泡沫瀝青冷再生技術(shù)在G328路面修復(fù)工程中的應(yīng)用

毛隆權(quán)

（淮南市公路管理局，安徽淮南 232001）

0 引言

隨著我國(guó)生產(chǎn)總量的不斷上升，民眾車輛保有量的不斷上漲，道路車輛出現(xiàn)超載量大、超載重的百分比逐年增加，傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面飽受考驗(yàn)。而新技術(shù)泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用為道路養(yǎng)護(hù)、改造提供了極大效益，其不僅降低了道路養(yǎng)護(hù)成本，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境也有相當(dāng)大的好處，值得推廣［1］。

1 瀝青發(fā)泡效果評(píng)價(jià)指標(biāo)與最佳發(fā)泡條件

泡沫瀝青又稱之為膨發(fā)瀝青，熱瀝青中注入一定的常溫水而成，并在短時(shí)間內(nèi)，在瀝青氣泡破裂后，產(chǎn)生大量的瀝青材料。泡沫瀝青和骨料混合時(shí)，各個(gè)分散的瀝青泡沫化作小個(gè)體在細(xì)骨料表面形成數(shù)以萬(wàn)計(jì)的微細(xì)顆粒狀，使得大量的瀝青黏性的填充料在經(jīng)過(guò)混合壓縮后填充至材料的空隙中，形成的混合料類似砂漿，并達(dá)到穩(wěn)定。泡沫瀝青是由礦物質(zhì)粉體，幾乎完全分散的瀝青顆粒與瀝青膠料和粗骨料“焊接”而成的礦物質(zhì)粉體組成的路面［2］。

在瀝青起泡過(guò)程中，膨脹率和半衰期是兩個(gè)的控制參數(shù)。膨發(fā)到最大體積，泡沫完全消失時(shí)，指的是瀝青海綿的體積比；半衰期是指泡沫瀝青從最大體積下降到最大體積所需時(shí)間的一半。一般情況下，泡沫的瀝青膨脹率應(yīng)大于10，但半衰期應(yīng)大于8 s?；旌狭现袨r青體膨脹的倍數(shù)越大，結(jié)構(gòu)的可行性越好，最終物化的分散性均勻性越大，泡沫瀝青越多。半衰期是指瀝青發(fā)泡狀態(tài)達(dá)到最大體積的時(shí)刻至泡沫消散至最大體積的一半時(shí)所需的時(shí)間。半衰期較長(zhǎng)，瀝青泡沫在結(jié)構(gòu)上慢慢弱化，長(zhǎng)于能提供有效的攪拌時(shí)間。因此，要想制造出半衰期長(zhǎng)的泡沫狀泡沫瀝青，需要選擇膨脹率大。這就是實(shí)驗(yàn)的最終目的，在噴漿室中繼續(xù)進(jìn)行，即在使用瀝青時(shí)力爭(zhēng)獲得最佳的發(fā)泡條件［3］。

除此之外，影響發(fā)泡效果的主要因素為發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量。為確定最佳發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案如下：分別設(shè)定溫度為155℃，160℃，165℃，發(fā)泡用水量為1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，通過(guò)每組試驗(yàn)膨脹率與半衰期來(lái)最終確定最佳發(fā)泡溫度與發(fā)泡用水量。具體數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。

表1 三種存儲(chǔ)方式的比較

對(duì)瀝青溫度在155℃的發(fā)泡性能分析，發(fā)現(xiàn)該溫度下的最佳發(fā)泡用水量為2.5%，對(duì)應(yīng)的膨脹率為13，半衰期為12 s；對(duì)瀝青溫度在160℃的發(fā)泡性能分析，發(fā)現(xiàn)該溫度下的最佳發(fā)泡用水量為2.4%，對(duì)應(yīng)的膨脹率為16，半衰期為12 s；165℃的發(fā)泡性能分析，發(fā)現(xiàn)該溫度下的最佳發(fā)泡用水量為2.3%，對(duì)應(yīng)的膨脹率為13，半衰期為11 s，選擇膨脹率與半衰期相加數(shù)值最大的160℃作為最佳發(fā)泡溫度（見圖1，表2）。

圖1 160℃下最佳發(fā)泡條件

表2 瀝青最佳發(fā)泡條件

2 泡沫瀝青冷再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

2.1 舊瀝青混合料和級(jí)配

根據(jù)泡沫瀝青冷再生混合料應(yīng)用的道路交通荷載情況和使用的層位，選用表3的級(jí)配范圍，并依據(jù)此級(jí)配范圍，結(jié)合RAP的級(jí)配，（RAP中含部分水泥穩(wěn)定碎石），選擇0～5 mm粒徑的石屑和10～25 mm粒徑的碎石，調(diào)整不同的添加比例進(jìn)行試配，確定三組材料組成為：1.5%水泥+5%碎石+95%RAP［4］。具體級(jí)配結(jié)果如表3所示。

2.2 最佳含水率確定

按照已設(shè)計(jì)的級(jí)配曲線，按各檔集料用量摻配，然后以0.5%間隔變化形成5種含水量：6.5%，7.0%，7.5%，8.0%，8.5%。對(duì)合成集料（含水泥、不含瀝青）進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定集料最大干密度和最佳含水量。泡沫瀝青冷再生混合料的最佳拌和用水量取合成集料最佳含水量的80%，具體試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果如表4 所示［5］。

2.3 預(yù)估泡沫瀝青用量

根據(jù)泡沫瀝青冷再生混合料的合成級(jí)配范圍和合成混合料中原瀝青含量，預(yù)估各方案泡沫瀝青用量為2.3%。

表3 泡沫瀝青冷再生級(jí)配摻配比例

表4 冷再生混合料擊實(shí)數(shù)據(jù)

2.4 配合比設(shè)計(jì)結(jié)論

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，推薦泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)方案如表5所示。

3 泡沫瀝青冷再生混合料施工工藝

G328啟老線壽縣段是準(zhǔn)南市公路網(wǎng)中提供的一條東西向交通重要通道，也是淮南市與壽縣之間一條重要的連接線，交通流量大，部分路段路面出現(xiàn)病害，亟待保養(yǎng)。為循環(huán)再用廢舊瀝青混合料，走環(huán)境友好和資源節(jié)約型交通發(fā)展之路，本項(xiàng)目采用就地冷再生技術(shù)進(jìn)行路面修復(fù)。原路面結(jié)構(gòu)層為：9 cm瀝青面層-20 cm級(jí)配碎石-19 cm水泥穩(wěn)定基層-路基；改造后路面結(jié)構(gòu)層：5 cmAC-13C面層-10cm泡沫瀝青冷再生層-20 cm級(jí)配碎石-19 cm水泥穩(wěn)定基層-路基，表現(xiàn)厚實(shí)，穩(wěn)定。

表5 泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)推薦方案

本案應(yīng)用維特根3800CR冷再生裝置同時(shí)加入泡沫瀝青切碎的舊瀝青，并進(jìn)行再生，經(jīng)過(guò)卷?yè)P(yáng)設(shè)備傳送攤鋪，通過(guò)冷再生裝置完成再生的泡沫瀝青就地施工作業(yè)。

3.1 集料撒布

碎石采用撒布車撒布的方法，按配合比根據(jù)用量計(jì)算好每平方米撒布量。將水泥均勻撒布在老路表面，按配合比結(jié)果5%的碎石摻量根據(jù)用量計(jì)算好每平方米撒布量，將碎石均勻撒布在老路表面。

3.2 水泥撒布

碎石撒布完成后，水泥采用撒布車撒布的方法，依據(jù)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，按1.5%的水泥摻量根據(jù)用量計(jì)算好每平方米撒布量。將水泥均勻撒布在老路表面。水泥撒布一旦完成，除了再生機(jī)（包括附屬設(shè)備）以外其他車輛一律不得進(jìn)入施工區(qū)域。

3.3 再生設(shè)備銑刨拌合

為保證施工過(guò)程中瀝青溫度，施工過(guò)程中引入了瀝青加溫移動(dòng)罐對(duì)現(xiàn)場(chǎng)瀝青進(jìn)行加熱保溫，以保證瀝青發(fā)泡效果。

待水泥和集料撒布完后對(duì)未銑刨路面及上面的銑刨料進(jìn)行泡沫瀝青冷再生施工。3800CR再生機(jī)銑刨和拌和轉(zhuǎn)子同步運(yùn)行，3800CR再生機(jī)通過(guò)推行杠推動(dòng)前面的瀝青罐車，一次性可以再生3.8 m。采用下切施工法，提高銑刨材料顆粒的適用度，防止切除過(guò)大塊的材料。在再生時(shí)即使有較大的顆粒，強(qiáng)勁的拌和轉(zhuǎn)子也會(huì)把大顆粒碰到后擋板而破碎；通過(guò)微處理器保證瀝青黏結(jié)劑和水配料的精確計(jì)量，同時(shí)事先撒布的水泥也被混入攪拌。由此被生成的混合料通過(guò)輸送帶輸送至攤鋪機(jī)處直接進(jìn)行半幅攤鋪。檢測(cè)距離為每隔200 m作一個(gè)記錄，作業(yè)周期內(nèi)更快地保持一定的生產(chǎn)效率的提高和良好的再生效果。根據(jù)運(yùn)行速度和生命周期及回收材料的情況，適宜的情況下，應(yīng)不低于3～8 m/min作業(yè)速度。

3.4 攤鋪

泡沫瀝青再生混合料的攤鋪和水泥穩(wěn)定碎石混合料的攤鋪基本相同，采用攤鋪機(jī)攤鋪，熨平板不需要加熱。本次施工采用一臺(tái)福格勒攤鋪機(jī)進(jìn)行半幅攤鋪，攤鋪寬度設(shè)定4.5 m，攤鋪速度控制在2～4 m/min，松鋪系數(shù)約1.4。攤鋪前，混合料通過(guò)再生機(jī)打入攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，現(xiàn)場(chǎng)攤鋪機(jī)采用內(nèi)側(cè)走雪橇，外側(cè)架平衡梁的方式進(jìn)行找平攤鋪。攤鋪機(jī)攤鋪過(guò)程中勻速平穩(wěn)連續(xù)作業(yè)，基本做到了緩慢、均勻和不間斷地?cái)備仭?/p>

3.5 碾壓

采用的碾壓方案：現(xiàn)場(chǎng)指派專人指揮初壓、復(fù)壓，碾壓時(shí)無(wú)混合料推移現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)有專人指揮初壓、復(fù)壓，碾壓時(shí)無(wú)混合料推移現(xiàn)象。

3.6 開放交通

泡沫瀝青冷再生層碾壓完成后即可開放交通，但應(yīng)該避免重載車輛在路面急剎車及調(diào)頭。

4 結(jié)語(yǔ)

G328啟老線采用高性能泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。施工后，各項(xiàng)路用性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求，證明就地冷再生技術(shù)在市道路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用是成功的。就地冷再生的成功應(yīng)用也必將推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的蓬勃發(fā)展。