泡沫沥青冷再生技术在317省道路面大中修工程中的应用

通过介绍泡沫沥青冷再生技术在317省道路面大中修工程中的应用实践 ，阐 述 室 内混合料配合比设计 、拌 和 、运 输 、摊 铺 、碾压过程及其质量控制要点 ，表明泡沫沥青混合料能实现铣刨料完全回收利用 ，且拌和无需加热集料 ，节 能 效 果 明 显 。该工程的实践经验得出沥青发泡条件确定 、 拌和质量控制是施工的要点 ；该材料能适用于重载交通路面大中修工程 。

1、技术背景

泡沫沥青是在高温沥青中加水滴形成蒸汽泡、产生连锁反应、 显著提高胶合性能的新材料， 泡沫沥青粘聚性强且稳定， 混合料可以长时间储存，可以冷碾压。 泡沫沥青冷再生技术把需大修的路面整齐地铣刨掉一定厚度后回收铣刨料加工形成泡沫沥青混凝土再铺筑。 该技术实现了沥青路面废料全部再生利用， 充分发挥了旧沥青混合料的“剩 余 价值”， 且浇铺新路面作业受天气影响小，易于全天候施工。

2、工程概况

317省道华白线（开化华埠至白沙关）建于2000年， 是连通浙江和江西的省际干线通道， 原路面为水泥路面和沥青路面分段。 由于近年来交通量快速增长， 2009年年均日交通量达到8000辆以上（折合成小汽车）， 重载车比例较大， 使公路路面破损严重。 2010年对17省道段部分路段实施了路面大中修工程， 其中对K3+800~K8+300和K11+200~K16+700约10km沥青混凝土路段采用了泡沫沥青冷再生修复， 技术方案为铣刨10cm沥青面层及5cm水稳碎石基层后加铺18cm泡沫沥青+6cmAC—16C型中粒 式沥青混凝土（TLA改性沥青）。

泡沫沥青混合料配合比设计

3.1 原材料

本项目泡沫沥青混合料采用镇海70#沥青， 石屑、 水泥、 碎石、 水等材料均取自当地。 对旧路面材料采用铣刨机进行现场取样， 选择代表性路段，每处铣刨地点按照平均设计铣刨深度15cm进行一次性铣刨， 铣刨宽度为1m， 长度为5m~6m。 取样时， 从铣刨料堆中部断面取样， 按要求进行筛分，筛分结果如表1所示。

3.2 配合比设计

本项目采用德国Wirtgen公 司 生 产 的WLB10泡沫沥青试验机， 能够逼真地模拟现场施工的情形。室内配合比设计试验确定了沥青最佳发泡条件， 并结合两种混合料集配方案进行了最大干密度与拌和用水量确定、 沥沥青发泡试验、 混合料击实试验等， 最终确定各项设计指标， 如表2所示。

其中， 根据沥青发泡性能试验研究不同温度下膨胀率与半衰期随发泡条用水量的变化关系确定发泡条件如表3所示。

级配设计方面， 为使混合料集料集配足够满足集配范围， 获得较好的混合料力学性能， 添加一定量的新集料（细集料或骨料）以利于沥青胶浆的形成和混合料强度的提高； 水泥用量一般控制在1.0%~2.0%， 考虑项目所在地处于多雨地区， 选用水泥用量为1.5%， 以获得良好的水稳性。 根据再生料合成集配范围[1]， 本试验推荐了方案A（73.5%RAP料+15%石屑+10%碎石+ 1.5%水泥）和方案B（78.5%RAP料+20%石屑+1.5%水泥）进行配合比设计比选。

经试验比较， 方案B的ITS（劈裂强度）以及ITSR（干湿劈裂强度比）最优， 故推荐方案B作为应用方案，并据此确定最佳含水量、 拌和用水量、 最大干密度和泡沫沥青用量。

4、泡沫沥青混合料施工控制

4.1 施工顺序及试验路要求

本项目采用厂拌法冷再生施工， 并根据《规程》要求组织实施。 其施工顺序可以简单概括为：

a）铣刨旧路面；

b）基底检测及基层病害调查处理；

c）运输回收铣刨料；

d）再生层生产配合比试验；

e）泡沫沥青混合料拌和；

f）摊铺碾压泡沫沥青层；

g）均匀喷洒乳化沥青封层油；

h）摊铺沥青面层。

在正式摊铺泡沫沥青冷再生混合料之前须先铺筑试验路段。 试验段应当位于施工路段之内， 长度控制在100m～200m。 试验路段内可根据不同的施工组合方式， 确定2～3个试验分段。 通过试验路段应当确定以下内容：

a）验证现场材料的级配和确定实际生产配合比；

b）热沥青的出厂温度；

c）沥青的发泡性能；

d）冷再生材料的最大干密度、 最佳含水量和添加的水量；

e）摊铺的厚度与速度， 以及再生层的松铺系数；

f）不同压实组合下的压实度；

g）泡沫沥青冷再生混合料的性能指标；

h）检验各种施工机械的效率及组合方式是否匹配。

4.2 施工路段病害处理

对全线铣刨15cm沥青面层和基层总厚后， 对仍存有病害的水泥稳定碎石基层进行处理病害处理， 处理方法： 一是采用乳化沥青灌缝； 二是挖除沉陷、 坑槽、 翻浆等病害区范围的基层， 用C15砼或密集配沥青碎石 （ATB—25）回 填 。 病 害 处 理时， 对病害面积大于20m2且宽度大于2.5m的路段应用沥青碎石 （ATB—25）回填， 否则用C15砼回填，回填至铣刨后的基层高度后再加铺沥青砼面层。 此外， 在进行病害路面修补过程中， 对一些大面积破损基层开挖后有滞、 积水的情况， 采用设置横向排水盲沟处理。 盲沟一般设置在破损基层以下， 横向穿越硬路肩范围通至边坡， 坡度为3%， 并根据修补范围， 纵向每隔15m设置一道， 并保证标高最低处设置一道； 根据需要还设置了纵向盲沟。

4.3 混合料拌和

本项目采用的是KMA200固 定 式 厂 拌 再 生 设备， 连续生产能力不低于150t/h。 该设备具有与测重传感器和数据显示仪相连的全电脑控制系统， 可以连续监控沥青、 辅助添加剂、 发泡水及拌和水的用量； 并配有试验喷嘴， 可以用来保证沥青流量稳定， 可检测沥青的发泡倍数和半衰期； 沥青的喷嘴能够实现自清洗。

现场拌和时， 注意沥青发泡特性的控制。 发泡特性标定沥青用量的控制器来实现沥青粘结剂的均匀喷洒， 要求膨胀率应不低于10， 半衰期不低于8s。 通过测重传感计算机采集系统监控每生产1t冷再生料的沥青用量， 并每生产100t记录1次， 沥青用量的允许误差为±10%。 在使用每一罐新沥青之前， 都要使用试验喷嘴检测沥青的发泡特性。

注意拌和用水量的控制。 拌和设备应当具有控制和监测添加拌和水的功能， 以保证后续的摊铺与压实所需的用水量， 并要防止产生集料的离席产生。 拌和用水量应当符合设计的目标拌和用水量（以最佳含水量的百分率表示）。 拌和完成后的水含量应当是要求水含量的80%~100%。 水只能按照要求用量在拌和室里添加。

注意拌和铣刨料装载速度控制。 由于拌和设备储料仓的容量有限， 加之装载机的装载速度所限，容易导致铣刨料供应不足， 从而会使得铣刨料和添加材料的比例不对（铣刨料用量偏少）。 应当根据实际拌和情况， 将厂拌设备的生产率调整控制在130t/h~180t/h。

4.4 混合料运输、 摊铺及压实

再生混合料宜采用较大吨位的运料车运输， 但不得超载运输。 运料车的运力应稍有富余， 施工过程中摊铺机前方应有运料车等候。 运料车宜用苫布覆盖， 防止运输材料时水分蒸发或遭雨淋。 现场摊铺时， 摊铺机的摊铺速度根据拌和机的产量、 施工机械配套情况及摊铺厚度、 摊铺宽度， 按2m/min~4m/min的速度， 均匀、 不间断地摊铺。 本项目初始松铺系数取1.34， 根据试验段做了微调。

现场压实采用了双钢轮压路机（12t以上带强弱振动调整）静压1遍， 每次错1/3轮； 单钢轮振动压路机（16t以上带强 弱 振 动 调 整）高幅低频强振压2遍， 每次错1/3轮； 双钢轮振动压路机高频低幅弱振压实3遍， 每次错1/3轮； 轮胎压路机（20t以上）压实， 根据表面含水量决定适时进行了水喷洒。 压实泡沫沥青再生料应当及时， 压路机应慢而匀速地碾压， 初压的速度为1.5km/h~3km/h， 复压和终压速度宜为2km/h~4km/h。

5、结语

泡沫沥青冷再生技术促进了旧路面材料的循环利用， 且无需加热和烘干集料， 减少了资源浪费，并节省能源， 具有较好的经济和社会价值。 其一般作为沥青下面层和基层使用， 能将半刚性基层转换半柔性基层， 符合国际柔性路面基层的潮流。 与半刚性基层相比， 其养护时间短， 施工期短， 对交通影响小。 317省道泡沫沥青路段已完工近一年， 该路段使用性能良好， 经受住了重载交通的考验。