泡沫沥青混合料的设计及性能分析

【摘 要】笔者更加多年工作经验结合我国大中修道路，国外使用情况，介绍了泡沫沥青冷再生技术；介绍了泡沫沥青的工作原理及性能指标；阐述了混合料配合比的优化过程，及注意事项；并结合国内研究提出了提高混合料水稳定性的建议。

【关键词】泡沫沥青；劈裂；强度；抗疲劳性

一、泡沫沥青原理

泡沫沥青又叫膨胀沥青，是将一定的冷水注入热沥青，使其体积发生膨胀，形成大量的沥青泡沫，短时间内沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与集料接触时，沥青泡沫化为小颗粒，散布于细粒料（特别是粒径小于0.075mm）的表面，形成粘有大量沥青的细料填缝料，经拌和压实，这些细料能填充于湿冷的粗料之间的空隙中并形成类似砂浆的作用，使混合料达到稳定。

二、泡沫沥青的性能

目前主要采用膨胀率和半衰期2个指标对沥青发泡特性进行评价。膨胀率是指沥青发泡膨胀时达到的最大体积与泡沫完全消失时的体积之比，反映泡沫沥青的粘度大小。半衰期是指泡沫沥青从最大体积降到最大体积的一半需要的时间，以s计，反映泡沫沥青的稳定性。评价沥青发泡效果时，膨胀率和半衰期是两个密不可分的指标，最好的发泡效果应使两个值均比较大，而不能单独采用一个指标来控制。建议发泡沥青的膨胀率≥10倍，半衰期≥8s。

三、泡沫沥青的配合比设计

（1）材料的回收，研究表明，不同的铣刨速率对混合料的级配会有明显影响，推荐采用铣刨速率为6m/min或者8m/min的铣刨机，并对RAP材料进行筛分，并根据相关试验规范对材料进行检测。（2）沥青用量。最佳沥青用量可通过间接拉伸试验来确定。制备不同沥青含量的泡沫沥青混合料试件（试件在最佳含水量下击实），在通风烘箱中养生3d，然后测试试件在浸水条件下的间接拉伸强度，选取试件在浸水条件下的最大间接拉伸强度对应的沥青用量作为最佳沥青用量。（3）拌和水量。Mobile公司以及Brennen等人的研究都提出泡沫沥青混合料最佳拌和用水量为待稳定材料“疏松点”所对应的含水量，即待稳定材料达到最大疏松体积时所含的水量，约为AASHTO修正击实法所得最佳含水量的70％～80％。Lee通过研究建议采用标准AASHTO击实试验测定集料的最佳击实含水量OMC，并以OMC的65％～85％对应的含水量作为泡沫沥青混合料最佳拌和用水量。（4）配合比设计的优化。我国学者在国外研究的基础上编制了JTG F41-2008《公路沥青路面再生技术规范》，分别按照粗、中、细给出了其范围。其中对细集料通过率要求较高，特别是对0.075mm筛孔通过率要求不低于5％。这一点很难在工程实践中达到，因此推荐和指导也就失去了应有的意义。所以有必要通过室内试验及工程应用情况，对泡沫沥青再生混合料的级配范围进行研究，降低细集料的部分用量，优化设计，以满足生产。

四、混合料的性能

水稳定性。我国尚无泡沫沥青再生混合料水稳定性评价指标，在实际工程中多参照国外经验，国外目前在评价泡沫沥青再生混合料水稳定性时的首要指标是该混合料试件的干、湿劈裂强度，以及两者的比值——干湿劈裂强度比（TSR）。由于国内不同研究者所选用沥青的不同，实验数据相差较大，研究认为可以从以下几个方面着手提高混合料的水稳定性。第一，适量的拌和水量。拌和用水量是影响泡沫沥青再生混合料压实的首要因素，适量的拌和用水量能够使得混合料较容易达到工程要求的压实度，从而提高强度和水稳定性能。第二，保证原材料中的细料数量。泡沫沥青裹覆细集料颗粒，形成沥青胶浆，并在碾压过程中，将集料颗粒以“点焊”的方式粘结在一起，形成初期强度。第三，适量的沥青。泡沫沥青用量不足，部分细集料就不能被沥青充分裹覆，导致混合料的粘结力不足；泡沫沥青用量太多，过多的沥青分散于集料之间，形成作用，也会导致混合料粘结力的下降。只有当沥青用量为该级配的最佳沥青用量时，才能够达到最佳粘结效果，达到强度的峰值。第四，添加一定量的活性材料。目前较多的做法是添加水泥。研究表明，其主要作用是改善材料的水稳定性。但必须考虑较高的水泥掺量可能会引起混合料脆性的增加、抗疲劳性能的降低和干缩、温缩变形的增大等负面作用，因此要限制水泥用量。目前建议的水泥掺量在1.5％～2.5％。

泡沫沥青冷再生技术在工程中的应用，缩短了工期，减少了资源的浪费和环境的破坏，具有巨大的经济效益、环境效益和社会效益。不过目前该技术在我国还处于探索阶段，在强调可持续发展的今天，进一步研究泡沫沥青冷再生技术，对我国公路的建设发展具有重要的意义。

参 考 文 献

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