廠拌泡沫瀝青冷再生施工質量控制

王繼承

摘 要泡沫瀝青是隨著近年來瀝青發泡設備的改進而重新引起人們關注的一種結合料。本文根據G309養護維修工程，對廠拌泡沫瀝青冷再生施工特點及施工質量控制進行探討。

關鍵詞廠拌泡沫瀝青;冷再生

國內公路改擴建及養護維修工程越來越多，每年產生約1.6億噸的瀝青混凝土廢料，廢料的堆放、處置一直困擾著公路養護部門，如何能夠因地制宜，采取合理維修方案和工藝技術將這些廢料進行二次利用，成為目前公路管理和養護部門的迫切需求。白銀公路局從2015年起開始探索就地瀝青冷再生、熱再生技術并進行應用，已經鋪筑超過50多萬平方米的實體工程，2019年又在G309線養護維修工作中成功應用廠拌泡沫瀝青冷再生技術，在廢料再生方面又前進了一步，在瀝青再生利用方面已積累了一定技術優勢，取得了很好的社會與經濟效益。

1 廠拌泡沫瀝青冷再生技術用途

以泡沫瀝青為穩定劑的廠拌冷再生可在不改變路面幾何形狀的情況下，改善路面的結構性能，處理路面面層及基層的多種深層病害，結合當地氣候、環境等特點在再生混合料結構層上，選擇鋪筑瀝青結構層或進行表面處治，保護泡沫瀝青混合料結構層，防止發生水損害和承受交通載荷。廠拌冷再生的施工劃分為：對原有舊路面的銑刨、對銑刨料的運輸和處理、泡沫瀝青再生混合料的拌和以及運輸、攤鋪和碾壓等。

2 應用工程概況

G309線起點為山東省榮成市，終點為甘肅省蘭州市，全長2208公里。其中，G309線漢家岔至定遠鎮段公路是G309線的重要路段，是甘肅、寧夏兩省省際通道，該路段建成于20世紀70年代，多年來只進行過幾次小修保養，近年來沿線重載車輛增多，造成路面出現長距離嚴重車轍、大面積變形、局部坑槽、沉陷、瀝青路面老化等病害，養護單位已經無法采用小修保養來維修路面病害，為方便沿線群眾出行，對G309線K2058+340至K2063+200段實施養護維修改造，舊路路基寬度為8.5m，路面寬度為7m，兩側各0.75m土路肩，本項目路段處于鐵木山自然保護區路段，環境要求較高，原材料匱乏，但離該項目較近G22青蘭高速公路養護留存了大量的銑刨料，銑刨料的骨料質量較好，瀝青含量較高，經充分論證維修方案采用泡沫瀝青廠拌冷再生，注重對銑刨舊瀝青路面瀝青混合料廢料的再生利用，即下基層采用20cm4.5%水泥穩定級配碎石，下面層采用10cm泡沫瀝青再生瀝青混合料，寬度為7m，上面層采用4cm細粒式密級配瀝青混凝土AC-13。

3 原材料及配合比設計控制要點

廠拌泡沫瀝青冷再生混合料室內配合比設計所用的原材料包括：SK90#道路A級石油瀝青、新集料、水泥、銑刨料（RAP）。泡沫瀝青混合料質量的關鍵取決于瀝青發泡效果、銑刨料（RAP）分析、新舊集料級配設計、最大干密度、最佳含水量、最佳泡沫瀝青用量的確定。

3.1 銑刨料的篩分

所用銑刨料為G22青蘭高速的銑刨料，儲存在甘溝料廠，室內試驗室將其進行了篩分，規格為：10-20mm、5-10mm、0-5mm。

3.2 瀝青發泡特性的確定

當冷水滴（環境溫度）與高溫瀝青（150℃以上）接觸時，熱瀝青與小水滴表面發生熱量（能量）交換，使水滴加熱至100℃，同時瀝青冷卻;瀝青傳遞的熱量超過了蒸汽潛能，導致體積膨脹，也就是瀝青的發泡，它們分別用膨脹率與半衰期來衡量，瀝青發泡以后物理性質發生變化了變化，其黏度顯著降低、體積急劇增加、表面張力減少，可在常溫下方便的與不加熱的集料拌和均勻，瀝青的發泡效果的優劣直接影響混合料的拌和質量。

本項目使用維特根實驗機選擇三個160℃、170℃、180℃三個溫度進行發泡溫度試驗，試驗時發泡用水量選擇為3個，通常為瀝青質量的1.5%、2.0%、2.5%進行多次試驗，最后以含水量（%）為橫坐標，膨脹率（倍數）和半衰期（S）為左右縱坐標，根據試驗數據繪圖，選擇能產生最佳發泡效果的發泡溫度和發泡用水，根據實驗所得的不同溫度，不同發泡用水量，綜合考慮膨脹率和半衰期兩個因素，本項目采的瀝青發泡用水量為2.5%，發泡溫度為165℃。

3.3 混合料用水用量的確定

泡沫瀝青混合料在拌和與壓實時需要一定的水，以保證較好的拌和粘附性與壓實度。集料中水分不足會導致混合料和易性差，導致黏結劑分散不充分而難以壓實;而水分過多又會降低壓實后混合料的強度與密實性，削弱集料的附著性，混合料出現最大干密度時的拌和用水量被定義為最佳拌和用水，本項目選定最佳用水量OWC=4.9，凡人牲畜飲用水均可用于冷再生施工。

3.4 配合比設計確定

水泥使用白銀市中材水泥廠強度等級為32.5以上的水泥，瀝青使用蘭州市河口瀝青庫的進口SK90號道路A級石油瀝青，通過室內試驗及試拌試驗，對比新舊集料、礦粉、水泥進行混合料的各項試驗指標，最后按以下的礦料級配作為生產配合比：為碎石10-20mm：細集料0-3mm：銑創料10-20mm：銑創料5-10mm：銑創料0-5mm：礦粉=10.0：15.0：30.0：35.0：12.0：3.0;外摻水泥=1.5%;最佳瀝青用量OAC=2.53%。

4 泡沫瀝青冷再生技術實施過程

4.1 拌和

泡沫瀝青混合料采用維特根KMA220連續式拌和機拌和。KMA220上裝有計量裝置，能保證新舊料、石屑、瀝青和水泥的精確計量。在保證各個參數按設計要求正確設置以后開始生產，生產泡沫瀝青冷再生混合料時，應嚴格控制瀝青溫度，瀝青溫度不應低于設計的瀝青發泡度。

現場施工時要檢測發泡效果，應隨時檢查各料倉出料口、瀝青噴嘴、瀝青泵、管道等是否受堵，發現廠拌冷再生施工堵塞時應及時清理，拌和后的冷再生混合料應均勻一致，無結團成塊、無液體流淌現象。

4.2 運輸

自卸車應前后移動，按前、后、中分三部分裝，采用干凈、有金屬底板的自卸汽車運輸，車輛底部及兩側均應清掃干凈，裝料以前需要用水潤濕車，運料車輛均有篷布覆蓋并扣牢，防止泡沫瀝青再生混合料在運輸過程中水分散失。

4.3 攤鋪

泡沫瀝青再生混合料的攤鋪和水泥穩定碎石混合料的攤鋪基本相同，一般采用攤鋪機攤鋪，熨平板不需要加熱，攤鋪前應檢查攤鋪機的刮板輸送器、螺旋布料器、振動梁、熨平板、厚度調節器等工作裝置和調節機構，確認處于正常工作狀，攤鋪機速度宜為2-3m/m，應保證連續、均勻、不間斷的攤鋪，并使混合料在布料槽中高度保持在中軸以上，泡沫瀝青再生層松鋪系數控制在為1.25-1.3，攤鋪過程中應隨時檢查攤鋪層厚度、路拱和橫坡，發現問題及時調整。

4.4 碾壓

在攤鋪機后應配備一臺大噸位單鋼輪振動壓路機進行初壓，初壓時先讓壓路機緊跟攤鋪機后面進行一遍靜，壓路機的工作速度不得超過3km/，然后采用13噸雙鋼輪振動壓路機對路面進行高頻低幅壓，最后用30噸膠輪壓路機進行終壓，不低于10，必要時可灑水碾壓，碾壓過程中，再生層的表面應始終保持濕潤，如水分蒸發過快，應及時補撒少量的水，但嚴禁大量灑水碾，碾壓完成后，檢測壓實度，滿足要求后進行下一道工序，不滿足時調整碾壓工藝，繼續碾壓直到符合要求。

4.5 養生

泡沫瀝青混合料結構層在成型完成后在封閉交通條件下自然養生即可，根據規范養生時間不少于5d，如果氣溫過低，或遇降雨天氣應當適當延長養生時，當滿足以下兩個條件之一時，可提前結束養生。

（a）結構層使用Ф150mm鉆頭的鉆芯機可取出完整的芯樣。

（b）結構層含水率低于2%。

5 泡沫瀝青冷再生技術的性能特點

（1）可利用舊路面材料（利用率可達70%～80%），解決廢舊物的堆置問題，減少了新材料的開采，環保效益明顯。

（2）瀝青的加入量較少（添加量通常在2.5%～3.5%），可降低施工成本，造價僅為熱拌混合料造價的一半左右，能彌補國省干線公路養護經費短缺的問題。

（3）便于在不中斷交通的情況下施工、對行車與安全的影響小。對交通管理、社會影響以及對營運收費影響低。

（4）再生結構層性能介于柔性與半剛性結構之間，有效解決路面反射裂縫問題，溫度敏感性低，高溫穩定性好，抗車轍能力強。

（5）孔隙率較大（很少會低于10%），混合料對抗水損害的能力較差。

6 總結

廠拌泡沫瀝青冷再生技術充分利用舊路面材料，廢棄物堆放和占地等問題得到了解決;比較于傳統的柔性基層混合材料，其成本降低30%-40%，有著很好的經濟效益;有利于促進交通事業的可持續發展，具有非常廣闊的應用市場。

參考文獻

[1]《公路瀝青路面再生技術規范》JTGF41-2008.

[2] 何柳.廠拌熱再生瀝青混合料施工工藝及質量控制探討[J].公路交通技術，2016，（2）：43-44.