淺析泡沫瀝青廠拌冷再生的應(yīng)用

趙玉霞

（甘肅省金昌公路管理局，甘肅 金昌 737100）

0 引言

泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)就是在瀝青路面回收料中根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配加入適量的摻料（新的粗細(xì)集料，水泥等）后，通過(guò)專門(mén)設(shè)施噴入泡沫瀝青，無(wú)需加熱狀態(tài)下均勻拌和后，利用傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)、檢測(cè)、修整、養(yǎng)生而成型滿足一定規(guī)范需求的再生路面層。該技術(shù)可以充分利用舊路面銑刨材料，達(dá)到解決基層裂縫反射，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)資源再生利用，縮短施工工期，降低養(yǎng)護(hù)成本的目的。

1 工程概況

省道212線雅（布賴）金（昌）段是內(nèi)蒙古雅布賴鹽場(chǎng)至甘肅省金昌市省道主干線的重要路段，全長(zhǎng)115.3公里，按平原微丘區(qū)三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工，路基寬8.5 米，改造通車(chē)投入使用至今已運(yùn)行14年，客貨運(yùn)量逐年攀升，重型車(chē)輛所占比例達(dá)70%，大大加速了路面破壞進(jìn)程，特別是K61+750-K62+250段地處巴丹吉林沙漠腹地，騰格里沙漠邊緣，屬大陸沙漠干旱氣候，干燥、多風(fēng)、沙塵災(zāi)害頻頻發(fā)生，為全國(guó)沙塵暴第I原頻發(fā)區(qū)之一。冬季寒冷，夏季炎熱，日溫差及季節(jié)溫差大，區(qū)內(nèi)平均氣溫8.920C，極端最高氣溫380C，最低氣溫-280C，降雨量稀少，蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降雨量，風(fēng)沙頻率大，路面已不同程度出現(xiàn)縱橫向裂縫、龜網(wǎng)裂、推移等病害，為響應(yīng)國(guó)家提倡充分應(yīng)用廢舊材料，減少養(yǎng)護(hù)成本，解決水穩(wěn)基層裂縫對(duì)路面使用性能的影響，我局2018年選用該段為試驗(yàn)路段，首次嘗試應(yīng)用12厘米厚的泡沫瀝青廠拌冷再生基層施工。

2 泡沫瀝青冷再生配合比設(shè)計(jì)

泡沫瀝青冷再生混合料是由泡沫瀝青、舊路面銑刨料、粗集料、細(xì)集料、水泥、礦粉按一定比例經(jīng)過(guò)廠拌機(jī)拌合而成，其材料的好壞直接影響到混合料的性能，因此，在實(shí)施泡沫瀝青冷再生技術(shù)過(guò)程中，我們嚴(yán)把泡沫瀝青生產(chǎn)、各種原材料的質(zhì)量關(guān)，確保試驗(yàn)路段的施工質(zhì)量。

2.1 各種原材料的選用與控制

2.1.1 瀝青

泡沫瀝青所使用的瀝青是一般項(xiàng)目所使用道路石油瀝青，本項(xiàng)目所使用的瀝青為90#A級(jí)SK瀝青，其指標(biāo)均滿足要求，具體詳見(jiàn)表1。

表1 道路石油瀝青（90#A）技術(shù)要求及實(shí)測(cè)值

2.1.2 泡沫瀝青的生產(chǎn)原理

我單位委托外單位在試驗(yàn)室將基質(zhì)瀝青分別加熱到1500C、1600C、1700C時(shí)通過(guò)維特根WLB10泡沫瀝青試驗(yàn)機(jī)與冷水接觸，形成大量氣泡，使瀝青的體積發(fā)生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間瀝青泡沫破裂，在1min內(nèi)瀝青又恢復(fù)原狀的反復(fù)試驗(yàn)，綜合考慮滿足泡沫瀝青膨脹率和半衰期指標(biāo)，建議采用160℃瀝青與冷水（冷水用量是瀝青用量的2.5%）在氣壓的作用下通過(guò)發(fā)泡室生產(chǎn)泡沫瀝青。

2.1.3 粗集料

粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙，并滿足粗集料的質(zhì)量要求，為此，我們采用紅光碎石場(chǎng)10-20mm的粗集料，其指標(biāo)均滿足粗集料質(zhì)量要求，具體詳見(jiàn)表2。

2.1.4 細(xì)集料

細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)華、無(wú)雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配，為此，我們采用紅光碎石場(chǎng)0-3mm的石屑，其指標(biāo)滿足細(xì)集料質(zhì)量要求，具體詳見(jiàn)表3。

2.1.5 回收瀝青路面材料（RAP）

我們采用大型精銑刨機(jī)將原有5cm瀝青路面進(jìn)行銑刨，及時(shí)調(diào)節(jié)行進(jìn)速度與銑刨深度，避免銑掉下層無(wú)機(jī)結(jié)合料基層現(xiàn)象發(fā)生，確?；厥諡r青混合料（RAP）粒徑穩(wěn)定，及時(shí)用車(chē)輛將銑刨料拉至拌合場(chǎng)后，用篩分設(shè)備將銑刨料按要求進(jìn)行篩分，確保銑刨料潔凈、無(wú)雜質(zhì)，其砂當(dāng)量檢測(cè)為58%，滿足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》要求大于50%的要求。為確保瀝青混合料回收料（RAP）堆放均勻，堆放時(shí)我們沿水平方向攤開(kāi)，逐層堆放。取料時(shí)應(yīng)從堆料的底部開(kāi)始向上在全高范圍內(nèi)鏟裝。

表2 粗集料質(zhì)量要求及實(shí)測(cè)值

表3 細(xì)集料質(zhì)量要求及實(shí)測(cè)值

2.1.6 水

本項(xiàng)目采用符合要求的飲用水。

2.2 泡沫瀝青冷再生配合比設(shè)計(jì)

2.2.1 填料與添加劑

本項(xiàng)目活性添加劑采用42.5普通硅酸鹽水泥，購(gòu)買(mǎi)的水泥均為疏松、干燥，無(wú)聚團(tuán)、結(jié)塊、受潮變質(zhì)現(xiàn)象；同時(shí)，為滿足混合料級(jí)配要求，在混合料中要加入少量的礦粉。

2.2.2 混合料級(jí)配確定

本次設(shè)計(jì)我們嚴(yán)格按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG-2008中泡沫瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，首先將各種原材料進(jìn)行篩分，通過(guò)東方星軟件進(jìn)行混合料試配，使材料滿足泡沫瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)級(jí)配要求，然后按比例進(jìn)行稱量混合篩分驗(yàn)證，根據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果，受面層銑刨料級(jí)配限制和銑刨料利用率最大的需要，我們最終確定采用銑刨料：10-20mm碎石∶0-3mm石屑∶水泥∶礦粉=70∶10∶15.5∶1.5∶3

2.2.3 確定瀝青最佳用量

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG-2008要求，初步選用瀝青含量為1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的泡沫瀝青混合料制作試件，測(cè)量其穩(wěn)定度、流值、干試件劈裂強(qiáng)度、濕試件劈裂強(qiáng)度與干濕劈裂強(qiáng)度比，具體試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表4，最終確定最佳瀝青用量為2.5%。

2.2.4 配合比結(jié)論

1）混合料的最佳配比為：銑刨料∶10-20mm碎石∶0-3mm石屑∶水泥∶礦粉=70∶10∶15.5∶1.5∶3

2）最佳瀝青用量為2.5%。

3 泡沫瀝青廠拌冷再生施工及主要事項(xiàng)

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 修建泡沫瀝青混合料拌合站

因我們租用了維特根KMA220 移動(dòng)式廠拌冷再生設(shè)備，施工前澆筑了廠拌冷再生設(shè)備安裝的基礎(chǔ)、配了水泥罐和加熱瀝青罐、硬化了部分場(chǎng)地。

表4 泡沫瀝青混合料最佳瀝青含量試驗(yàn)報(bào)告一覽表

3.1.2 儲(chǔ)備銑刨料與新集料

我們根據(jù)設(shè)計(jì)配比，計(jì)算出銑刨料與新集料的所需量，及時(shí)儲(chǔ)備了銑刨料、粗細(xì)集料，因移動(dòng)式冷再生設(shè)備兩個(gè)料倉(cāng)，且粗細(xì)集料用料相對(duì)少，故對(duì)粗細(xì)集料按配比摻量進(jìn)行了提前預(yù)拌和，做到拌和均勻、無(wú)離析現(xiàn)象。

3.1.3 檢測(cè)需鋪再生層的路面

在鋪筑泡沫瀝青再生層前，我們組織人員對(duì)鋪筑的水穩(wěn)基層（底基層）進(jìn)行全面檢測(cè)驗(yàn)收，其各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。

3.2 泡沫瀝青混合料拌和

為確保生產(chǎn)出合格的泡沫瀝青混合料，我單位租了一臺(tái)維特根KMA220移動(dòng)式廠拌冷再生設(shè)備，為彌補(bǔ)在運(yùn)輸、攤鋪、碾壓過(guò)程中水分的損失，在拌和時(shí)添加3.1%～3.6%的水，每天我們將基質(zhì)瀝青加溫到150℃-165℃時(shí)方可啟動(dòng)冷再生設(shè)備，通過(guò)兩臺(tái)裝載機(jī)將銑刨料與新集料分別放入該設(shè)備的兩個(gè)級(jí)配料倉(cāng)內(nèi)，利用微電腦控制皮帶轉(zhuǎn)速將材料傳送到攪拌鍋內(nèi)，同時(shí)加入泡沫瀝青和水進(jìn)行攪拌后用皮帶輸送到15T以上的自卸汽車(chē)上，做到拌和后的冷再生混合料均勻一致，無(wú)結(jié)團(tuán)成塊、無(wú)液體流淌現(xiàn)象。拌合中應(yīng)注意隨時(shí)檢查各料倉(cāng)、出料口、瀝青噴嘴、瀝青泵、管道等是否受堵，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)停產(chǎn)清理。

3.3 泡沫瀝青冷再生混合料的運(yùn)輸

自卸車(chē)輛每次使用前后必須清掃干凈，在車(chē)廂板上噴涂隔離劑，為避免混合料離析，在車(chē)輛裝料時(shí)應(yīng)前后移動(dòng)位置，平衡裝料，同時(shí)，為避免混合料污染、雨淋、提前硬結(jié)和運(yùn)輸過(guò)程中水分散失，混合料運(yùn)輸及等待攤鋪過(guò)程中，我們采用篷布遮蓋。

3.4 泡沫瀝青冷再生混合料的攤鋪

我們租用一套ABG攤鋪設(shè)備進(jìn)行全幅攤鋪廠拌冷再生混合料，攤鋪前及時(shí)檢查攤鋪機(jī)處于正常工作狀態(tài)，各參數(shù)達(dá)到設(shè)定位置。熨平板以高頻低幅為宜，初始?jí)簩?shí)度在85%以上。本項(xiàng)目攤鋪速度與拌和樓的產(chǎn)量、施工機(jī)械的配套情況及攤鋪厚度等匹配，我們控制在2～4m/min范圍內(nèi)，速度緩慢、均勻、連續(xù)不間斷的攤鋪，嚴(yán)禁熨平板預(yù)熱或加熱，以防止混合料中水分散失過(guò)快而影響混合料的和易性，且不得隨意變換速度或中途停頓。攤鋪過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查攤鋪層厚度、路拱和橫坡，發(fā)現(xiàn)明顯離析、波浪、裂縫、拖痕時(shí)應(yīng)分析原因，予以消除。

3.5 泡沫瀝青冷再生混合料的壓實(shí)

我局在S212 線試驗(yàn)路段上采用18T單鋼輪壓路機(jī)先靜壓1遍，開(kāi)啟低頻高幅壓實(shí)1-2遍，再開(kāi)啟高頻低振模式復(fù)壓2-4 遍，再用膠輪壓路機(jī)終壓2-3 遍，用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收光，以消除輪跡。壓路機(jī)應(yīng)以慢而均勻的速度碾壓，初壓速度控制在1.5～3km/h，復(fù)壓和終壓速度控制在2～4km/h。注意碾壓時(shí)可噴少量的水霧，以防止壓路機(jī)輪粘結(jié)冷再生混合料，且嚴(yán)禁調(diào)頭、急剎車(chē)及停放，若出現(xiàn)彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開(kāi)重新拌和處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求，否則應(yīng)將材料刨除廢棄。

3.6 養(yǎng)生

考慮本項(xiàng)目工期緊，我局試驗(yàn)路段采用開(kāi)設(shè)便道施工進(jìn)行施工，故此段冷再生的養(yǎng)生采用封閉交通在其上噴灑慢裂乳化瀝青進(jìn)行自然養(yǎng)生3-5天，能鉆芯出完整的芯樣，方可進(jìn)入到下道工序。注意自然養(yǎng)生期間，要時(shí)刻關(guān)注天氣變化，如遇下雨天氣，必須對(duì)試驗(yàn)路段采取覆蓋措施，嚴(yán)禁雨水滲入混合料中而影響成型。

4 使用泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

我局通過(guò)在S212線試驗(yàn)路段的應(yīng)用，總結(jié)出使用泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)有以下幾大優(yōu)勢(shì)：

1）舊路面銑刨料利用高達(dá)70%，可解決廢舊物的堆置問(wèn)題，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)資源的再生利用，符合材料循環(huán)利用的理念，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

2）在泡沫瀝青再生過(guò)程中，混合料的生產(chǎn)、攤鋪均在常溫條件下操作，泡沫瀝青和砂石料都不需加熱，顯著降低有害物質(zhì)排放，改善了施工條件，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工人員的健康，有利于環(huán)境保護(hù)。

3）泡沫瀝青冷再生性能介于柔性與半剛性結(jié)構(gòu)之間，對(duì)交通影響小的路段只需自然養(yǎng)生，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間專門(mén)養(yǎng)生，而使造價(jià)相對(duì)較低，可彌補(bǔ)我省國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)短缺的問(wèn)題。

可見(jiàn)，我局在S12線試驗(yàn)路段應(yīng)用泡沫冷再生技術(shù)是一項(xiàng)環(huán)保型的施工技術(shù)，應(yīng)在我省公路養(yǎng)護(hù)中廣泛推廣與應(yīng)用，現(xiàn)總結(jié)以供同仁參考。