泡沫瀝青技術(shù)的應(yīng)用前景分析

摘要：隨著我國改革開放的不斷深入，已建成公路的瀝青路面逐年老化，公路養(yǎng)護(hù)建設(shè)在環(huán)境污染與資源之間的問題不斷被放大。泡沫瀝青技術(shù)作為主要的廢舊瀝青路面回收再生技術(shù)之一，不但可以避免浪費(fèi)資源，還對環(huán)境保護(hù)，改善冷再生路面的使用性能存在很大價(jià)值。本文探究了泡沫瀝青技術(shù)的特點(diǎn)，對該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：泡沫瀝青;應(yīng)用前景;瀝青技術(shù)

中圖分類號(hào)：U414文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2021）10-0021-03

0引言

在當(dāng)今全世界的公路維修養(yǎng)護(hù)工程中，采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)維修養(yǎng)護(hù)瀝青路面應(yīng)用的是比較多的。最近幾年，我國對泡沫瀝青冷再生技術(shù)也投入了相關(guān)力量進(jìn)行細(xì)化深入的研究，逐步出臺(tái)了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并且采用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了較大面積的應(yīng)用。泡沫瀝青冷再生技術(shù)在公路維修養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的名聲開始逐漸顯露，而且在我國高等級(jí)公路的大型維修養(yǎng)護(hù)工程中開始嶄露頭角。

1泡沫瀝青技術(shù)的概念

泡沫瀝青又被稱作發(fā)泡瀝青，將水按照計(jì)算比例混入熱瀝青中，水在熱瀝青中發(fā)生氣化膨脹，會(huì)產(chǎn)生大量的瀝青泡沫。經(jīng)過一定的時(shí)間后瀝青泡沫會(huì)破裂。這個(gè)階段僅僅是瀝青的物理性質(zhì)變化，沒有化學(xué)性質(zhì)的變化。在泡沫瀝青與集料進(jìn)行接觸時(shí)，瀝青泡沫會(huì)迅速破裂并包覆在再生混合集料的表面，此時(shí)就成為帶有瀝青的具有半柔性特性的新混合料，再經(jīng)過一定的工序處理，使混合料保持穩(wěn)定，如圖1所示。

泡沫瀝青技術(shù)是用于維修養(yǎng)護(hù)路面的技術(shù)，較傳統(tǒng)工藝相比更加環(huán)保，而且簡單便捷，其具有顯著的優(yōu)勢和相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?，對?shí)現(xiàn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)循環(huán)，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，實(shí)踐“節(jié)約型社會(huì)”，將會(huì)產(chǎn)生極好的社會(huì)效

作者簡介：薛慶?。?985—），男，吉林松原人，本科，工程師，研究方向：工程機(jī)械。

益和經(jīng)濟(jì)效益。

2泡沫瀝青技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀

2.1國外現(xiàn)狀

歐洲國家對于環(huán)境保護(hù)和資源的合理配置利用一直非常重視，德國是最早將回收料用于修建高速公路的國家，在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)廢舊材料全部回收。美國、日本等國也相繼出臺(tái)了許多規(guī)范性文件促進(jìn)本國路面廢舊材料回收再利用。

隨著技術(shù)的不斷成熟，工藝不斷精進(jìn)，相關(guān)的機(jī)械設(shè)備有也有了長足地發(fā)展，德國、美國、日本等國的企業(yè)都推出了比較成熟的泡沫瀝青機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備。可按照確定的參數(shù)直接制備泡沫瀝青混合料。

2.2國內(nèi)現(xiàn)狀

我國相較于外國原油儲(chǔ)量較低，國產(chǎn)瀝青含蠟量很高，中華人民共和國成立后至改革開放前我國公路的修筑與養(yǎng)護(hù)技術(shù)雖有一定的發(fā)展，但整體里程數(shù)并不多。為此，雖然我們對廢舊瀝青的回收利用研究開始的時(shí)間比較早，但是受多方因素的影響，沒有取得實(shí)質(zhì)性的結(jié)果。直到1985年，由國家組織多個(gè)部門單位的參與，于1991年發(fā)布了《熱拌再生瀝青混合料路面施工及驗(yàn)收規(guī)程》（CJJ43-91）。到20世紀(jì)90年代，公路建設(shè)飛速發(fā)展，廢舊瀝青再生技術(shù)被人們忽略，一直到2001年《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ073.2-2001）中再次出現(xiàn)了瀝青再生混合料的相關(guān)要求[1]。

北京在2009年的某路大修工程中首次使用了泡沫瀝青技術(shù)，隨著北京市在近十年的推廣應(yīng)用，泡沫瀝青技術(shù)的使用案例既有成功也有失敗，其中出現(xiàn)的問題也需要不斷地研究改進(jìn)，這樣才能推動(dòng)泡沫瀝青技術(shù)不斷發(fā)展[2]。

3泡沫瀝青組成及性能概述

3.1泡沫瀝青發(fā)泡性能

將水或者是壓縮空氣添加到高溫瀝青中會(huì)形成大量氣泡，并最終產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，在這種情況下瀝青的粘合度能夠得到全面提升，在這種方式下形成的新型材料就是泡沫瀝青。泡沫瀝青作為一種新型材料具有較高的黏聚性，而且儲(chǔ)存非常便捷，性能相對穩(wěn)定。

從圖2、圖3中可以發(fā)現(xiàn)：第一是為保證瀝青的發(fā)泡效果，在溫度和兌水量都不同的情形下的發(fā)泡特性實(shí)驗(yàn)，在保障半衰期組合以及膨脹率適宜的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)泡條件的優(yōu)化選擇;第二是根據(jù)泡沫瀝青冷再生混合料本身的級(jí)配需求來合理設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料的級(jí)配;第三是泡沫瀝青冷再生混合料的性能會(huì)直接受到含水量的影響，因此可以充分利用間接拉伸試驗(yàn)來針對泡沫瀝青冷再生混合料中的瀝青配比兩進(jìn)行最終確定。

3.2泡沫瀝青冷再生混合料組成

泡沫瀝青冷再生混合料組成中RAP再生利用量：75%～85%;新集料占比：15%～25%;水泥量：1.5%～2%;泡沫瀝青用量：2%～2.5%。發(fā)泡溫度：160 ℃～170 ℃;發(fā)泡用水量：2%～2.5%，膨脹率不小于十倍，半衰期不小于8 s。

泡沫瀝青再生層基層性能要求見表1，依照上述比例進(jìn)行制備的泡沫瀝青冷再生混合料中瀝青應(yīng)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中的規(guī)定;水泥應(yīng)滿足GB175-199《普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥》GB175-199中的相關(guān)規(guī)定;石料應(yīng)清潔干凈，不含雜質(zhì)，沒有風(fēng)化現(xiàn)象，并有顆粒級(jí)配。

4泡沫瀝青技術(shù)前景分析

4.1公路行業(yè)背景

公路路面的大中修以及改、擴(kuò)建工程都會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄舊路面材料。依照大中修周期為10年進(jìn)行計(jì)算，我國每年需要進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)的公路里程總數(shù)達(dá)到了35 000 km，依照需要維修的公路平均路寬為10 m，平均翻修厚度10 cm，我們可以簡單地計(jì)算出每年會(huì)產(chǎn)生35 000 000 m的廢棄舊料。

公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維修養(yǎng)護(hù)過程中采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)循環(huán)使用這些廢棄舊路面材料，形成一個(gè)將廢棄舊料可以回收再利用的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈模式，不但可以有效減少這些銑刨下來的廢料對土地的占用，也可以避免對環(huán)境的污染，還可以減少對資源的需求，降低維修養(yǎng)護(hù)的資金投入，更符合“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念[3]。

4.2泡沫瀝青技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益

瀝青路面在經(jīng)過數(shù)年的使用后，因?yàn)槭艿桨雱傂曰鶎拥牧芽p，模量過大等問題而造成比較嚴(yán)重的損壞，原設(shè)計(jì)性能幾乎完全喪失，此時(shí)就需要將原路面銑刨掉。在進(jìn)行面層維修方案的制定時(shí)，通常在原基層上加鋪一層模量較小的柔性基層，以避免半剛性基層對面層的影響。

泡沫瀝青相比于常被用作柔性基層的熱拌瀝青碎石ATB-25混合料其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，如表2所示。

4.3泡沫瀝青技術(shù)的環(huán)保效益

4.3.1節(jié)約能源

泡沫瀝青混合料相比于以往常用的ATB-25混合料，泡沫瀝青冷再生技術(shù)節(jié)約能源以及資源主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面，如表3所示。

第一點(diǎn)，1 t的泡沫瀝青冷再生混合料中只需要按照1.5%的配比量添加瀝青，而ATB-25混合料中的瀝青添加量至少需要3%;第二點(diǎn)，對加熱能源消耗減少，冷再生瀝青混合料在拌合時(shí)無需進(jìn)行加熱處理，但是每生產(chǎn)1 t的熱拌瀝青混合料至少需要用8L柴油進(jìn)行加熱才可以進(jìn)行生產(chǎn);第三點(diǎn)，可以有效節(jié)約耗電量，RAP是將損壞的瀝青路面直接銑刨破碎后產(chǎn)生的，基本可以作為拌和料直接進(jìn)行篩分拌和，而新的碎石材料必須經(jīng)過破碎后才能夠投入使用。

4.3.2減少污染排放

公路每鋪設(shè)1 t重的熱拌瀝青混合料或者熱再生瀝青混合料會(huì)向大氣排放大約9.2 m的CO，而泡沫瀝青冷再生混合料在施工過程中僅需對瀝青進(jìn)行加熱，加熱能源的消耗可節(jié)省60%，間接的CO排放量減少了80%左右，氮氧化物的排放減少了70%左右，SO排放減少了60%左右，CO排放減少了50%左右，有效地保護(hù)了自然生態(tài)環(huán)境。

4.3.3有效改善施工條件

泡沫瀝青冷再生混合料從生產(chǎn)到攤鋪全過程都是在常溫環(huán)境下進(jìn)行施工，泡沫瀝青和碎石都不需要進(jìn)行加熱操作，現(xiàn)場不產(chǎn)生瀝青煙，可以有效降低有害物質(zhì)的排放，更有利于現(xiàn)場所有施工人員的身體健康，改善了施工條件。

4.4道路運(yùn)營成本降低，路面使用壽命延長

泡沫瀝青技術(shù)可以很好地解決半剛性基層的反射裂縫以及路基不均勻沉降的問題，延長了公路的使用壽命。反射裂縫的減少可以有效地防止路面的水損壞，進(jìn)而延長瀝青面層的使用壽命，降低公路運(yùn)營全階段的投入。

4.5施工方便靈活，交通可以快速恢復(fù)

泡沫瀝青技術(shù)施工便捷快速，是傳統(tǒng)工藝施工工期的80%左右，以往采用的水泥穩(wěn)定層施工后，需要對水泥穩(wěn)定層進(jìn)行長達(dá)7 d的養(yǎng)生才可以進(jìn)行瀝青面層的鋪設(shè)，但泡沫瀝青再生層在施工后僅僅需要經(jīng)過3 d養(yǎng)生期就可以鋪設(shè)瀝青面層，讓施工期間的交通組織變得更加簡單。同時(shí)對路面標(biāo)高等技術(shù)要求有很好的支持，對傳統(tǒng)施工工藝中對道路上立體交叉和沿線穿鎮(zhèn)路段不允許抬高等困難可以很好地解決，特別是市政道路加高后排水的問題可以有效地避免，且能快速恢復(fù)交通。還可以減輕施工過程中對于安全維護(hù)存在的壓力。道路交通的快速恢復(fù)為公路沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展提供了有力的支持[4]。

4.6泡沫瀝青技術(shù)前景展望

（1）運(yùn)用泡沫瀝青冷再生技術(shù)，能夠通過低成本實(shí)現(xiàn)性能較好的厚瀝青層。在目前公路行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為應(yīng)適當(dāng)加厚瀝青層，但是隨之而來的問題就是工程投入與資源消耗的增加。使用泡沫瀝青冷再生混合料作為路面的柔性基層鋪設(shè)材料，比以往采用瀝青碎石制作柔性基層在投資上減少30%～40%。

（2）運(yùn)用泡沫瀝青冷再生技術(shù)，只需要在將半剛性基層柔性化過程中投入少量資金即可。目前我國已經(jīng)建設(shè)完成的高等級(jí)公路的瀝青路面絕大部分都是使用半剛性基層。半剛性基層損壞后，維修困難的問題一直是公路養(yǎng)護(hù)部門最難以解決的。但是使用泡沫瀝青冷再生技術(shù)，可以將損壞的半剛性基層進(jìn)行柔性化處理，既能滿足公路養(yǎng)護(hù)部門對公路維修的需求，還可以改變公路的結(jié)構(gòu)形式，提高公路的耐用性。同時(shí)泡沫瀝青冷再生技術(shù)對礦料的變異性有更好的相容性，可以很好地保證工程施工質(zhì)量。

5結(jié)論

泡沫瀝青技術(shù)作為一種新型的道路維修技術(shù)方案，在我國目前公路行業(yè)有著大量道路已經(jīng)進(jìn)入維修養(yǎng)護(hù)階段，傳統(tǒng)維修手段缺陷過于明顯的情況下，泡沫瀝青技術(shù)具有很好的優(yōu)勢與發(fā)展?jié)摿?。?dāng)下我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的最突出的問題是資源與環(huán)境的代價(jià)問題。現(xiàn)階段眾多公路都面臨著大中修以及養(yǎng)護(hù)的問題，泡沫瀝青技術(shù)可以有效提高資源利用率，而且泡沫瀝青其節(jié)能減排的特性也非常符合我國在現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略方針和規(guī)劃要求，正是泡沫瀝青技術(shù)展翅騰飛的大好時(shí)機(jī)，對泡沫瀝青技術(shù)廣泛推廣，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義與推廣價(jià)值。但我國目前對該項(xiàng)技術(shù)的研究才剛剛起步，很多工程應(yīng)用也是在試驗(yàn)路段鋪設(shè)，如果能夠通過細(xì)致地鉆研，大量工程經(jīng)驗(yàn)的積累，使泡沫瀝青技術(shù)得以大面積的推廣應(yīng)用，必將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]肖鵬，顧萬，吳正光，等.泡沫瀝青再生瀝青路面膠結(jié)料的多尺度評(píng)價(jià)[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，40（4）：472-478.

[3]王瑩.泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用[J].北方交通，2019（8）：51-54.

[4]徐劍，黃頌昌，秦永春，等.乳化瀝青和泡沫瀝青冷再生混合料性能研究[J].公路交通科技，2010，27（6）：20-24.

Analysis on the Application Prospect of Foamed Asphalt Technology

XUE Qingwei

（Xuzhou Xugong Foundation Engineering Machinery Co.，Ltd.，Xuzhou Jiangsu 221004）

Abstract：With the continuous deepening of China's reform and opening up，facing the aging of the asphalt pavement of built roads year by year，the problem of road maintenance and construction between environmental pollution and resources has been continuously magnified. As one of the main recycling technologies for waste asphalt pavement，foamed asphalt technology can not only avoid waste of resources，but also has great value for environmental protection and improving the performance of cold recycled pavement. This article explores the characteristics of foamed asphalt technology and analyzes the application prospects of this technology.

Keywords：foamed asphalt;application prospects;asphalt technology