泡沫瀝青冷再生在公路工程中的應(yīng)用研究

李自彬

摘 要：泡沫瀝青冷再生技術(shù)具有施工方便、節(jié)能、環(huán)保、高效等優(yōu)勢，在我國公路工程養(yǎng)護(hù)維修中得到了大量應(yīng)用與推廣。本文在全面了解泡沫瀝青冷再生技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，對公路工程泡沫瀝青冷再生養(yǎng)護(hù)施工流程和質(zhì)量檢測相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析與探討，以期全面提升工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：泡沫瀝青冷再生;公路工程;技術(shù)原理

中圖分類號：U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。在公路建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，公路養(yǎng)護(hù)工作也愈加繁重。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年年末，全國公路總里程501.25萬公里，其中公路養(yǎng)護(hù)里程495.31萬公里，占公路總里程98.8%。目前，我國已進(jìn)入“管養(yǎng)并重”的發(fā)展時期，瀝青路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量至關(guān)重要。面對艱巨的公路養(yǎng)護(hù)任務(wù)，如何在有限的養(yǎng)護(hù)資金條件下增加養(yǎng)護(hù)量成為了亟待解決的難題。[1]泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以充分利用原有路面材料，還能達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的，為實(shí)現(xiàn)綠色公路、低碳交通奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 泡沫瀝青冷再生技術(shù)原理

泡沫瀝青冷再生技術(shù)是指再生利用回收后的瀝青路面材料或水泥穩(wěn)定基層材料。泡沫瀝青也被稱之為膨脹瀝青，是指向熱瀝青內(nèi)摻加適量常溫水，促使其不斷膨脹，并由此產(chǎn)生大量瀝青泡沫，在極短時間條件下，瀝青泡沫便可破裂。一旦泡沫瀝青和集料相互碰觸，泡沫便會幻化成無數(shù)的小顆粒，并在細(xì)集料表面分散，生成充分粘結(jié)瀝青材料的細(xì)料填縫料。隨后，通過拌和、攤鋪、碾壓等一系列工序，在粗料空隙內(nèi)充分填充上述細(xì)料填縫料，可達(dá)到混合料穩(wěn)定的作用。

目前，在瀝青下面層、基層施工中泡沫瀝青冷再生混合料應(yīng)用較多，且使用性能顯著。相比熱拌瀝青材料，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）可實(shí)現(xiàn)半柔性基層施工，具有良好的施工效果?？赏ㄟ^全厚式再生法進(jìn)行瀝青面層和基層材料施工，可從半剛性基層向半柔性基層類型轉(zhuǎn)化，滿足現(xiàn)代化公路建設(shè)需求。

（2）無需加熱，保護(hù)環(huán)境。相比熱再生瀝青施工，泡沫瀝青冷再生工藝，無需加熱瀝青和集料，能夠節(jié)約能源，減少污染物的排放，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的效果。

（3）工期短，成本低。相比半剛性基層，泡沫瀝青冷再生養(yǎng)護(hù)可轉(zhuǎn)換為半柔性基層，養(yǎng)護(hù)時間相對較少，工期短，不會過多干擾交通通行，具有較低成本。

2 工程概況

某公路工程是重要的國省交通干道，隨著沿線經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通量日益倍增。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，本路段交通量已超過9032輛/日，此外，本路段沿線多大型工廠，重載交通所占比例較高，受行車荷載的長期影響，路面面層及基層嚴(yán)重破損，部分路段路面病害問題已對路面行車舒適性和安全造成了不利影響。[2]通過現(xiàn)場路面病害觀察發(fā)現(xiàn)，本路段主要病害包括：網(wǎng)裂、縱向裂縫、橫向裂縫、車轍、龜裂、坑槽等等。道路通行能力大幅下降，若采用一般預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，很難從根本上改變路面病害現(xiàn)狀，為此，決定對本路段進(jìn)行大修處治。

基于經(jīng)濟(jì)性原則，為了最大限度合理利用舊瀝青路面材料，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，決定采用泡沫瀝青冷再生施工方案，此方案可以在優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，充分利用原有路面材料，提高路面使用性能，延長工程使用壽命。圖1為原路面與路面再生結(jié)構(gòu)形式。

3 泡沫瀝青冷再生施工流程

3.1 拌和

采用專用泡沫瀝青冷再生混合料拌和機(jī)，通過試拌確定拌和機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率，并通過精度較高的電子稱量系統(tǒng)對各類原材料進(jìn)行準(zhǔn)確計量。同時，將超粒徑RAP材料篩網(wǎng)設(shè)于冷料斗入口位置，及時篩除過大粒徑材料，此外該攪拌設(shè)備還應(yīng)設(shè)置專用泡沫瀝青發(fā)泡裝置。拌和施工前，必須保證拌和場地內(nèi)準(zhǔn)備的材料數(shù)量充足，可滿足5天左右攤鋪施工需求。拌和施工中，隨時檢測混合料的含水量、水泥劑量，若發(fā)生變化，需及時調(diào)整，保證用量準(zhǔn)確。

3.2 運(yùn)輸

完成混合料拌和施工后，為保證后期施工質(zhì)量，施工前應(yīng)確定運(yùn)輸車輛數(shù)量，保證有數(shù)量充足的運(yùn)輸車輛。運(yùn)輸前，必須準(zhǔn)確確定運(yùn)輸路線、運(yùn)輸距離等。運(yùn)輸過程中，車輪極易與灰塵等粘黏，污染作業(yè)面，因此，在車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場前，必須將車輪灰塵清理干凈。此外，為避免運(yùn)輸過程中材料溫度散失過快，出現(xiàn)混合料離析現(xiàn)象，需將篷布覆蓋運(yùn)料車上，以便保溫、防污染。嚴(yán)禁在下封層上，運(yùn)料車急轉(zhuǎn)彎、急剎車，應(yīng)指派專人負(fù)責(zé)指揮，保證運(yùn)輸車輛緩慢接近攤鋪設(shè)備，兩者保持一定距離，一般為10 m～20 m左右，避免發(fā)生碰撞。完成當(dāng)天運(yùn)輸任務(wù)后，需及時將車廂清理干凈，保證次日施工運(yùn)輸質(zhì)量。

3.3 攤鋪

根據(jù)施工要求，可采用2臺攤鋪機(jī)以梯隊(duì)方式進(jìn)行攤鋪施工，保證攤鋪能力、運(yùn)輸能力和拌和能力匹配，避免出現(xiàn)等料或等攤鋪現(xiàn)象，導(dǎo)致施工間斷，影響施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。本工程以1.25為松鋪系數(shù)，按照掛線標(biāo)高控制攤鋪厚度，保證攤鋪連續(xù)、勻速施工，速度可定為1 m/min～2 m/min，不得任意調(diào)整行駛速度。

3.4 碾壓

泡沫瀝青冷再生基層碾壓施工時，根據(jù)試驗(yàn)路鉆芯取樣結(jié)果來講，壓實(shí)度應(yīng)超過設(shè)計要求（≥98%）。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，壓路機(jī)共需碾壓8遍，第一，初壓采用雙鋼輪壓路機(jī)以靜壓的方式進(jìn)行2遍碾壓;第二，復(fù)壓采用雙鋼輪壓路機(jī)+輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，鋼輪壓路機(jī)按照“低頻高振”方式進(jìn)行3遍碾壓，隨后采用重型輪胎壓路機(jī)進(jìn)行2遍碾壓;第三，終壓是為了消除明顯輪跡，因此，按照靜壓方式采用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行1遍碾壓即可。碾壓施工后，需及時檢測路面的壓實(shí)度，保證達(dá)到壓實(shí)度設(shè)計要求，才能停止施工。

3.5 養(yǎng)護(hù)

完成上述施工工序之后，便可進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段，一般情況下養(yǎng)護(hù)時間需超過7d。但是當(dāng)泡沫瀝青再生層滿足以下任一條件的情況下，可提早結(jié)束養(yǎng)護(hù)，開放交通。第一，鉆芯取樣時，取出的芯樣完整無缺損;第二，泡沫瀝青再生層含水量滿足規(guī)范要求，在2%以下。

在交通封閉的過程中，可做自然養(yǎng)護(hù)，無需采取特殊的養(yǎng)護(hù)措施。若在開放交通的情況下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可在碾壓施工完成1d以上開放交通，但必須做好車輛通行速度管控，行駛速度不得超過20 km/h，禁止在完成的基層上急轉(zhuǎn)彎、急剎車，避免再生層被車輪損壞，或者，可以將慢裂乳化瀝青均勻噴灑到再生層上，便于保護(hù)再生層。此外，在養(yǎng)護(hù)過程中，如果遇到降雨情況，需及時覆蓋土工膜，待天氣放晴以后，才能將土工膜去除。待完成養(yǎng)護(hù)施工結(jié)束后，可噴灑粘層鋪筑瀝青層[3]。

4 泡沫瀝青冷再生現(xiàn)場檢測分析

為驗(yàn)證泡沫瀝青冷再生技術(shù)養(yǎng)護(hù)施工效果，本文針對工后7天、工后1年、工后2年不同時間段路面性能與破損情況進(jìn)行了跟蹤調(diào)查與分析，具體情況如下：

4.1 路面破損檢測

針對路面破損檢測，本文以工后7天、工后1年、工后2年為研究對象，根據(jù)長期觀測分析，采用泡沫瀝青冷再生施工后，路面破損情況如表1所示。

由表1可見，工后7天路面破損率為0，工后1年路面破損率為0.012%，路面破損率雖有所增長，但增幅不大。工后2年路面破損率為0.23%，破損率明顯增大，根本原因在于單面層防水能力相對較弱，路面自由水下滲至泡沫瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層和瀝青混凝土層之間將會產(chǎn)生滑動層，加之行車荷載的水平剪力作用，瀝青混凝土面層很容易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，這種情況下，局部路面將會產(chǎn)生一定病害問題，比如擁包、坑槽等，大幅提升路面破損率。

4.2 路面平整度檢測

平整度是檢驗(yàn)路面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，路面平整才能保證行車舒適、安全。本路段通過泡沫瀝青冷再生施工養(yǎng)護(hù)之后，經(jīng)檢測路面平整度情況如表2所示。

由表2可見，工后7天路面平整度指數(shù)IRI為1.72 m/km，工后1年路面平整度指數(shù)IRI為1.97 m/km，工后2年路面平整度指數(shù)IRI為2.31 m/km，整體來講，泡沫瀝青冷再生養(yǎng)護(hù)施工后，路面平整度變化幅度不大，說明路面穩(wěn)定性良好。

4.3 路面車轍檢測

路面車轍是常見的一種病害類型，為了檢驗(yàn)泡沫瀝青冷再生施工抗車轍病害能力，通過2年跟蹤檢測，可得結(jié)果如表3所示。

由表3可知，工后7天車轍深度平均值為4.01 mm，工后1年車轍深度平均值為5.83 mm，工后2年車轍深度平均值為7.21 mm。由此可見，路面整體車轍變化幅度不大，說明路面抗車轍性能顯著。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，公路建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。隨著運(yùn)營時間的不斷增加，公路服務(wù)質(zhì)量持續(xù)下降，為了保持道路的技術(shù)狀態(tài)，有必要及時養(yǎng)護(hù)維修。隨著科技的不斷進(jìn)步，大量新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用，可以封閉路面路表微裂縫，避免雨水下滲路面基層，延緩路面瀝青老化，改善路用使用性能，具有良好的施工應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王國科，周志莉.廠拌泡沫瀝青冷再生技術(shù)在路面改造中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010，35（08）：112-117.

[2]單東旭.舊瀝青路面冷再生技術(shù)的優(yōu)勢[J].交通世界，2016，23（29）：108-109.

[3]高雪.舊瀝青路面就地冷再生技術(shù)淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013，22（02）：99.