泡沫沥青就地冷再生在平黎公路大修中的应用

摘要：文章介绍了浙江省嘉兴市嘉善县平黎公路利用泡沫沥青冷再生技术就地施工工艺进行道路维修的实践案例，并列举了其它地区利用泡沫沥青冷再生技术的厂拌工艺，比较两种施工工艺的适应性和优劣点。着重介绍了平黎公路利用泡沫沥青冷再生技术中的配合比设计、就地施工设备流程、就地施工工艺管理等；重点分析了碾压工艺对泡沫沥青就地冷再生结构层的质量影响。

关键词：泡沫沥青；就地冷再生；碾压工艺；质量影响

中图分类号：TU535文献标识码： A

0 引言

近年来，随着公路工程建设进入维修养护时代，公路工程沥青路面再生技术异军突起。目前广泛用应于工程实践的无非是冷再生技术和热再生技术，而两种再生技术根据施工工艺的不同、施工设备的不同和适应的条件不同又可以分为厂拌再生工艺和就地再生工艺。

图1 沥青路面再生技术

不同再生技术的不同施工工艺有着不同的特点和不同的适应性，广而言之，冷再生技术适合于道路破坏严重，需要对道路结构进行重新的改造或者需要对结构承载力进行加强的路面结构类型，所以冷再生混合料结构层通常设计为路面基层、底基层或者下面层；热再生技术适应于道路破坏较轻微，通常只是针对沥青面层的再生，所以再生混合料一般应用于沥青下面层、中面层或者上面层。

冷再生技术中根据冷再生混合料中的胶结材料的不同，大致可以分为沥青类冷再生、水泥类冷再生以及沥青与水泥混合类冷再生。本文主要介绍沥青冷再生中的泡沫沥青冷再生。

1 泡沫沥青冷再生

2005年以来，浙江省采用泡沫沥青冷再生进行大修施工的路段已达近千公里，其中仅2013年就约达百公里。这些工程中，根据工程的特点采用了不同的冷再生施工工艺。

表12013年浙江省采用泡沫沥青混合水泥类冷再生的典型实例

根据上表总结泡沫沥青冷再生施工工艺中厂拌冷再生施工工艺与就地冷再生施工工艺的适应性和优劣点：

（1） 泡沫沥青冷再生层属于基层再生，通常适合于道路病害较为严重、病害深度较深，需要对结构层进行加强或者增厚维修；

（2） 城市路段或者周边具有建筑物宜采用厂拌冷再生工艺，不宜采用就地冷再生工艺，因为就地冷再生施工会带来路面标高的抬高，影响城市排水和附属的交通安全设施；

（3） 泡沫沥青就地冷再生受原路面沥青面层的厚度影响，再生厚度受到一定的限制，而泡沫沥青厂拌冷再生不受影响。

（4） 泡沫沥青厂拌冷再生的平整度比泡沫沥青就地冷再生平整度易于控制，对于公路的线性可以做较大幅度的调整，所以就地法工艺只适应于道路等级较低的公路维修。

（5） 原道路病害深度较深的道路维修宜采用厂拌冷再生，厂拌冷再生对原路面铣刨后可以对下承层的深层病害处理，而就地冷再生无法发现深层病害的位置。

2、泡沫沥青冷再生混合料配合比设计

2.1原材料试验

泡沫沥青冷再生混合料的材料组成包括：旧沥青路面材料、粗集料、细集料、沥青、水泥、水。

2.1.1 旧沥青路面材料

采用就地再生设备在准备施工路段按照设定的再生速度（一般为6~8m/min）采集旧沥青路面材料，进行沥青含量试验、沥青老化程度评价、沥青粘附性试验、颗粒级配试验。

2.1.2 粗集料

粗集料的选择主要考虑改善旧沥青路面材料的级配，添加粗颗粒的含量，增加混合料的承载力，所以一般粒径规格为15~30mm。主要检测材料的颗粒级配试验、压碎值试验、针片状试验、沥青粘附性试验。

2.1.3 细集料

细集料的选择主要是改善旧沥青路面材料的级配，填充混合料的空隙，增加粉状颗粒的含量，有利于泡沫沥青的分散，可以与泡沫沥青混合成沥青胶，增加泡沫沥青的接触面积，增强泡沫沥青的胶结强度，所以一般粒径规格为0~3mm或0~5mm。

2.1.4 沥青

泡沫沥青混合料一般用于基层，有时也可以作为沥青下面层或者中面层，所以需要考虑高温稳定性，一般考虑南方地区70号及以下，北方地区90号及以上，常规的三大指标检测即可以。而重点需要检验的是沥青满足泡沫沥青要求的指标（膨胀率、半衰期），此两项指标是泡沫沥青的关键指标，是决定沥青是否适用泡沫沥青的生产，混合料是否可以拌和的主要影响因素。相关研究表明，膨胀率大于10倍，半衰期大于10秒的沥青发泡指标才是满足合格泡沫沥青的要求。

图1 泡沫沥青膨胀率、半衰期检测指标结果

2.1.5 水泥和水

泡沫沥青混合料中对水泥和水没有特殊的要求，水泥的作用主要是充当部分细集料利于泡沫沥青的分散，再者提高泡沫沥青混合料的早期强度，其中主要要求初凝时间大于3小时，满足施工时间的需要；水主要是拌和用水和泡沫沥青发泡用水，清洁无杂质的河水即可。

2.2混合料级配设计

根据上述材料的检测结果，综合考虑旧沥青路面的沥青含量、沥青老化程度、再生的厚度以及相关的技术指标要求，设计优化最佳的材料级配比例。

表1混合料的级配设计比例

图2 泡沫沥青混合料级配曲线图

2.3 混合料性能检测指标

按照上述材料掺配比例拌制混合料，检测在不同泡沫沥青用量条件下混合料的各项检测指标。

2.3.1 最大干密度和最佳含水率

不同泡沫沥青用量条件下拌制的混合料，最大干密度和最佳含水量差别不多。

表2 混合料的最大干密度和最佳含水率（2.5%沥青用量）

2.3.2 不同泡沫沥青用量条件下的技术指标

预估泡沫沥青用量2.5%，以此为中间值，以施工的允许误差（±0.5%）为上下限，以－1.0%为极限，分别拌制泡沫沥青混合料并成型试件，测定混合料的各项检测指标。

表3 不同泡沫沥青用量下混合料检测指标结果

由上表可以得出：

（1）随着泡沫沥青用量的增加，各项检测指标值均呈上升趋势；

（2）流值增加较为明显，应控制不宜超过规定指标要求；

（3）随着沥青用量的不断增加相关强度指标（干劈裂强度ITSdry、湿劈裂强度ITSwet、干湿劈裂强度比ITSR）出现峰值后衰落，特别是干湿劈裂强度比ITSR衰减明显，严重影响混合料的水稳定性。

（4）综合考虑泡沫沥青混合料的性能并考虑经济性，确定泡沫沥青用量为2.42%，各项指标满足要求。

3、泡沫沥青就地冷再生施工工艺

3.1 设备准备情况

1）WR2500S就地再生设备1台；2）40T沥青保温罐车1台；3）10T洒水车2台；4）11T双钢轮振动压路机1台；5）22T单钢轮振动压路机1台；6）30T胶轮压路机1台；7）3.5m平地机一台；8）水稳拌和楼1台；9）摊铺机1台；10）自卸运输车若干。

3.2 施工流程

图3 就地再生施工流程

3.3 碾压工艺

碾压工艺决定着再生层的质量，厚度、平整度、压实度都需要对工艺进行优化来满足施工质量的要求。本工程再生层设计厚度为20cm，平整度要求小于6mm，压实度要求不小于98%。现场碾压工艺优化后见下表。

表4 就地再生碾压工艺

通过碾压质量指标的检测发现，初压的目的不仅是为了碾压混合料，更重要的作用是减少就地再生后的泡沫沥青混合料水分的蒸发，使混合料保持在最佳含水率的状态下；复压是碾压工艺中的关键环节，第一遍静压需要降低压实设备的碾压速度，缓慢前行，减少混合料的推移情况，保证混合料表面良好的平整度，振压三遍，需要最大限度使用压实设备的夯实性能，使混合料在振动作用力下重新排序，粗料形成骨架，细料填充空隙，胶结材料胶结粗细颗粒形成混合料结构层；最后一遍静压是消除泡沫沥青混合料这种柔性材料在振动作用下产生的回弹变形，提高平整度；终压一般采用大吨位的胶轮压路机，混合料在振动压实设备的碾压下，结构层下部的混合料压实效果较好，而表面与振动压实设备接触的部位压实效果较差，采用吨位较大的压实设备进行搓揉碾压，使整个结构层的压实度都满足要求。

4、泡沫沥青就地冷再生社会效益分析

4.1 节能减排

本项目实施7.4km，路幅宽度10m，如果采用常规维修，铣刨25cm（10cm沥青面层+15cm水泥稳定碎石层），将会产生18500m3废旧材料，又将开采18500m3矿料资源。而采用泡沫沥青冷再生施工技术对旧路面进行20cm的就地再生，全部利用了废旧材料，重新铺筑5cm的沥青面层只产生了3700m3的矿料资源开采.

4.2 经济效益

采用就地冷再生泡沫沥青施工工艺较常规维修方案可节约投资555000元。

表5 再生维修方案与常规维修方案的经济比较

4.3 节约工期

常规维修方案：20cm水泥稳定碎石层+10cm热拌沥青混合料层，理论计算水泥稳定碎石层施工500m/天，共需14.8天，养护需要7天，共21.8天；两层沥青面层施工1000m/天，共需14.8天，总计36.6天。

泡沫沥青冷再生维修方案：20cm泡沫沥青冷再生层+5cm热拌沥青混合料层，理论计算泡沫沥青层施工500m/天，共需14.8天，养护需要2天，共16.8天；一层沥青面层施工1000m/天，共需7.4天，总计24.2天。

可以节约工期12.4天。

5、总结

泡沫沥青冷再生施工技术是当前公路养护维修阶段的一种新型工艺技术，嘉善县平黎公路大修工程很好地利用了该项技术。对于该项技术中的两种工艺，就地冷再生工艺和厂拌冷再生工艺在选择的时候应该充分考虑项目工程的特点结合工艺的适用性进行选择。

泡沫沥青冷再生技术的发展才刚刚起步，虽然施工工艺较先进、使用性能较优越、而且具有一定的社会效益，但是依然需要对新技术进行不断的探索。施工过程中应严格控制质量，在配合比设计阶段、施工准备阶段、正式施工阶段的质量控制关键环节都是影响着泡沫沥青施工的整体质量。

参考文献：

[1]拾方治，赫振华，吕伟民，等．泡沫沥青混合料设计方法的试验研究[J]．公路交通科技，2004（10）：1-4．

[2]杨智敏，沈仕权，张卿，等．泡沫沥青冷再生混合料配合比设计与应用[J].浙江交通科技，2007（1）：17-20．

[3]交通部公路科学研究院．JTG F41-2008公路沥青路面再生技术规范[S]．北京：人民交通出版社，2008-04-01．

[4]交通部公路科学研究院．JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S]．北京：人民交通出版社，2004-09-04．

[5]浙江省嘉兴市交通工程质量安全监督站．DB 33/T 715-2008公路泡沫沥青冷再生路面设计与施工技术规程[S]．北京：人民交通出版社，2008-11-17．

作者简介: 韦宏（1980-），女，浙江嘉兴人，工程师，本科，主要从事市政工程技术及项目管理工作。