泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

摘? 要：當(dāng)前，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，帶動(dòng)了我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的蓬勃繁榮，市政道路建設(shè)情況在一定程度上影響著城市的發(fā)展，在市政道路運(yùn)營(yíng)時(shí)間不斷增加的背景下，受各類因素影響，市政道路會(huì)面臨很多問(wèn)題，進(jìn)而影響到道路的正常運(yùn)行，結(jié)合國(guó)家交通運(yùn)輸發(fā)展要求，堅(jiān)持低碳環(huán)保、資源再利用的原則，文章以某高速公路改擴(kuò)建工程為例，采用廠拌冷再生技術(shù)回收舊瀝青路面材料，添加一些新集料、泡沫瀝青，并根據(jù)相應(yīng)比例進(jìn)行混合，然后將其作為瀝青路面材料，在路面結(jié)構(gòu)層中進(jìn)行應(yīng)用，在一定程度上有效節(jié)省了瀝青與砂石材料，降低了工程造價(jià)。鑒于此，文章對(duì)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)論述，旨在為同行業(yè)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：泡沫瀝青冷再生技術(shù);高速公路;改擴(kuò)建工程;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U418.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2019）05-0000-00

0前言

在高速公路改擴(kuò)建施工中，泡沫瀝青冷再生技術(shù)作為常使用的一種技術(shù)，其在具體施工中，將適當(dāng)?shù)臏厮舆M(jìn)瀝青中，讓瀝青膨脹并產(chǎn)生大量泡沫。泡沫瀝青和集料混合緊密結(jié)合在一起，并形成很多微小顆粒在細(xì)集料表面分散。通過(guò)攪拌與壓實(shí)，細(xì)集料會(huì)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(wěn)定性，最大限度地確保高速公路工程質(zhì)量，使改擴(kuò)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(huì)的穩(wěn)定發(fā)展及人們的安全順利出行提供保障[1]。

1工程概述

以某環(huán)城高速公路為例，對(duì)泡沫瀝青冷再生技術(shù)進(jìn)行研究。此公路工程由于道路年久失修，很多地方出現(xiàn)龜裂、破損等現(xiàn)象。為了最大程度滿足車輛通行需要，美化城市環(huán)境，決定對(duì)該路面進(jìn)行改造，對(duì)破損路面銑刨至堅(jiān)實(shí)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?yàn)楦男詾r青、石油瀝青是原來(lái)路面結(jié)構(gòu)應(yīng)用的材料，所以可實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約與工程質(zhì)量的提高，并使該工程獲取的經(jīng)濟(jì)效益最大化[2]。

2泡沫瀝青冷再生技術(shù)原理、特點(diǎn)

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(gòu)成。常溫下將少量水加入到瀝青中，使其產(chǎn)生小泡沫，使其體積發(fā)生膨脹，此時(shí)會(huì)暫時(shí)改變物理性質(zhì)，進(jìn)而降低其粘度。此外，還能同冷濕顆粒進(jìn)行均勻混合，此種狀態(tài)下，瀝青為泡沫瀝青，泡沫條件下會(huì)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(duì)集料中的細(xì)集料部分，進(jìn)而形成了高粘度的瀝青砂漿，并在壓實(shí)狀態(tài)下同粗集料粘結(jié)形成較高強(qiáng)度[3]。

2.1瀝青發(fā)泡原理

在室溫下，當(dāng)高溫瀝青與冷水接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：熱瀝青與水表面發(fā)生熱交換，水溫度升至100℃時(shí)，瀝青冷卻;當(dāng)瀝青傳遞的熱量大于蒸汽的潛熱時(shí)，體積會(huì)膨脹并產(chǎn)生蒸汽。特定壓力下，氣泡將被壓入進(jìn)瀝青連續(xù)相中，當(dāng)噴嘴中噴出大量的氣泡瀝青，壓縮的氣泡將出現(xiàn)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?yàn)r青與水的導(dǎo)熱系數(shù)較低，這樣的平衡可以保持幾秒鐘;發(fā)泡中產(chǎn)生的氣泡只能以亞穩(wěn)狀態(tài)存在，易破裂，瀝青發(fā)泡過(guò)程、效果見(jiàn)下圖1與圖2所示。

2.2瀝青發(fā)泡效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)

半衰期與膨脹率是瀝青發(fā)泡效果的衡量標(biāo)準(zhǔn)。膨脹率是泡沫狀態(tài)下瀝青最大體積與非泡沫狀態(tài)下瀝青最大體積比，泡沫瀝青與集料的接觸會(huì)隨膨脹率增大而越來(lái)越好，包裹效果也會(huì)更好，最終也會(huì)有效提升拌和的混合料效果，此工程所規(guī)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(shí)即為半衰期，泡沫瀝青的穩(wěn)定性通過(guò)這個(gè)指標(biāo)得以反映，半衰期越長(zhǎng)泡沫衰減的就越慢，其就會(huì)同集料有更長(zhǎng)的接觸時(shí)間，此工程中其半衰期不可低于10s。

2.3發(fā)泡指標(biāo)的影響因素

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

3泡沫瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1試驗(yàn)

泡沫瀝青冷再生技術(shù)在改擴(kuò)建施工中應(yīng)用，最關(guān)鍵的就是要合理控制瀝青發(fā)泡量，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，旨在提高改擴(kuò)建工程的質(zhì)量，保證泡沫量適中，更好的提升瀝青路面強(qiáng)度。，經(jīng)試驗(yàn)研究本工程中最佳發(fā)泡條件為：耗水量、水溫、瀝青用量、氣壓。目標(biāo)綜合級(jí)配設(shè)計(jì)中，室內(nèi)設(shè)計(jì)應(yīng)用舊銑刨材料，并根據(jù)施工要求對(duì)級(jí)配組成作適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)舊材料級(jí)配不符合施工規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加新材料，將級(jí)配調(diào)整到適當(dāng)比例，并且最終確定設(shè)計(jì)綜合級(jí)配。為了更好的完成此工序，進(jìn)行了發(fā)泡特性試驗(yàn)，從而對(duì)適合的發(fā)泡溫度和含水量進(jìn)行確定[5]。

3.2配合比設(shè)計(jì)

通過(guò)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(jí)配要求，將2-3組泡沫瀝青加入其中，進(jìn)而確定瀝青和粗細(xì)集料的原料使用量，最終提升混合料配合比設(shè)計(jì)水平，為工程建設(shè)提供有效的指導(dǎo)。該部分工序完成后，為保證含水量和干密度，還要對(duì)級(jí)配不同的泡沫瀝青混合料實(shí)施重型擊試驗(yàn)。在具體開(kāi)展工程施工時(shí)，利用重型擊試驗(yàn)，明確最佳的含水量和最大干密度分別為5.8%、2.42g/cm2。

試驗(yàn)表明：配合比設(shè)計(jì)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(fā)揮出來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)改擴(kuò)建工程質(zhì)量的提升[6]。

4泡沫瀝青冷再生技術(shù)施工要點(diǎn)

4.1施工準(zhǔn)備

想要充分保證高速工程現(xiàn)場(chǎng)施工效果，最大程度發(fā)揮出泡沫瀝青冷再生技術(shù)的作用，需要先做好準(zhǔn)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(yù)先設(shè)定的深度進(jìn)行銑刨，操作人員嚴(yán)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(guī)定位置。銑刨后還應(yīng)清理干凈夾層和松散材料，檢測(cè)原路面變形，處理破損路面。

按照施工單位提供的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核，并將導(dǎo)線在下承層放出，根據(jù)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量放樣，然后放出標(biāo)樁，此種方式對(duì)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的順利施工具有一定的指導(dǎo)作用。此外，還要合理安排進(jìn)場(chǎng)施工機(jī)械設(shè)備與材料，定期培訓(xùn)施工人員，使其可以熟練掌握泡沫瀝青冷再生技術(shù)的施工要點(diǎn)，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，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(jìn)混合料能夠順利攪拌，需要保證熱瀝青和水的供應(yīng)完全符合要求，嚴(yán)控混合料溫度，使熱瀝青儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備具有良好的性能，使其完全滿足保溫要求。在工程現(xiàn)場(chǎng)的具體施工中，需要將瀝青裝車溫度有效控制在，同時(shí)也會(huì)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(xù)性和穩(wěn)定性，滿足混合料的攪拌要求。在保證各原料達(dá)標(biāo)狀況下，泡沫瀝青混合料用KMA200集中廠拌法攪拌，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高質(zhì)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(guò)攪拌設(shè)備本身的控制系統(tǒng)，還可以根據(jù)設(shè)計(jì)配比確定各種原料的配比，粒徑不合格的集料用濾網(wǎng)清除，充分確?；旌狭霞?jí)配達(dá)標(biāo)，進(jìn)而最大程度達(dá)到施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。為保證混合料攪拌時(shí)有充足的泡沫瀝青，則要將攪拌設(shè)備同瀝青罐車、水車進(jìn)行有效連接。在正式起泡前要對(duì)瀝青溫度進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保在理想的溫度狀態(tài)下投入使用。為了使效果達(dá)到理想狀態(tài)，使其滿足具體施工規(guī)范要求，可利用攪拌設(shè)備的試驗(yàn)噴嘴對(duì)瀝青發(fā)泡效果進(jìn)行測(cè)試。若未達(dá)標(biāo)，則要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，一直到瀝青有最好的發(fā)泡效果，使其充分滿足施工規(guī)范要求[8]。

4.3混合料運(yùn)輸

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

4.4路面攤鋪

使用普通攤鋪機(jī)來(lái)攤鋪混合料，而且在攤鋪開(kāi)始前應(yīng)先對(duì)熨平板進(jìn)行加熱，本工程施工中使用的是兩臺(tái)普通攤鋪機(jī)來(lái)攤鋪混合料。為了保證緩慢攤鋪且勻速前行，要對(duì)攤鋪速度進(jìn)行合理控制，最佳時(shí)間要控制在3-5m/min之間，為了確保路面平整度的提升，應(yīng)使用鋼絲導(dǎo)向的高程控制模式。

4.5路面碾壓

攤鋪工作結(jié)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(shí)度，最佳方式就是使用大噸位的碾壓設(shè)備進(jìn)行碾壓。分三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行路面碾壓，即初壓、復(fù)壓、終壓，并且要將碾壓速度合理有效控制在間，先要對(duì)路面邊緣部位進(jìn)行碾壓，接著再去碾壓路面的中間位置，同時(shí)要充分保證碾壓過(guò)程是均勻、連續(xù)且緩慢進(jìn)行的，一直到輪跡消失，使其符合壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

4.6養(yǎng)生

完成每段碾壓后經(jīng)壓實(shí)度檢查合格以后，則需要即刻開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)階段不用澆水。在養(yǎng)生期間，想要確保質(zhì)量，泡沫瀝青穩(wěn)定再生層能通車，然而需要盡可能控制交通數(shù)量與速度，結(jié)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(xù)蒸發(fā)。并且養(yǎng)生中需要隨時(shí)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(duì)上部結(jié)構(gòu)層進(jìn)行鋪筑，也可在養(yǎng)護(hù)中將完整的芯樣從再生層中取出，或?qū)ι喜拷Y(jié)構(gòu)層進(jìn)行鋪筑[10]。

5泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用效果

高速公路的改擴(kuò)建施工中應(yīng)用泡沫瀝青，可最大程度獲取經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)改擴(kuò)建施工中，下層瀝青用量為3.5%，中層瀝青用量為4.4%，應(yīng)用泡沫瀝青冷再生技術(shù)既能有效利用舊路面材料，大大減少對(duì)新材料的使用數(shù)量。與傳統(tǒng)方法相比，該工藝可節(jié)約瀝青用量的一半。同時(shí)有助于人工、機(jī)械成本的降低，經(jīng)濟(jì)效益十分突出。據(jù)研究分析，此改造公路項(xiàng)目節(jié)約了大量成本，既有效提升了工程質(zhì)量，還能充分滿足車輛通行需要，綜合效益十分顯著。

6結(jié)語(yǔ)

基于上述論述，泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用，既改變了單一半剛性基層加鋪瀝青路面結(jié)構(gòu)，也使路面組合形式得以優(yōu)化，還延長(zhǎng)了路面的應(yīng)用期限，同時(shí)，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(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題，又能充分利用舊材料，它具有節(jié)能、無(wú)污染等環(huán)保優(yōu)點(diǎn)，它是一種具有很高經(jīng)濟(jì)效益的路面擴(kuò)建材料，因此其廣泛的應(yīng)用在高速公路工程改擴(kuò)工程中，且具有很大的推廣價(jià)值。

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收稿日期：2019-07-28

作者簡(jiǎn)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