芻議泡沫瀝青優(yōu)勢分析與移動(dòng)式攪拌工藝特點(diǎn)

侯文慧,申鐵軍

（1.山西路橋第一工程有限公司, 山西 太原 030006; 2.山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

泡沫瀝青技術(shù)可以利用銑刨舊料是它在現(xiàn)如今的市場中最大的發(fā)展優(yōu)勢。主要是因?yàn)槭艿綒夂蜃兣挠绊?，人們?duì)于環(huán)保的意識(shí)更加的強(qiáng)烈，而泡沫瀝青在使用的過程中對(duì)環(huán)境有著極大的保護(hù)作用，所以受到施工單位的青睞，將在市場中長遠(yuǎn)地發(fā)展下去[1]。

1 泡沫瀝青的發(fā)泡特性分析

目前主要采用膨脹率和半衰期2個(gè)指標(biāo)對(duì)瀝青發(fā)泡特性進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]。膨脹率反映泡沫瀝青的黏度大小[3]，半衰期反映泡沫瀝青的穩(wěn)定性。其中膨脹率指發(fā)泡體積倍數(shù)[4]，半衰期指體積縮減至一半所用時(shí)間[5]。試驗(yàn)選擇的發(fā)泡條件要求膨脹率盡可能大，半衰期盡可能長[6]。見表1、圖1、圖2、圖3。

表1 瀝青發(fā)泡特性試驗(yàn)表

從表1、圖1、圖2、圖3可以看出，評(píng)價(jià)瀝青發(fā)泡效果時(shí)，膨脹率和半衰期是兩個(gè)密不可分的指標(biāo)[7]，最好的發(fā)泡效果應(yīng)使兩個(gè)值均比較大，而不能單獨(dú)采用一個(gè)指標(biāo)來控制[8]。發(fā)泡瀝青的膨脹率≥10倍，半衰期≥8 s[9]。

圖1 瀝青145 ℃發(fā)泡特性

圖2 瀝青155 ℃發(fā)泡特性

圖3 瀝青165 ℃發(fā)泡特性

2 泡沫瀝青的優(yōu)點(diǎn)與優(yōu)勢分析

2.1 泡沫瀝青的優(yōu)點(diǎn)

（1）泡沫瀝青可以使舊路面廢物回收再利用，既利于環(huán)保，又節(jié)約大量投資。

（2）泡沫瀝青在使用的過程中其混合料可以長時(shí)間的存貯，而且不需加熱，只要碾壓就可以迅速成型[10]。

（3）泡沫瀝青技術(shù)因?yàn)椴捎玫氖切录夹g(shù)澆鋪路面，所以不僅強(qiáng)度、抗疲勞度優(yōu)異，而且使用壽命更長[11]。

2.2 泡沫瀝青的優(yōu)勢

泡沫瀝青和傳統(tǒng)的瀝青相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）使用壽命長。泡沫瀝青是采用先進(jìn)的技術(shù)生產(chǎn)研制而出的，和傳統(tǒng)的瀝青相比在性能上更加具有優(yōu)勢，不僅鋪設(shè)的路面強(qiáng)度非常高，而且抗疲勞度以及抗水性都更佳，從而使其具有長久的使用壽命[12-13]。

（2）環(huán)保性質(zhì)好。泡沫瀝青之所以能夠在如今的路面建設(shè)中受到用戶的喜愛，最大的特性就是具有環(huán)保的性質(zhì)，能夠?qū)εf路面回收回來的廢料進(jìn)行再利用，不僅節(jié)約了資源，還對(duì)周圍的環(huán)境起到了非常好的保護(hù)作用[14-15]。

3 廠拌泡沫瀝青冷再生移動(dòng)式攪拌工藝特點(diǎn)

廠拌泡沫瀝青冷再生工藝的核心生產(chǎn)設(shè)備為維特根KMA220移動(dòng)式攪拌站，它相對(duì)老款機(jī)型KMA200而言，生產(chǎn)能力提高了10%，達(dá)到220 t/h的產(chǎn)量，其性能甚至超越很多固定式攪拌站。優(yōu)良的工程質(zhì)量需要一流工程設(shè)備做支撐[16]，總結(jié)起來，KMA220生產(chǎn)泡沫瀝青冷再生料具有以下三大特點(diǎn)：

3.1 便捷節(jié)能

移動(dòng)式攪拌站結(jié)構(gòu)緊湊便于運(yùn)輸轉(zhuǎn)場，同時(shí)對(duì)于場地的要求較為寬松，可以在工地附近安裝就位，經(jīng)輕松設(shè)定并實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)有效的攤鋪料生產(chǎn)；可將料車在工地與攪拌站之間的耗時(shí)降到最低，減少燃油消耗[17]。

3.2 環(huán)保高質(zhì)

原瀝青路面銑刨料的再生既不需要干燥也不需要加熱，降低了CO2排放，減少環(huán)境污染。眾多高精度、易于操控的測量及控制儀表，確保了成品料配比的精確與高品質(zhì)，從而保證了工程的內(nèi)在質(zhì)量[18]。

3.3 高效低價(jià)

131 kW的輸出功率完全滿足了攪拌站的動(dòng)力需求，220 t/h的拌和能力保證了在6 min內(nèi)裝滿一臺(tái)滿載20 t的料車，這種持續(xù)且可觀的產(chǎn)能，完全可以滿足像福格勒S2500這樣大型攤鋪機(jī)的施工需要[19]。

4 廠拌泡沫瀝青冷再生移動(dòng)式攪拌應(yīng)用項(xiàng)目與注意事項(xiàng)

4.1 應(yīng)用情況

（1）國道218線那拉提至巴侖臺(tái)公路項(xiàng)目第NBTZ-8標(biāo)段位于新疆維吾爾自治區(qū)巴州和靜縣境內(nèi)，起訖里程：K474+700~K510+000，全長36.541 km，項(xiàng)目起于巴侖臺(tái)鎮(zhèn)察汗諾爾達(dá)坂，沿既有G218北側(cè)陽坡布線至察汗諾爾達(dá)坂，經(jīng)衛(wèi)國道班至駱駝溝口。由于溝谷自然縱坡非常大，路線沿溝谷兩側(cè)來回展線下坡，在哈爾薩拉溝K510+000處至標(biāo)段終點(diǎn)，沿線三次橫跨既有國道218線。該項(xiàng)目K474+700~K477+000設(shè)計(jì)速度100 km/h，路基寬度25.0 m；K477+000~K510+000設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬度24.5 m。該項(xiàng)目2022年應(yīng)用廠拌泡沫瀝青冷再生移動(dòng)式攪拌工藝，高精度3D智能化攤鋪的施工現(xiàn)場，幾個(gè)用于發(fā)射和接收信號(hào)的“蘑菇頭”設(shè)備被安裝到正在施工的攤鋪機(jī)上。隨著攤鋪機(jī)勻速前進(jìn)，已拌和的混合料被均勻地?cái)備佋诼访嬷希?D智能攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)在國道218線那拉提至巴侖臺(tái)公路項(xiàng)目成功應(yīng)用。施工過程中，施工人員只需把路面、攤鋪厚度等相關(guān)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)中，系統(tǒng)就會(huì)形成相關(guān)的3D數(shù)據(jù)，反饋到攤鋪機(jī)上，自動(dòng)進(jìn)行精確的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，在節(jié)省人員投入、減少人機(jī)交叉的同時(shí)，減少測量放樣的工作內(nèi)容，有效縮短施工周期，精準(zhǔn)控制結(jié)構(gòu)層厚度、標(biāo)高及平整度，有效提升了生產(chǎn)工效和工程質(zhì)量。路面碾壓完畢后，技術(shù)人員立即測量驗(yàn)證其標(biāo)高、橫坡和縱坡等參數(shù)的準(zhǔn)確度，得出的結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求，該次試鋪取得圓滿成功。

（2）研究泡沫瀝青冷再生與水性環(huán)氧瀝青強(qiáng)化的路面技術(shù)，開展泡沫瀝青科研試驗(yàn)段鋪筑工作。技術(shù)人員與泡沫瀝青領(lǐng)域?qū)＜疑钊胧┕ひ痪€，對(duì)泡沫瀝青施工理論、銑刨料、機(jī)械設(shè)備以及現(xiàn)場施工工藝進(jìn)行指導(dǎo)。該次試驗(yàn)使用的舊料為對(duì)原有瀝青混凝土面層進(jìn)行銑刨后選取的代表性試樣，然后進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。瀝青為90#（瀝青指標(biāo)為：針入度87.5 mm，軟化點(diǎn)44.15 ℃，延度15 ℃＞100 cm）。水泥為礦渣硅酸鹽水泥。將銑刨料風(fēng)干后在室內(nèi)進(jìn)行篩分試驗(yàn)，將風(fēng)干的銑刨料、石屑和水泥按擬定的比例混合，通過重型擊實(shí)試驗(yàn)確定再生混合料的技術(shù)參數(shù)，經(jīng)過兩個(gè)月的工藝調(diào)試以及室內(nèi)試驗(yàn)，在攤鋪科研試驗(yàn)段，長度1 km，結(jié)構(gòu)層為17 cm泡沫瀝青面層+3 mm環(huán)氧磨耗層，待養(yǎng)生期過后鋪筑3 mm的環(huán)氧磨耗層。泡沫瀝青相較于傳統(tǒng)熱瀝青能有效降低道路建設(shè)成本，泡沫瀝青混合料的材料單位成本約為傳統(tǒng)熱瀝青混合料的1/3，泡沫瀝青冷再生路面的綜合成本約為傳統(tǒng)熱拌熱鋪瀝青路面的1/2甚至更低，泡沫瀝青冷再生路面具有很高的性價(jià)比。持續(xù)發(fā)揮技術(shù)咨詢和試驗(yàn)檢測方面的優(yōu)勢，對(duì)開展的固廢利用提供技術(shù)指導(dǎo)，推動(dòng)及規(guī)范固廢材料資源化、規(guī)?；?，從而提升施工單位的整體技術(shù)水平和施工質(zhì)量，達(dá)到降本增效、高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

（3）該項(xiàng)目聚焦高速新設(shè)備、新材料，推進(jìn)交通新設(shè)備建設(shè)，一是加快推進(jìn)融雪劑加工廠、環(huán)保節(jié)能型瀝青混凝土4000型拌和站項(xiàng)目建設(shè)；二是控制新舊黃土路基的不均勻變形，結(jié)合重載交通嚴(yán)重、拼接路基為濕陷性黃土兩大特征，提出黃土新舊路基拼接處治措施；三是針對(duì)高陡巖質(zhì)邊坡二次開挖、高填方路堤開挖穩(wěn)定性問題，提出改進(jìn)變形控制方法，形成系列技術(shù)指南；四是針對(duì)橋梁工程中肋板式橋臺(tái)的弊端，引入埋置式樁接蓋梁式橋臺(tái)的施工方法，取消抗滑樁及其配套施工防護(hù)措施；五是開展施工作業(yè)區(qū)交通安全保通技術(shù)攻關(guān)。

4.2 注意事項(xiàng)

該技術(shù)的注意事項(xiàng)有以下幾個(gè)方面：

（1）要檢查好泡沫瀝青的質(zhì)量。這點(diǎn)是在使用過程中需要著重注意的一點(diǎn)，只有保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，才能夠保證后期使用的效果，瀝青質(zhì)量直接影響路面質(zhì)量。

（2）要注意使用的環(huán)境。雖然泡沫瀝青的使用限制比較少，但是要想有一個(gè)高品質(zhì)的鋪設(shè)效果，還是需要注意一定的環(huán)境因素。

（3）做好密封工作。在泡沫瀝青的存儲(chǔ)當(dāng)中，首先要做好瀝青的密封工作，以免在存儲(chǔ)的過程中由于沒有密封好而導(dǎo)致瀝青出現(xiàn)質(zhì)量問題，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

（4）要做好下承層的處理工作。在使用泡沫瀝青之前，一定要先把路面的下承層處理好，只有這樣才能夠保證路面有一個(gè)高質(zhì)量的鋪設(shè)效果，也不會(huì)在使用的過程中出現(xiàn)地面不整齊等問題。

4.3 前景分析

山西省高速公路網(wǎng)基本形成，主要工作由新建逐步轉(zhuǎn)向養(yǎng)護(hù)。傳統(tǒng)施工方式效率低、交通干擾大、資源消耗高、舊料廢棄多的問題突出，在養(yǎng)護(hù)資金和資源能源相對(duì)匱乏的國情下，必須向預(yù)防性養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)型。泡沫瀝青移動(dòng)攪拌技術(shù)可全面改善路面性能，而且成本低、施工期短，從技術(shù)配套、全壽命周期等出發(fā)進(jìn)行分析（具體包括銷售額、產(chǎn)值、利潤及稅收等），是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。

5 結(jié)束語

綜上，泡沫瀝青技術(shù)與移動(dòng)式攪拌工藝相結(jié)合，舊瀝青路面的銑刨材料的重復(fù)使用無疑會(huì)降低工程造價(jià)。同時(shí)因高品質(zhì)泡沫瀝青柔性頂基層的使用，可適當(dāng)減小瀝青面層的鋪筑厚度，從而在另一角度也大幅度降低了工程成本。