泡沫沥青冷再生技术在高速公路改扩建工程中的应用

工程概况

唐津高速公路改扩建路段全长9.184km，双向四车道，采用“原路两侧拓宽拼接”方案拓宽至双向六车道，路基宽度由26.0m拓宽到34.5m，设计车速120km/h。改扩建时高速公路路面基层采用泡沫沥青冷再生场拌法施工。

泡沫沥青冷再生工艺技术原理与沥青发泡机理

泡沫沥青冷再生工艺技术原理，是旧沥青混凝土路面料回收利用的一种工艺技术，是指利用专用设备对需要翻修的沥青路面面层(或基层)材料，经过机械铣刨、回收、破碎、筛分、分类，然后掺加一定比例的新集料、活性填料(水泥、石灰等)、泡沫沥青结合料和水，重新充分拌和，低温摊铺、碾压形成一种具有路用性能的半柔性基层成套再生工艺技术。

泡沫沥青是在膨胀腔内，由高温沥青、压缩空气和水，通过物理混合形成的。在膨胀腔上部，泵送高温基质沥青循环流动，在膨胀腔的左右侧分别设有承压水和压缩空气喷入阀门。当接到发泡指令，热沥青和承压水、压缩空气阀门同时开启，在膨胀腔内高压水流在高压蒸汽的作用下，水体分散成均匀的雾状细微水颗粒，并在极短的时间内喷入高温沥青之中，高温沥青中加入雾化状的颗粒冷水体，高温沥青会使雾状细微水体颗粒在极短时间内汽化，汽化水颗粒被高温沥青裹附，体积膨胀，体积瞬间增大，形成泡沫沥青膨胀空气室，生成沥青泡沫。其特点是黏度变低，可以很方便地与冷湿粒料均匀拌和，形成泡沫沥青冷拌混合料。沥青薄膜表面张力与汽化水体、压缩空气共同形成短暂的相对平衡状态。在不同温度和用水量的条件下，沥青薄膜表面破裂的时间是不同的，因而工程应用中将泡沫沥青的半衰期作为泡沫沥青的发泡性能指标。

泡沫沥青冷再生施工工艺

施工准备

机械设备配备。

材料准备。

水泥胶结料选用42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间≥3h，终凝时间≥6h；添加S14级石屑，要求石屑洁净、干燥、无杂质；基质沥青选用A-70普通基质沥青。泡沫沥青的发泡性能符合膨胀率≥18倍，半衰期≥15s的设计要求。

配合比设计。

用马歇尔法进行泡沫沥青场拌法冷再生混合料配合比设计。

施工工艺技术措施

检验下承层与培路肩。

下承层路拱符合设计要求，表面要坚实、平整、清洁，无尘土，无杂物，摊铺混合料前适当洒水润湿表面。按设计位置画出路面基层边线，并每10m布设控制平面与高程桩，在路肩位置培路肩，培土要密实，表面要平整，线形要顺直，并且路肩高度要略高于泡沫沥青冷再生层。在下承层新旧路搭接部位，按设计要求铺设玻璃纤维土工格栅。

透层与封层。

泡沫沥青冷再生基层施工前，应将下承层清扫干净，用森林灭火器吹除尘土。在喷洒透层油之前30min洒水浸湿，便于喷洒透层油沥青向下承层渗透。用同步碎石洒布车洒布透层油沥青和封层石屑，透层油沥青选用A-70基质沥青，洒布量1.2kg/m2，封层石屑为S14级集配，撒布量7~9m3/1000m2。

拌和。

本工程泡沫沥青冷再生混合料采用场拌法，选用具有自控控制系统的KMA220连续式拌和机拌和。在施工拌料前，进行泡沫沥青混合料生产配合比设计，并进行试拌调试，试拌制的混合料级配组成、含水量都应符合规范及配合比要求。根据试拌结果，设定各料仓开门间歇量和皮带转速，严格控制各料仓的粒料流量。冷再生的拌和楼通常不设置筛分板，但要加过滤筛，筛除超粒径颗粒，以确保再生混合料集配。泡沫沥青冷再生混合料要随拌随用，贮存时间不宜超过6h。

运输。

泡沫沥青冷再生混合料运输选用自卸汽车，自卸汽车包括混合料总重不宜超过50t，自卸汽车的数量要根据运距并与摊铺能力、碾压能力相匹配，并略有富余。以保证形成连续不间断的混合料供料。

自卸汽车车辆的车厢应紧密、干净、光滑。运料自卸汽车必须进行盖布覆盖，防止和减少在运输过程中水份的散失和粒料遗撒。当再生混合料不能在水泥初凝时间内运到工地，完成摊铺、压实，则予以废弃。

自卸汽车料车卸料时，要防止碰撞摊铺机，应在摊铺机前方20~30cm停车，挂空档，待摊铺机前进迎上去靠摊铺机推动运料车前进，自卸汽车料车卸料速度与摊铺速度相协调。

车辆装料时，装料要均匀，拌和混合料储存一仓后才进行卸料装车，以提高混合料装车的均匀性。装车时自卸汽车应前后移动，分层多次装料，防止混合料离析。自卸汽车运料车速不宜超过30km/h。

摊铺。

用两台摊铺机阶梯式同时摊铺，在前摊铺机靠近边桩，在后摊铺机靠近中桩，两台摊铺机摊铺宽度左右搭接30~60mm，在前摊铺机与在后摊铺机前后距离一般控制在10~20m。

在摊铺机前，运料车有4~5台料后方可开始摊铺，摊铺速度与拌和能力相匹配，一般控制在2.0~4.0m/min，应缓慢、均匀、连续不间断地连续摊铺、碾压。摊铺松铺系数根据试验段测定为1.25。顶面标高在前摊铺机采用钢丝绳引导高程控制方式，在后摊铺机依托已铺的摊铺层走滑靴引导高程控制方式，以保证泡沫沥青再生混合料基层的平整度。

摊铺机施工过程中，不需要对熨平板进行加热，熨平板频率尽量使用高频率并应保持一致，以提高摊铺面的初始密实度。摊铺机的螺旋布料器转动速度均衡，并与摊铺速度匹配。摊铺机两侧料槽内的混合料不少于螺旋送料器2/3高度，料槽前挡板下方要加装挡料胶皮，防止和减少混合料摊铺过程中的离析。

摊铺机后应设人专门对松铺高度、厚度、横坡、宽度等进行检测。遇到有离析现象及时人工填补细料，要保持边线的顺直。摊铺机后检查人员应及时将含水量大小等观测数据反馈至拌和站，进行相应调整。

在遇到下雨的天气、气温低于10℃以下，应停止泡沫沥青冷再生混合料摊铺施工。

碾压。

泡沫沥青场拌冷再生混合料碾压压路机组合为重型振动压路机2台，双钢轮压路机2台，三轮压路机1台，胶轮压路机1台。在最佳含水量下选择合适的碾压工艺，是保证泡沫沥青冷再生混合料强度形成的关键。碾压遵循“先轻后重、先静后振”原则，初压用振动压路机静压1遍，再振动碾压3遍；复压用双钢轮压路机静压1遍，再用三轮压路机静压1遍；终压用轮胎压路机收光碾压1遍，消除轮迹。碾压过程中可喷少量水雾，以防止压路机轮黏结泡沫沥青冷再生混合料。在压路机进行起步和刹车操作时，动作应缓慢，不得突然进行。

混合料摊铺碾压段一般控制为50m，摊铺段过长混合料表面水分易损失，碾压时间过长还会影响到混合料强度形成。碾压“由低到高”，直线由外侧低处向中间高处碾压，曲线由内侧低处向外侧高处碾压，碾压轮迹每次要重叠1/2轮宽。碾压速度初压控制在1.5~3km/h，复压控制在2~4km/h，终压控制在3~5km/h。碾压过程中若有“弹软”、“松散”等现象，要及时翻松、挖除，换填新混合料后重新碾压。

接缝处理。

摊铺横向接缝用垂直平接缝对接，各层之间的横缝要错开。在摊铺段落施工结束时，在接近端部处将摊铺机的熨平板稍稍抬起驶离，人工垂直切除端部斜坡部分，再用方木紧贴已摊铺好的混合料，并在方木背面用碎石填一斜坡，防止方木的推移，使拼接缝成垂直拼缝。下次铺筑新混合料前，清除斜坡碎石和方木，并在垂直拼缝接茬立面处喷洒少量黏层沥青。铺筑新的混合料时，清除遗撒在已铺层上的混合料，横接缝用压路机先横向碾压，再纵向碾压，压实度要合格，连接要平顺。

养生。

在泡沫沥青冷再生混合料碾压施工完毕后，对其压实度等指标进行检测，合格之后进行自然养生。养生时间不宜少于7d，养生方法为封闭交通条件下不覆盖自然养生。要严格限制施工车辆通行，必须通行时，车速应控制在30km/h以内，为避免车轮对再生层的破坏，可在再生层上均匀喷洒慢裂乳化沥青，并不得在再生层上掉头和急刹车。当再生层能取出完整的芯样，或再生层含水率已低于2%时，可以提前结束养生。养生期结束即可进行上覆层铺筑施工，在上覆层的铺筑施工之前，喷洒黏层油，以提高层间的黏结效果。

施工质量控制措施

(1)严格执行《公路沥青路面泡沫沥青冷再生技术规范》(天津市公路工程地方标准)及设计图纸要求的冷再生质量验收标准。

(2)建立健全材料进场检验、设备的检查、试验段铺筑等施工过程的质量控制相关制度。

(3)建立健全工序检查与工序交接项制度，原始记录数据齐全，真实可信。

(4)建立母体授权工地试验室，具备泡沫沥青再生材料、现场压实度、平整度检测的能力。

(5)施工完成的各个工序都应进行检查与验收，合格后方可进行下一道工序。

(6)对沥青、集料等大宗材料，供货单位要提供质量检测 告，严把材料进场关。

(7)做好材料的存放场地的硬化和防雨、排水措施，铣刨料不得露天堆放，必须覆盖存放。

(8)对进场拌和、运输、摊铺机、碾压等机械设备要进行调试验收，对机械设备的传感器计量精度进行标定，并 送监理工程师批准。

(9)正式开工15d前，应向监理工程师 送各种原材料的试验结果、配合比设计结果，并经批准后方可使用。

结语

(1)经唐津高速公路泡沫沥青冷再生场拌法施工路面基层工程实践验证，利用沥青路面铣刨废料经过添加泡沫沥青、矿料重新组配形成的沥青混合料作为路面基层，具有较好的路用性能。

(2)泡沫沥青冷再生混合料柔性基层抗裂性能优越，可为高速公路沥青混凝土改扩建路面工程设计提供一种新的柔性基层组合方式。

(3)泡沫沥青冷再生场拌法，旧沥青路面铣刨、回收、破碎、筛分，以及拌和、摊铺、碾压等工艺技术成熟，机械配套。

(4)泡沫沥青是高温沥青、压缩空气与水混合体，沥青薄膜表面张力与汽化水体、压缩空气共同形成短暂的相对平衡状态，应以半衰期作为泡沫沥青的发泡性能指标。

(5)泡沫沥青冷再生技术能够利用原旧路废料，实现减少废气废料的排放与废置，具有良好的社会经济效益和广阔的推广应用前景。