泡沫瀝青冷再生在道路大中修養(yǎng)護中的應(yīng)用

摘 要：對于泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用，是在高溫瀝青中加入冷水，使熱瀝青與水進行熱混合。當(dāng)水溫被加熱時，實現(xiàn)了瀝青的冷卻。水的加熱過程使其氣化而形成蒸汽，以保持瀝青的穩(wěn)定面積。氣泡在表面張力作用下被吸收，使瀝青張力和蒸氣壓在短時間內(nèi)處于平衡狀態(tài)。當(dāng)泡沫與集料接觸后，使細(xì)集料表面進行鋪展，使其在集料之間具有良好的覆蓋能力，可形成大量填縫料。并再經(jīng)混合碾壓后，形成良好的結(jié)構(gòu)強度，對混合料起到了穩(wěn)定的作用。發(fā)達(dá)國家對泡沫瀝青再生技術(shù)的應(yīng)用較早。通過該技術(shù)的應(yīng)用，使工程領(lǐng)域在冷再生混合料鋪筑質(zhì)量控制以及瀝青發(fā)泡的研究取得了成功，同時也積累了實測與施工經(jīng)驗。基于技術(shù)的不斷研究，為我國泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用提供了理論與操作參考。

關(guān)鍵詞：泡沫瀝青;冷再生;道路大中修;養(yǎng)護;應(yīng)用

中圖分類號：U416.217? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）03-0031-03

0 引言

近年來，泡沫瀝青施工技術(shù)由于其低碳性和良好的產(chǎn)品質(zhì)量，在混合料攪拌中得到廣泛應(yīng)用。通過其攪拌保證了瀝青保持均勻分布和最佳的附著力。 而泡沫瀝青冷加工技術(shù)在半剛性和柔性基材上的應(yīng)用也取得非常好的效果。它為基材的性能提供了重要保障。工程技術(shù)人員通過應(yīng)用冷再生材料泡沫瀝青的應(yīng)用，實現(xiàn)了在工程施工中提升泡沫瀝青基材處理質(zhì)量的目標(biāo)。

1 泡沫瀝青冷再生技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

泡沫瀝青冷再生可減少大中型道路養(yǎng)護中的資源損失、再生舊瀝青和基材混合料。消除了反射裂縫，同時泡沫瀝青混合料可以有效的增加顆粒強度，降低了對水的敏感性，使用具有柔韌性和抗疲勞性。泡沫瀝青冷再生具有與瀝青混凝土相同的強度和抗疲勞性，處理后的混合料特殊結(jié)構(gòu)決定了低溫度敏感性。泡沫瀝青混合料拌合后立即壓實，大大縮短了施工時間。與傳統(tǒng)的維護方式相比，可降低25%的成本和80%以上的二氧化碳排放量。泡沫瀝青冷再生很好地平衡了剛性和柔韌性，克服了半剛性基層的缺陷，延緩了路面使用的損壞時間。冷再生鑄件的厚度大于瀝青路面的厚度，建筑層被重型壓實機壓實，形成連續(xù)的面層。泡沫瀝青冷再生技術(shù)節(jié)省了大量的項目施工資源和成本，也有助于構(gòu)建良好的施工工程，支持交通項目的可持續(xù)發(fā)展，在實踐中具有很高的價值。

2 泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)施工準(zhǔn)備

2.1? 路況調(diào)查

在實施泡沫瀝青冷再生工程前，應(yīng)對原路面進行分析，以此來確定泡沫瀝青冷再生方法、再生混合料設(shè)計、工藝的確定等，為工程良好的運行奠定了的基礎(chǔ)。在準(zhǔn)備工作中，需要做好相關(guān)資料的收集，分析路面設(shè)計要求和結(jié)構(gòu)厚度。此外，還需要制定施工方案及質(zhì)量控制體系 ，分析外部運輸材料的質(zhì)量，做好交通量數(shù)據(jù)和沿線地質(zhì)資料的分析。

2.2 初步和詳細(xì)研究

初步審查的目是確定道路的路段，控制采用目視評估法和偏差法。使用鉆孔和挖掘的方法，獲取信息包括路面結(jié)構(gòu)層的厚度、壓實程度、濕度和各結(jié)構(gòu)層的特性。

2.3 交通準(zhǔn)備

根據(jù)施工結(jié)果，原則上采用半封閉、分段施工、半開放和持續(xù)工作實施建設(shè)交通方案。考慮道路施工現(xiàn)場養(yǎng)護的位置、養(yǎng)護內(nèi)容要求、時間和周期和經(jīng)濟效益等，對于現(xiàn)場道路標(biāo)志的位置必須符合相關(guān)規(guī)定規(guī)則，現(xiàn)場標(biāo)志要確保易于識別，所有交通路口和施工區(qū)域都需要設(shè)置符合要求的交通燈和反光標(biāo)志。夜間施工現(xiàn)場要做好照明，并確保不影響周圍居民的正常作息。安全聯(lián)合管理組負(fù)責(zé)重點路口和施工期間的交通，確保施工道路安全暢通。此外，建立嚴(yán)格的規(guī)章制度，規(guī)范車輛在現(xiàn)場的行駛和停放，并確保車現(xiàn)場有專人管理，以免干擾周轉(zhuǎn)的行人和車輛的正常行駛。對于全封閉施工是禁止車輛進入，確保原道路完全封閉。這種方案的使用優(yōu)點是現(xiàn)場施工安全有保障。缺點是對于封閉的道路使車輛通行選擇鄰近道路，對鄰近道路造成壓力甚至?xí)l(fā)生擁堵。此外，還可以選擇一半封閉一半通行，具體的選擇需要視道路的實際位置及施工方案而定。其優(yōu)點是保證道路正常通車，對于其他相鄰道路對交通影響不大。缺點是現(xiàn)場安全隱患高，行車不間斷通行造成了管理壓力較大，工程容易受到車輛通行的影響。

2.4 機械配置準(zhǔn)備

泡沫瀝青冷再生具有技術(shù)含量高、集約化和效率高的使用特點。對于冷加工機及相關(guān)的配套設(shè)備需要最低要求有足夠的生產(chǎn)能力和工作狀態(tài)。WR4200型冷再生機是目前最大的現(xiàn)場設(shè)備，WR4200工作寬度2 800～4 200 mm，工作深度200 mm，發(fā)動機功率433 kW×2，水泥收集器2WM1000，容量25 m3，水箱容量110 000 L，動力攪拌1 000 L/min。油罐車是用于瀝青的供水和加熱的加工的輔助設(shè)備。它的使用容量必須與每天的工程量和當(dāng)前路況實際相對應(yīng)。

在施工過程中，工程企業(yè)需要至少準(zhǔn)備兩輛水車，其水箱容量至少為10 000 L，水箱輪子向水泥收集器供水。要確保至少有水箱具有灑水功能，同時需要配有合適的霧狀灑水裝置，以確保在施工中補充材料。當(dāng)使用容量為50 000 L的瀝青加熱油罐車時，要保證設(shè)備具有加熱和蓄熱功能。當(dāng)取暖器加熱到160°C以上時，要確保罐車內(nèi)部清潔，不得含有不同類型的瀝青。對于運輸瀝青的車輛，操作人員必須確保罐體清潔。而通常在實際工程中，施工需要三種類型的壓路機。對于雙滾筒壓路機其作用是壓縮表面結(jié)構(gòu)層，隔絕水分，防止再生層失水過多，整備質(zhì)量13 t以上的雙滾筒壓路機。單滾筒壓路機在修復(fù)層下達(dá)到要求的壓實方面起著重要作用。

因此，其實際選擇和具體應(yīng)用中對工程整體質(zhì)量至關(guān)重要。當(dāng)現(xiàn)場使用R4200冷型再生機時，要使用滾筒壓路機進行壓實。對于進行強弱振動操作時，要選擇單剛性輪的振動壓路機。剛輪使用振動壓路機取決于再生層的厚度，膠輪壓路機對再生層表面進行揉搓，使表面盡可能致密，減少對再生層的負(fù)面影響。所以在這種情況下可以選擇質(zhì)量超過20 t的壓路機。

2.5 原料準(zhǔn)備

泡沫瀝青冷再生混合料采用瀝青70#或90#，瀝青的參數(shù)必須符合瀝青路面施工文件和技術(shù)規(guī)范。瀝青進行發(fā)泡試驗，瀝青泡沫的膨脹率和半衰期分別滿足至少10次和至少8 s的要求，且必須通過混合測試。根據(jù)瀝青膨脹率和半衰期選擇發(fā)泡參數(shù)，在25 ℃下對發(fā)泡瀝青進行測試。用于冷再生混合料的瀝青將被接受用于施工。當(dāng)來源發(fā)生變化時，需要重復(fù)發(fā)泡試驗以確定發(fā)泡參數(shù)，必要時還需要根據(jù)實際情況改變混合比。使用硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥，不能使用快凝水泥和早強水泥。水泥的性質(zhì)應(yīng)疏松、干燥、不易發(fā)生結(jié)塊和不粘連，同時不得使用受潮的水泥。該結(jié)構(gòu)必須與開發(fā)冷加工混合物系數(shù)及其水泥類型相對應(yīng)。當(dāng)水泥供應(yīng)來源發(fā)生變化時，技術(shù)人員需要從試驗段檢查其能力，否則需要改變混合料的配合比。施工現(xiàn)場應(yīng)使用飲用水混合水和發(fā)泡水，如果現(xiàn)場不能保證飲用水，應(yīng)在泵的吸入部分設(shè)置安裝合適的過濾器，以防止在使用水源時因污染而發(fā)生結(jié)構(gòu)堵塞。對于應(yīng)用配級差的舊料，必須添加新料，以提高其實際應(yīng)用級配。對于新增的料需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范對指定存儲區(qū)域的代表性樣品進行全面檢測。

2.6 計算加入瀝青、水泥和水量的計算

根據(jù)施工計劃計算瀝青、水泥和水用量，同時還要確保熱瀝青和水泥罐容量最能滿足實際施工需要，避免施工中減半而造成影響進度。水泥和水儲存并加入稀漿車，瀝青在50 m2的熱瀝青罐中儲存和加熱，再生機用于發(fā)泡瀝青。（加25 t水泥需1 h，加30 t瀝青約2 h，10 t約需0.5 h，施工中可在行走下進行加水）[1]。

2.7 冷再生機預(yù)熱加瀝青的加溫

在進行施工前必須對瀝青管進行預(yù)熱，將瀝青在常溫（25℃）下到設(shè)備規(guī)定的溫度大約1.5 h，從室溫加熱瀝青大約5 h。施工前，冷再生機用剛性鋼筋連接稀漿車和裝載熱瀝青罐車，然后連接瀝青、水泥、水管道，將其推入施工作業(yè)，對每個配件進行檢查后執(zhí)行再生順序[2]。

3冷再生機再生作業(yè)

實現(xiàn)泡沫瀝青冷再生的操作，主要是通過移動水泥砂漿和瀝青罐車實現(xiàn)的。使處理后混合料中的含水量按最佳含水量（-0.5%～-1.0%）進行控制。通常含水量由原路面、銑刨用水、發(fā)泡用水和水泥稀漿組成。泡沫瀝青冷再生機器的運動通常根據(jù)路面情況和深度在3～4 m/min之間，以滿足被破碎物料級配的振蕩很小的要求。在有網(wǎng)狀裂紋的區(qū)域使用較慢的速度。如沒有出現(xiàn)上述問題或影響因素，當(dāng)瀝青溫度在150℃以上時可緩慢進行加速;如果溫度低于120℃，應(yīng)減慢車速甚至停車。技術(shù)人員要根據(jù)兩側(cè)銑削深度，及時確保銑削深度是否正確。如果深度超過設(shè)計深度±1 cm，操作人員必須及時找到出現(xiàn)質(zhì)量的原因才能繼續(xù)施工。

處理時必須有專人在場進行控制，隨時檢查再生深度和路面含水量，并與操作人員商定更改。對于工作面銑削過程應(yīng)做明確的引導(dǎo)，以幫助控制行走方向。在操作泡沫瀝青冷再生機械時，在每片起始位置清理混合料雜質(zhì)和殘留物，以免造成對縱縫、橫縫、平整度和密實度的影響。要盡量保證再生機的夯錘與夯板頻率始終相同。

在施工中，根據(jù)總再生率、厚度等因素調(diào)整設(shè)備的搗打頻率，以滿足工程實際施工要求。技術(shù)人員要將螺旋給料器設(shè)置為最佳狀態(tài)，對于螺旋給料機中混合料被螺旋給料機的2/3掩埋。在施工中，螺旋給料機以恒速持續(xù)給料。為減少集熱器鋪設(shè)后碾壓中混合物的向外移動，在鋪設(shè)中將外熨平板去除約16 cm，中間接頭去除約7 cm，確保在進行了碾壓后基本達(dá)到設(shè)計寬度。

當(dāng)再生機進行拌合時需要由專人控制和指揮下進行。要在再生機前10～30 cm以上處加水，再生機以確保其可以連續(xù)運行。如果在施工中對混合料的級配、深度和注水量有疑問，應(yīng)先對現(xiàn)場停止施工，待問題得到良好的解決后再繼續(xù)施工[3]。

4碾壓

在進行施工碾壓時，需要遵循先出后進，先低后高的施工應(yīng)用原則，速度需要控制在2～4 km/h，在中央和間接縫處鋪設(shè)20 cm，按照通常的滾動過程。當(dāng)將縱向截面移動1 m時，壓路機在壓縮路面上振動，在壓力達(dá)到鎖定點時返回。對于穩(wěn)壓微振需要前后錯開1 m，同時確保光面和重震錯1 m。

根據(jù)路面的寬度、壓路機的寬度和履帶寬度的確定碾壓方案，對于各部分滾壓量盡可能大，以免出現(xiàn)壓力盲點。初步固結(jié)后需要配備單滾筒振動壓路機。在初始壓縮中，監(jiān)測一次大輪的靜壓。靜壓后對1/2輪用弱振動2次，以確?？梢赃_(dá)到2/3厚度以內(nèi)的壓實要求。對于較低級別的再生層需要滿足這些要求，壓路機的運行不應(yīng)超過3 km/h。使用1/2振動壓路機進行3倍高頻低振幅壓實。膠輪壓路機最終壓力至少8次，確保在表面上不會留下輪彎。用雙鋼振輥大輪密封表面，嚴(yán)禁在軋輥或軋制件上急轉(zhuǎn)彎或發(fā)生急剎車，確保再生層路面表面不受損傷。在真行軋制中再生層表面必須保持濕潤，如果在施工中發(fā)現(xiàn)水分蒸發(fā)過快，應(yīng)在經(jīng)過一段時間后加少量的水，嚴(yán)禁大量噴水和過量碾壓[4]。

5施工質(zhì)量管理

以泡沫瀝青為再生粘結(jié)劑再生，對于具體的施工質(zhì)量控制要素、頻次和質(zhì)量具體標(biāo)準(zhǔn)如表1下：

在完成每個階段的壓縮后，需要檢查壓縮程度，然后立即養(yǎng)護。確保在最低溫度為25℃下應(yīng)至少保持5 d，在此期間不需要噴水。在陰雨天氣時，應(yīng)延長期限。在養(yǎng)護期間，對于泡沫瀝穩(wěn)定再生層不開放交通。

6結(jié)語

因此，泡沫瀝青冷再生在路面養(yǎng)護可以具有其獨特的優(yōu)勢。本文結(jié)合道路改造工程實例，對泡沫瀝青冷再生關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了全面的分析，合理的應(yīng)用該技術(shù)。同時加強對施工過程的監(jiān)督和控制。經(jīng)測試項目達(dá)到預(yù)期的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，項目投產(chǎn)一年后，道路通行狀況良好，整體實施顯示出一定的環(huán)境和經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 閆立群，焦建斌，任靖峰，等.泡沫瀝青和水泥對冷再生混合料性能的影響機理[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21（32）：13 899-13 905.

[2] 沈世鑫.路面材料泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計[J].北方建筑，2021，6（5）：49-51.

[3] 林潔海.高性能泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)在路面修復(fù)工程中的應(yīng)用[J].交通世界，2021（29）：43-45.

[4] 王銳軍，李強，商健林，等.拌和用水量和養(yǎng)生時間對泡沫瀝青冷再生混合料力學(xué)性能的影響[J/OL].林業(yè)工程學(xué)報：1-6[2021-12-24].

Application of Foamed Asphalt Cold Recycling in Road Maintenance

SHI Haibin

（Beijing Road and Bridge Ruitong Maintenance Center Co.， Ltd.， Beijing? 102100）

Abstract： The application of cold recycling technology for foamed asphalt is to add cold water in high temperature asphalt to make hot asphalt mix with water. When the water temperature is heated， the asphalt is cooled. The heating process of water vaporizes it to form steam to maintain the stable area of asphalt. Bubbles are absorbed under the action of surface tension， so that the asphalt tension and vapor pressure are in equilibrium in a short time. When the foam is in contact with aggregate， the fine aggregate surface is spread， so that it has good covering ability between aggregates and can form a large number of joint sealants. After mixing and rolling， it forms a good structural strength and plays a stable role in the mixture. In developed countries， the application of foam asphalt regeneration technology was earlier. Under the condition of increasingly serious environmental problems and higher global temperature， the demand for foam asphalt technology has increased at home and abroad. Through the application of this technology， the research on the paving quality control of cold recycled mixture and asphalt foaming in the engineering field has been successful， and the actual measurement and construction experience have been accumulated. Based on the continuous research of technology， it provides a theoretical and operational reference for the application of cold recycling technology of foamed asphalt in China.

Keywords： foamed asphalt; cold recycling; major and medium road repairs; maintenance; application

收稿日期：2021-12-27

作者簡介：史海濱（1985—），男，滿族，北京人，本科，工程師，研究方向：道路橋梁施工管理。