大體積與非泡沫狀態下瀝青最大體積比，泡沫瀝青與集料的接觸會隨膨脹率增大而越來越好，包裹效果也會更好，最終也會有效提升拌和的混合料效果，此工程所規定的膨脹率要高于12%。泡沫瀝青最大體積減少到一半體積時即為半衰期，泡沫瀝青的穩定性通過這個指標得以反映，半衰期越長泡沫衰減的就越慢，其就會同集料有更長的接觸時間，此工程中其半衰期不可低于10s。

2.3發泡指標的影響因素

泡沫瀝青膨脹率及半衰期會受諸多因素影響，增加發泡水量有利于發泡體積的增加，提高膨脹率。單氣泡體積的增大，會使瀝青膜厚度變小，使泡沫不穩定，使瀝青膜半衰期縮短。因此膨脹率與半衰期同發泡水量是相反的關系，且瀝青穩定性會直接受到泡沫瀝青質量的影響，詳見下圖3。本項目采用盤錦八方有限公司生產的基質瀝青，不但性能穩定，而且其各種指標符合設計要求。此外，受瀝青溫度影響，瀝青粘度會隨溫度升高而降低。理論上講，發泡中粘度越低，水的變化就會形成很大泡沫，所以，想要使發泡效果達到最理想狀態，發泡前就應將瀝青溫度合理控制在以上。同時，輸送管壓力的增加可分散流經這些通道的液體，使泡沫達到均勻性改變。

3泡沫瀝青混合料配合比設計

3.1試驗

泡沫瀝青冷再生技術在改擴建施工中應用，最關鍵的就是要合理控制瀝青發泡量，針對施工現場的實際情況，旨在提高改擴建工程的質量，保證泡沫量適中，更好的提升瀝青路面強度。，經試驗研究本工程中最佳發泡條件為：耗水量、水溫、瀝青用量、氣壓。目標綜合級配設計中，室內設計應用舊銑刨材料，并根據施工要求對級配組成作適當調整。當舊材料級配不符合施工規范要求時，應適當增加新材料，將級配調整到適當比例，并且最終確定設計綜合級配。為了更好的完成此工序，進行了發泡特性試驗，從而對適合的發泡溫度和含水量進行確定[5]。

3.2配合比設計

通過破碎處理法銑刨得到舊料，然后加入適量的石屑，按照不同級配要求，將2-3組泡沫瀝青加入其中，進而確定瀝青和粗細集料的原料使用量，最終提升混合料配合比設計水平，為工程建設提供有效的指導。該部分工序完成后，為保證含水量和干密度，還要對級配不同的泡沫瀝青混合料實施重型擊試驗。在具體開展工程施工時，利用重型擊試驗，明確最佳的含水量和最大干密度分別為5.8%、2.42g/cm2。

試驗表明：配合比設計水平的提升，不但有利于混合料更好的拌和，也能夠最大程度的提升混合料綜合性能，將泡沫瀝青作用充分發揮出來，最終實現改擴建工程質量的提升[6]。

4泡沫瀝青冷再生技術施工要點

4.1施工準備

想要充分保證高速工程現場施工效果，最大程度發揮出泡沫瀝青冷再生技術的作用，需要先做好準備工作，如按要求封閉交通，清理舊路面上的垃圾、雜物、石塊等，清理瀝青路面積水。原路面按預先設定的深度進行銑刨，操作人員嚴格按要求操作，并有效控制銑刨速度使其保持在，這樣才能夠較好的拌和混合料，將銑刨后廢料合理堆放在規定位置。銑刨后還應清理干凈夾層和松散材料，檢測原路面變形，處理破損路面。

按照施工單位提供的標準進行校核，并將導線在下承層放出，根據實際標準進行測量放樣，然后放出標樁，此種方式對泡沫瀝青冷再生技術的順利施工具有一定的指導作用。此外，還要合理安排進場施工機械設備與材料，定期培訓施工人員，使其可以熟練掌握泡沫瀝青冷再生技術的施工要點，在保證施工質量的同時，最大程度滿足施工需要[7]。

4.2再生混合料拌和

在具體攪拌中，為了促進混合料能夠順利攪拌，需要保證熱瀝青和水的供應完全符合要求，嚴控混合料溫度，使熱瀝青儲運設備具有良好的性能，使其完全滿足保溫要求。在工程現場的具體施工中，需要將瀝青裝車溫度有效控制在，同時也會把瀝青混合料溫度合理控制在以上。日常飲用水可用于混合料攪拌，并保證水源的連續性和穩定性，滿足混合料的攪拌要求。在保證各原料達標狀況下，泡沫瀝青混合料用KMA200集中廠拌法攪拌，實現精準高質量的添加各原材料，最佳的方法是用電子秤稱量混合物原料。通過攪拌設備本身的控制系統，還可以根據設計配比確定各種原料的配比，粒徑不合格的集料用濾網清除，充分確保混合料級配達標，進而最大程度達到施工規范標準。為保證混合料攪拌時有充足的泡沫瀝青，則要將攪拌設備同瀝青罐車、水車進行有效連接。在正式起泡前要對瀝青溫度進行嚴格檢查，確保在理想的溫度狀態下投入使用。為了使效果達到理想狀態，使其滿足具體施工規范要求，可利用攪拌設備的試驗噴嘴對瀝青發泡效果進行測試。若未達標，則要及時進行調整，一直到瀝青有最好的發泡效果，使其充分滿足施工規范要求[8]。

4.3混合料運輸

泡沫瀝青混合料通過15t自卸車運輸，底板是金屬材質，為方便運輸和卸載混合料，應徹底清理車廂，確保自卸汽車的運輸力超過攤鋪設備的攤鋪力，并保證攤鋪的連續性。此外，需要合理有效的控制攤鋪時間及運輸距離，一般需要將其有效控制在30分鐘內，并且運輸車輛需要使用篷布進行遮蓋，以免泡沫瀝青混合料溫度降低太快而出現離析狀況[99]。

4.4路面攤鋪

使用普通攤鋪機來攤鋪混合料，而且在攤鋪開始前應先對熨平板進行加熱，本工程施工中使用的是兩臺普通攤鋪機來攤鋪混合料。為了保證緩慢攤鋪且勻速前行，要對攤鋪速度進行合理控制，最佳時間要控制在3-5m/min之間，為了確保路面平整度的提升，應使用鋼絲導向的高程控制模式。

4.5路面碾壓

攤鋪工作結束后，就需要立刻碾壓泡沫瀝青路面，想要最大程度提高路面壓實度，最佳方式就是使用大噸位的碾壓設備進行碾壓。分三個環節進行路面碾壓，即初壓、復壓、終壓，并且要將碾壓速度合理有效控制在間，先要對路面邊緣部位進行碾壓，接著再去碾壓路面的中間位置，同時要充分保證碾壓過程是均勻、連續且緩慢進行的，一直到輪跡消失，使其符合壓實標準。

4.6養生

完成每段碾壓后經壓實度檢查合格以后，則需要即刻開始進行養護，養護階段不用澆水。在養生期間，想要確保質量，泡沫瀝青穩定再生層能通車，然而需要盡可能控制交通數量與速度，結束泡沫瀝青冷再生瀝青混合料施工后，混合料的含水量將持續蒸發。并且養生中需要隨時檢查路面中的含水量，一旦再生層的含水量小于2%，則就能對上部結構層進行鋪筑，也可在養護中將完整的芯樣從再生層中取出，或對上部結構層進行鋪筑[10]。

5泡沫瀝青冷再生技術的應用效果

高速公路的改擴建施工中應用泡沫瀝青，可最大程度獲取經濟效益。傳統改擴建施工中，下層瀝青用量為3.5%，中層瀝青用量為4.4%，應用泡沫瀝青冷再生技術既能有效利用舊路面材料，大大減少對新材料的使用數量。與傳統方法相比，該工藝可節約瀝青用量的一半。同時有助于人工、機械成本的降低，經濟效益十分突出。據研究分析，此改造公路項目節約了大量成本，既有效提升了工程質量，還能充分滿足車輛通行需要，綜合效益十分顯著。

6結語

基于上述論述，泡沫瀝青冷再生技術在高速公路改擴建工程中的應用，既改變了單一半剛性基層加鋪瀝青路面結構，也使路面組合形式得以優化，還延長了路面的應用期限，同時，它還將回收舊瀝青材料，并將其變成珍寶，不但解決了資源浪費、環境污染等問題，又能充分利用舊材料，它具有節能、無污染等環保優點，它是一種具有很高經濟效益的路面擴建材料，因此其廣泛的應用在高速公路工程改擴工程中，且具有很大的推廣價值。

參考文獻

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[4]郭俊娥.泡沫瀝青冷再生施工技術在某高速公路改擴建中的應用[J].河南建材，2011（03）：30-31.

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[8]楊建偉.瀝青路面冷再生技術在道路工程施工中的實際應用[J].江西建材，2016（07）：186-187+189.

[9]張海波.泡沫瀝青冷再生技術在路基施工中的應用[J].建筑技術開發，2016，43（01）：126-127.

[10]韓爭.泡沫瀝青冷再生技術在公路改擴建工程中的應用[J].工程建設與設計，2017（3）：74-76.

收稿日期：2019-07-28

作者簡介：伯廣金（1986—），男，安徽淮北人，本科，工程師，研究方向：土木工程。

Application of Foam Asphalt Cold Recycling Technology in Highway Reconstruction and Extension Project

BO Guangjin

（China Communications First Public Works Sixth Engineering Co.， Ltd.，Tianjin 300451）

Abstract：Abstract： At present， the rapid development of China's social economy has driven the prosperity of China's transportation industry. The construction of municipal roads has affected the development of the city to a certain extent. Under the background of increasing operating hours of municipal roads， it is affected by various factors ， Municipal roads will face many problems， which will affect the normal operation of the road. Combined with the national transportation development requirements， adhere to the principles of low-carbon environmental protection and resource reuse. The article takes a highway reconstruction and expansion project as an example， using factory-mixed cold regeneration Technology to recycle old asphalt pavement materials， add some new aggregates， foamed asphalt， and mix according to the corresponding proportion， and then use it as asphalt pavement material， apply it in the pavement structure layer， to a certain extent， effectively save asphalt and sand Materials， which reduces the project cost. In view of this， the article discusses in detail the application of foamed asphalt cold recycling technology， which is intended to provide reference for people in the same industry.

Keywords： Cold Asphalt Recycling Technology; Expressway; Reconstruction and Extension Project; Application