泡沫瀝青冷再生路用材料的配合比設計及施工分析

楊勝奇

摘要 高速公路的路面類型以瀝青路面為主，公路建成通車運營后，需要定期進行養(yǎng)護，路面養(yǎng)護成為影響公路通行性能的重要因素，公路養(yǎng)護技術也成為道路養(yǎng)護工程領域的研究熱點。采用泡沫瀝青冷再生技術養(yǎng)護公路路面，回收老舊瀝青路面材料，破碎后摻配添加劑，成為新的路面再生料。文章以泡沫瀝青冷再生材料配合比為研究對象，論述了材料檢驗與配合比設計，分析了混合料的生產及施工工藝，總結出該混合料應用于路面維護具有環(huán)保和成本低的優(yōu)勢，推廣應用價值較高。

關鍵詞 瀝青路面；泡沫瀝青；再生混合料；配合比設計；路用性能

中圖分類號 U414文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0079-03

0 引言

現階段，泡沫瀝青冷再生技術實現了對瀝青路面廢料的循環(huán)再生利用，現已成為道路養(yǎng)護工程領域的研究熱點，并得到了廣泛應用。運用該項技術，收集瀝青路面廢料，使用破碎設備將其制成顆粒，經再次篩分后，之后向里面摻配新骨料、新瀝青、再生劑等，成為再生混合料，并用于路面養(yǎng)護。泡沫瀝青是制作該混合再生料的重要黏結劑，瀝青發(fā)泡設備制作發(fā)泡瀝青后，經傳輸系統(tǒng)被輸送至集料系統(tǒng)中，進行噴灑并攪拌，在其作用下，各種原材料實現有效黏結，成為新的再生混合料。該技術實現了對廢料的再生利用，不但能降低路面養(yǎng)護成本，還有利于保護環(huán)境，具有良好的經濟價值和社會效益，可廣泛應用于路面養(yǎng)護工程。

1 泡沫瀝青生產工藝

隨著經濟社會的發(fā)展，瀝青路面公路運營總里程持續(xù)增加，越來越多的在役瀝青路面需要進行養(yǎng)護。養(yǎng)護費用低且快速完成任務是路面養(yǎng)護工作的具體要求，此外，還要求降低能耗，且有利于保護環(huán)境，這就對瀝青路面養(yǎng)護技術提出了更高的要求。泡沫瀝青冷再生技術能循環(huán)利用路面廢舊料，可有效滿足上述要求。

為積極響應國家提出的低碳、環(huán)保的新發(fā)展戰(zhàn)略理念的要求，各行各業(yè)開始創(chuàng)新和升級生產模式，徹底拋棄以往高消耗、高污染的粗放型發(fā)展模式，不斷追求低碳、環(huán)保、綠色的發(fā)展理念。砂石料是修建、養(yǎng)護路面的重要資源，由于開采砂石料嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，因此國家采取了禁限措施[1]。采用再生混合料路面養(yǎng)護技術，一方面可減少砂石料的使用量，降低了養(yǎng)護費用，保護了生態(tài)環(huán)境，更重要的是，路面結構更具柔性，瀝青路面受力性能得到提高，增加了其使用年限。圖1表示該技術的生產工藝。

2 泡沫瀝青冷再生技術應用實例

該文以某省道公路路面維修改造項目作為案例，分析在該項目中運用的泡沫瀝青冷再生技術，論述了其特點及優(yōu)勢。

2.1 材料檢驗與配合比設計

為科學設定再生混合料配比，并進行合理優(yōu)化，在收集利用路面廢舊料前，應先檢驗舊料，確定其級配，并測量明確水分占比[2]。圖2、表1表示檢驗數據。

（1）通過開展篩分試驗，確定瀝青路面廢料的級配，粒徑小于4.75 mm的舊料，其篩分通過率為42.4%。由此可知，路面廢舊料中含有大部分粗集料，細集料的占比較小，可采用細集料提升再生混合料的級配[3]。

（2）使用泡沫瀝青將路面廢舊料及新料充分黏結起來，對其發(fā)泡性能有較高要求，其質量也應達到常規(guī)瀝青的相關要求。半衰期、膨脹率是評價瀝青發(fā)泡性能的重要指標，分析評定此兩項指標，就可判斷出其發(fā)泡率是否達標[4]。在該試驗中，設定氣壓為4.0 MPa、水壓為5.0 MPa，以中海90#基質瀝青材料為試驗對象，表2為試驗結果，可知泡沫瀝青發(fā)泡性能符合施工要求[5]。

（3）該再生混合料的水穩(wěn)性以及早期強度較低，必須摻配相應的活性填料劑，才能符合施工要求。施工過程中，選用水泥作為活性填料劑，這類水泥必須具有良好的水穩(wěn)性，且早期強度較高。按照設計標準，瀝青混合料中的活性填料劑占比應小于1.5%。因此，該試驗中，所用的活性填料劑為標好為42.5的礦渣水泥，其占比不能超過1%[6]。

（4）為增強再生混合料的和易性，并加快水泥發(fā)生水化作用，需要添加小部分水，設定最佳水環(huán)境。為獲得良好的試驗效果，選用了純凈度較高的飲用水，進行土工擊實試驗來明確最恰當的含水量及最大干密度。

（5）制作發(fā)泡瀝青冷再生混合料，主要是收集利用路面廢舊料，摻配部分新砂石料，增強其強度，提升級配，由此獲得更高使用性能。該試驗中，為優(yōu)化混合料的級配，混合料中摻配了部分細集料，其粒徑在10～30 mm之間，同時還添加了部分機制砂，其粒徑在3 mm以下[7]。

2.2 目標配合比的確定

采用馬歇爾試驗設計再生混合料的配合比，持續(xù)完善其級配，確保路面油石比符合最佳施工規(guī)范。將泡沫瀝青作為黏合劑，摻配到再生混合料中，制備出半柔性的瀝青混合料。此設計方法，區(qū)別于常規(guī)的瀝青混合料。根據施工計劃，通過開展土工擊實試驗，確定混合料的含水量及干密度上限值。通過開展強度劈裂試驗，設定相應的油石比，由此確定最佳比值[8]。

（1）通過分析路面廢舊料的篩分結果，可明確礦料組成及合成級配，為合理設定配合比，需要混合料中摻配一部分細集料，其粒徑最大為13.2 mm、最小為2.4 mm，此外，還需要摻配部分粗集料。該省道路面維修工程，所用再生混合料中的新礦料為機制砂與石灰?guī)r，其中前者的粒徑不超過3 mm，后者粒徑最大為30 mm、最小為10 mm，圖3表示再生混合料的級配曲線[9]。

（2）通過分析級配曲線可知，針對再生混合料，開展土工擊實試驗，由此明確其最佳含水量及最大干密度，試驗獲得數據依次為6.56%、2.11 g/cm3。

（3）試驗過程中，所用的泡沫瀝青用量等級分別為1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，各種新舊原料混合后，開展強度劈裂試驗。圖4為強度曲線。

（4）為確保再生混合料的性能符合要求，經試驗可確定，所用的發(fā)泡瀝青用量占比為2.4%，由此制備馬歇爾試驗試件，其性能符合設計標準。

2.3 混合料的生產工藝

采用泡沫瀝青再生混合料養(yǎng)護技術養(yǎng)護路面，其中最重要的環(huán)節(jié)是拌和混合料，其質量對路面養(yǎng)護效果有決定性作用。拌和混合料時，各類原材料的指標必須符合相關要求，嚴格準確控制使用量，并根據試驗結果，科學設定配合比，同時做好質量監(jiān)測。再生混合料制備出來后，立即取樣檢測，確保其質量符合施工要求。

2.4 混合料的施工工藝

（1）攤鋪：當再生混合料拌和結束后，通過工程車將其立即運輸至工地，需采取相應措施防止含水量下降，從而影響到后續(xù)路面攤鋪及碾壓施工，帆布具有良好的防水性，可將其覆蓋到混合料上，防止運輸過程中水分流失。泡沫瀝青的攤鋪過程并沒有特別之處，有一點應注意的是，無需加熱熨平板，施工環(huán)節(jié)對路面的基層標高及松鋪系數要做好檢查，這是與普通瀝青攤鋪的主要差異[10]。

（2）碾壓：結合該工程項目的具體情況，制定相應的碾壓方案。①再生混合料攤鋪完成后，由雙輪壓路機進行初次靜壓，之后將壓路機設定為高幅低頻振動狀態(tài)，再碾壓兩遍；②初壓結束后，再使用單輪壓路機高幅低頻振動復壓，之后將壓路機調整為低幅高頻振動狀態(tài)，再碾壓兩次；③路面終壓需要靜壓十次，由膠輪壓路機完成碾壓。

（3）養(yǎng)生：路面攤鋪完成后，需對路面進行碾壓，確保路面強度達標，這一過程中混合料的含水量會有所下降。為有效補充混合料水分，確保路面強度符合施工標準，路面碾壓過后應及時灑水。

2.5 路面檢測

使用再生混合料鋪筑完路面后，需要加鋪上面層，運用的是AC-13細粒式瀝青混凝土。路面修復結束時，需檢測路面外觀，并定期做好檢測，確保混合料緊密相連，提高路面的平整度與通行性。

3 結語

綜上所述，隨著高速公路在役里程的不斷增加，有更多瀝青路面需要維修保養(yǎng)，因此，老舊路面修復技術已成為道路工程養(yǎng)護的研究熱點。泡沫瀝青冷再生技術屬于近年來新興的一項可再生路面養(yǎng)護技術，具有較高的經濟價值和環(huán)保效益。該文以某省道瀝青路面養(yǎng)護工程為案例，對其老舊瀝青路面進行檢測，明確其級配與含水率，據此設定泡沫瀝青混合料級配。此外，通過分析該再生混合料的油石比，有效提升其力學性能，并針對具體的工程案例，提出關于施工隊伍、人員及作業(yè)流程要求的具體施工方案。當前，學術界廣泛開展了關于泡沫瀝青的各項研究，再生混合料的力學性能明顯提升，采用這一新型路面養(yǎng)護模式，不但養(yǎng)護費用低，而且低碳環(huán)保，必將得到廣泛的推廣應用。

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