淺析泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用
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論文導(dǎo)讀：瀝青路面的再生技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期迅速發(fā)展起來的一種新技術(shù)，當(dāng)前已成為國際上道路維修改造的主要方法之一，從環(huán)境生態(tài)的觀點(diǎn)來看，路面再生技術(shù)中，現(xiàn)場再生優(yōu)于工廠再生，冷拌再生勝過熱拌再生，故現(xiàn)場冷再生是最合適的方式。由于泡沫瀝青處治材料比較廣泛，可包括各種瀝青路面和基層及含塑性的穩(wěn)定土材料，因此將泡沫瀝青作為道路現(xiàn)場冷再生的一種再生劑和穩(wěn)定劑，有其突出的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：泡沫瀝青，現(xiàn)場冷再生，道路維修養(yǎng)護(hù)
0.前言
瀝青路面的再生技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期迅速發(fā)展起來的一種新技術(shù)，當(dāng)前已成為國際上道路維修改造的主要方法之一，從環(huán)境生態(tài)的觀點(diǎn)來看，路面再生技術(shù)中，現(xiàn)場再生優(yōu)于工廠再生，冷拌再生勝過熱拌再生，故現(xiàn)場冷再生是最合適的方式。由于泡沫瀝青處治材料比較廣泛，可包括各種瀝青路面和基層及含塑性的穩(wěn)定土材料，因此將泡沫瀝青作為道路現(xiàn)場冷再生的一種再生劑和穩(wěn)定劑，有其突出的特點(diǎn)。目前，在世界各國已有許多有關(guān)泡沫瀝青的實(shí)體工程，以澳大利亞、南非、美國和德國等應(yīng)用較為普遍，歐洲的挪威和荷蘭，采用泡沫瀝青技術(shù)進(jìn)行路面現(xiàn)場冷再生已經(jīng)非常普及。我國自1998年10月首次應(yīng)用后，隨著眾多泡沫瀝青再生路段的修建，對(duì)該技術(shù)的認(rèn)識(shí)和研究也日益深厚，為今后的合理使用奠定了良好基礎(chǔ)。
1. 泡沫瀝青的產(chǎn)生原理及特點(diǎn)
(1)通過向高溫的瀝青中加入精確計(jì)量的冷水(通常為瀝青質(zhì)量的1％ ～2％)就可以制成泡沫瀝青。當(dāng)注入的冷水遇到熱瀝青時(shí)，由于水的急速汽化，瀝青的表面積大量增加，體積發(fā)生膨脹，因而會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，表面活性進(jìn)一步增強(qiáng)。對(duì)于粘度值較大或高等級(jí)的瀝青，通常需要加入一定壓力，促進(jìn)泡沫的生成。在發(fā)泡的過程中，瀝青的粘度顯著降低，從而能與高速攪拌狀態(tài)下的冷濕集料具有很好的裹覆性能，而且這種裹覆作用在常溫下只針對(duì)集料中的細(xì)集料，通過裹覆細(xì)料形成高粘度的瀝青膠漿，并在壓實(shí)作用下粘結(jié)粗集料形成強(qiáng)度，增加了混合料的粘聚性，因此泡沫瀝青是一種新式的瀝青拌合技術(shù)。
(2)瀝青發(fā)泡效果可用膨脹率和半縮期評(píng)價(jià)。膨脹率是指瀝青與水拌合發(fā)泡后達(dá)到的最大體積與瀝青未發(fā)泡前體積的比值，半縮期是指自發(fā)泡的最大體積為準(zhǔn)起算，至體積縮減至一半所經(jīng)過的時(shí)間。一般高溫的瀝青經(jīng)與少量水拌合后，體積在很短的時(shí)間內(nèi)膨脹至最大，此后體積開始縮減，為了使發(fā)泡后的瀝青能與常溫的濕集料拌合充分，膨脹率越大越好；半縮期則應(yīng)盡量長，以便與集料有較長的時(shí)間進(jìn)行拌和，提高泡沫瀝青混合料的質(zhì)量。所以生產(chǎn)泡沫瀝青的關(guān)鍵在于控制使用準(zhǔn)確的用水量及獲得最佳的膨脹率。
(3)與乳化瀝青和其他穩(wěn)定劑相比，泡沫瀝青具有獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用效果，其優(yōu)勢(shì)在于：①單價(jià)及運(yùn)輸價(jià)格較低；②施工速度快；③骨料無需加熱，也不必對(duì)瀝青進(jìn)行乳化，節(jié)約能源，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；④儲(chǔ)存期較長(最長可至1個(gè)月)；⑤用泡沫瀝青穩(wěn)定的集料范圍較廣；⑥ 與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料相比，具有更好結(jié)構(gòu)承載力、抗車轍和抗疲勞性能；⑦與水泥處治粒料相比更有柔性，不會(huì)產(chǎn)生收縮龜裂的問題。
(4)采用泡沫瀝青作為冷再生穩(wěn)定劑的缺點(diǎn)：① 瀝青成功發(fā)泡需要較高的溫度(約160～180OC12)；②泡沫瀝青的生產(chǎn)需要使用專門設(shè)備；③作處治基層時(shí)，比石灰和粉煤灰材料造價(jià)高；④泡沫瀝青混合料不耐水的侵害，故完成的泡沫瀝青層大都需要在上面加鋪較能抗水及耐磨的熱拌瀝青混凝土層。
2.泡沫瀝青混合料的技術(shù)性能和設(shè)計(jì)方法
2．1 技術(shù)性能
(1)溫度穩(wěn)定性。泡沫瀝青混合料的溫度敏感性較常規(guī)的HMA低。泡沫瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性均優(yōu)于熱拌瀝青混合料。論文格式。
(2)抗車轍性能。有關(guān)抗車轍性能的研究比較少。研究表明壓實(shí)后立即試驗(yàn)和壓實(shí)后24 h試驗(yàn)結(jié)果相差很大。
(3)水穩(wěn)定性。泡沫瀝青混合料的強(qiáng)度特性與含水量密切相關(guān)，因?yàn)樵擃惢旌狭系臑r青用量相對(duì)較少，而空隙率較高。論文格式。為了提高混合料的水穩(wěn)定性，必須采用較大的瀝青用量，這樣，混合料的密度增加，細(xì)粒料能裹覆更多的瀝青，使其水穩(wěn)定性提高。也可以加入水泥作為填料改善材料的水穩(wěn)定性。
(4)抗疲勞性能。抗疲勞性能是決定泡沫瀝青混合料結(jié)構(gòu)承載能力的一個(gè)重要因素。泡沫瀝青混合料的力學(xué)特性介于粒料類和水泥處治類材料之間。研究表明泡沫瀝青混合料的疲勞特性不如常規(guī)HMA，但高于乳化瀝青處治的優(yōu)質(zhì)集料引。
2．2 設(shè)計(jì)方法
泡沫瀝青混合料是由泡沫瀝青與路面材料混合在一起而得到的混合料起而得到的混合料�；旌狭显O(shè)計(jì)通常采用馬歇爾法，主要是確定瀝青的發(fā)泡性能和確定最佳瀝青用量2個(gè)方面。步驟如下。
(1)對(duì)需翻新的路面進(jìn)行調(diào)查評(píng)估。包括地下水和排水情況、舊路的縱斷面和結(jié)構(gòu)層厚度、路基強(qiáng)度等。
(2)對(duì)能夠回收再利用的材料進(jìn)行檢測。包括瀝青含量、材料含水量、混合料的級(jí)配等。
(3)確定泡沫瀝青混凝土各種材料用量比例。對(duì)塑性指數(shù)大于12的材料需摻加1％ ～2％ 的熟石灰，為了增加瀝青的粘附性，可加入1％ ～2％的水泥。
(4)確定泡沫瀝青的膨脹率及半縮期。經(jīng)由改變加入的冷水量，可以調(diào)整瀝青的膨脹率和半縮期，并據(jù)此選擇最佳用水量。
(5)制備泡沫瀝青混合料試件，確定最佳瀝青用量。一般配比設(shè)計(jì)要求拌制至少五種不同瀝青用量的混合料。將試件經(jīng)適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)后，再進(jìn)行評(píng)估試驗(yàn)。
3. 泡沫瀝青現(xiàn)場冷再生技術(shù)在道路維修養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用
現(xiàn)場熱再生主要針對(duì)瀝青路面的上面層，處理深度0～6 cm；現(xiàn)場冷再生適合全部面層和基層，處理深度10～50 cm。
瀝青混凝土路面現(xiàn)場冷再生是利用專用路面機(jī)械，按照一定的厚度，將舊路面現(xiàn)有的材料進(jìn)行粉碎加工，必要時(shí)添加部分新骨料或細(xì)集料，再按一定比例加入一定量的穩(wěn)定劑和適量的水，在自然環(huán)境溫度下現(xiàn)場連續(xù)地完成材料的拌和、攤鋪及壓實(shí)成型，并將再生層作為新建路面的面層或基層的作業(yè)過程。再生后，視公路等級(jí)的不同，再生層上加鋪瀝青混凝土面層或做封層處理。
3．1 施工工序
現(xiàn)場冷再生施工之前應(yīng)先進(jìn)行路況調(diào)查，然后進(jìn)行試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)路段施工，用來驗(yàn)證配合比，必要時(shí)進(jìn)行配合比調(diào)整；最后才是大規(guī)模的冷再生施工。利用泡沫瀝青進(jìn)行現(xiàn)場路面冷再生的施工工序如下：
(1)對(duì)舊有路面進(jìn)行銑刨破碎，也可加入其它碎石骨料和再利用的原有瀝青混合料；
(2)泡沫瀝青產(chǎn)生后直接噴灑在再生機(jī)的拌和罩殼內(nèi)，與路面材料充分拌和。
(3)攤鋪、壓實(shí)成型；
(4)表面處理，對(duì)交通流量大的道路只需在上面加鋪一層新的瀝青面層，對(duì)低交通流量路面進(jìn)行表面處理即可。論文格式。
3．2 維修養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)
利用泡沫瀝青冷再生技術(shù)對(duì)現(xiàn)有道路進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)具有以下特點(diǎn)。
(1)在道路面層修復(fù)翻新的同時(shí)提高了道路的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；原筑路材料重新得到利用，節(jié)約了資源和能源。
(2)與其他冷再生方法相比，工藝經(jīng)濟(jì)，成本低。
(3)提高了非粘結(jié)礫石道路的等級(jí)。為了提高道路的承載能力。
(4)用泡沫瀝青作為新粘結(jié)料進(jìn)行粘結(jié)層及部分非粘結(jié)基層道路的冷再生，可以獲得滿足預(yù)期交通載荷要求的新基層，與水泥相比，泡沫瀝青能產(chǎn)生更具柔性的鋪層。
(5)泡沫瀝青適合幾乎所有的骨料和原道路上再生的筑路材料，與普通瀝青相比，提高了瀝青的裹覆能力。能理想地裹覆濕冷的骨料，所以施工幾乎完全不受天氣的影響。
4. 結(jié)語
隨著我國越來越多的高等級(jí)公路瀝青路面基層或底基層采用半剛性材料早期損壞嚴(yán)重，應(yīng)用泡沫瀝青混凝土作為路面底層，可以解決半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)帶來的問題，既能有效避免早期病害的發(fā)生，又能解決大量路面材料廢棄后造成的污染和浪費(fèi)問題。但瀝青混合料再生技術(shù)還處于起步階段，缺乏必要的理論指導(dǎo)及科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和機(jī)械設(shè)備的支持，并沒有在實(shí)際工程中得到大量應(yīng)用。因此，有必要對(duì)其進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，建立一套適合我國實(shí)際情況的設(shè)計(jì)和施工規(guī)程，以利推廣和應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1]曹翠星，何桂平，孫成仁．泡沫瀝青冷再生技術(shù)[J]．公路，2003，(11)：lOO—lO2．
