泡沫瀝青冷再生技術(shù)應(yīng)用
吳輝
關(guān)鍵字：回收瀝青里面材料（RAP） 瀝青路面冷再生 泡沫瀝青 泡沫瀝青膨脹率 泡沫瀝青半衰期
摘要：瀝青道路再生新工藝的技術(shù)應(yīng)用
術(shù)語：
泡沫瀝青：在高溫的瀝青中加入少量的水，由于水的急速氣化形成爆炸性泡沫，使瀝青表面積大量增加，體積膨脹數(shù)倍或數(shù)十倍，然后在近1min內(nèi)瀝青又恢復(fù)原狀，這種膨脹成泡沫的瀝青稱為泡沫瀝青。此時(shí)瀝青的物理性質(zhì)會(huì)暫時(shí)發(fā)生變化，瀝青膨脹產(chǎn)生泡沫而使其粘度下降，從而可以很方便的與冷濕集料拌和均勻，不必像乳化瀝青那樣要經(jīng)過額外的乳化加工，也不必像熱拌料那樣加熱至高溫而耗費(fèi)許多能源，使用方便且效益較高。泡沫瀝青冷再生技術(shù)的關(guān)鍵就是要使瀝青產(chǎn)生較好的發(fā)泡效果，從而才能更好地發(fā)揮其作用。
回收瀝青路面材料（Reclaimed Asphalt Pavement，縮略詞RAP）：舊瀝青混合料被從原位置鏟除或銑刨下的材料，用于熱拌再生、冷拌再生或全厚度再生。
現(xiàn)狀：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的繁榮，高速公路早已超過4萬公里，其中大部分為20世紀(jì)90年代修建的，對(duì)于瀝青路面的養(yǎng)護(hù)、維修工作日益凸顯，瀝青路面再生利用能夠節(jié)約大量的瀝青和沙石材料，因而能節(jié)省養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用，顯著降低建設(shè)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。就現(xiàn)代科學(xué)來說，石油資源無法再生，越用越少，特別近年來石油價(jià)格猛漲，能源緊缺，因此舊瀝青材料再生加以利用，降低瀝青消耗以節(jié)約石油資源。
在高溫瀝青中加入少量水，瀝青就會(huì)產(chǎn)生微細(xì)的泡沫，從而使瀝青膨脹。此時(shí)瀝青的物理性質(zhì)會(huì)暫時(shí)發(fā)生變化，其粘度顯著降低，可以方便地與冷濕粒料拌合均勻，不必像乳化瀝青那樣要經(jīng)過額外的乳化加工，也不必像熱拌那樣加熱至高溫而耗費(fèi)許多能源，使用方便且效益較高，這種狀態(tài)下的瀝青即稱為泡沫瀝青。
根據(jù)M.Brennen、Ruckel、新西蘭的Mofreh F.Saleh等許多科學(xué)家的不屑努力，總結(jié)出了瀝青發(fā)泡特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)：
1、膨脹率和半衰期
膨脹率和半衰期是衡量瀝青發(fā)泡效果的2個(gè)主要指標(biāo)，由于瀝青在噴射過程中先前噴出的泡沫瀝青體積已經(jīng)開始衰減，因此測(cè)量的最大發(fā)泡體積要小于實(shí)際的最大值。為了使泡沫瀝青與翻騰的集料在拌合設(shè)備的拌合倉內(nèi)充分接觸，形成良好的裹附作用，膨脹率越大，拌制的泡沫瀝青混合料質(zhì)量越好。
半衰期是指泡沫瀝青最大體積縮小到該體積一半所用的時(shí)間。該指標(biāo)實(shí)際上描述了泡沫瀝青的穩(wěn)定性，半衰期越長，說明泡沫越不容易衰減，可以與集料有較長時(shí)間的接觸與拌和，以提高泡沫瀝青混合料的質(zhì)量。
2、發(fā)泡指數(shù)
泡沫瀝青在噴射時(shí)會(huì)持續(xù)幾秒時(shí)間，這樣會(huì)導(dǎo)致在測(cè)量瀝青發(fā)泡的最大體積Era之前，由于泡沫已經(jīng)衰減，使得測(cè)量的最大體積要小于實(shí)際的最大體積，這樣會(huì)對(duì)不同瀝青發(fā)泡特性的評(píng)價(jià)造成影響，這樣就提出了利用一定溫度和用水量下泡沫瀝青體積的衰減曲線計(jì)算發(fā)泡指數(shù)的方法。但是實(shí)際應(yīng)用中顯得較為復(fù)雜，而且不易操作，有關(guān)工程應(yīng)用的合理性有待驗(yàn)證，因此目前應(yīng)用不多。
3、配合比
⑴加水量
增加注入瀝青的發(fā)泡水用量可以有效增加產(chǎn)生泡沫的體積。但加水量又明顯會(huì)影響半衰期。
⑵瀝青類型
雖然能夠滿足最低發(fā)泡要求的較硬瀝青已經(jīng)在過去成功應(yīng)用，但是通常使用針入度在80—150（單位為0.1mm）的瀝青用于發(fā)泡。使用較硬的瀝青會(huì)產(chǎn)生較差質(zhì)量的泡沫，從而導(dǎo)致瀝青分散效果變差，因此考慮實(shí)際應(yīng)用的原因，通常應(yīng)避免使用。
⑶一些瀝青由于其組成不同，其發(fā)泡效果要好于其他瀝青。
例如，委內(nèi)瑞拉瀝青的發(fā)泡指標(biāo)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過多數(shù)其他地區(qū)的瀝青。
⑷瀝青溫度
瀝青的粘度與其溫度成反比，理論上，較低的粘度，在發(fā)泡過程中當(dāng)水改變狀態(tài)時(shí)就會(huì)形成較大的泡沫。既這個(gè)過程需要從瀝青中吸收能量，因此要獲得滿意的發(fā)泡效果，瀝青發(fā)泡前的穩(wěn)定當(dāng)在140℃以上。
⑸瀝青和水壓力
瀝青和水通過小直徑的通口注入發(fā)泡室。增加輸送管道的壓力可以使流經(jīng)這些通口的液體分散成霧狀，從而改善泡沫的均勻性。
⑹添加劑
市場上有許多產(chǎn)品會(huì)影響瀝青的發(fā)泡性能，包括消極的（消泡劑）和積極的（發(fā)泡劑）。
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試瀝青發(fā)泡特性時(shí)主要是通過改變發(fā)泡溫度和用水量，來研究膨脹率和半衰期的關(guān)系，以期找到最佳的發(fā)泡效果，目前對(duì)于發(fā)泡性能尚無明確的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，無論取高膨脹比還是較長的半衰期，均不如二者都適當(dāng)時(shí)的效果好。
以我單位在滄州市新華路所做的發(fā)泡瀝青冷再生工程為例，工程概況：滄州市新華路由于做人防工程，需要對(duì)3.7km的道路全部去除，下邊是人防工程，上邊對(duì)于10cm瀝青混凝土、20cm水穩(wěn)基層進(jìn)行銑刨，最后對(duì)于瀝青路面銑刨舊料（RAP）參加了部分集料以改善其級(jí)配以符合《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41——2008）的級(jí)配要求，水泥采用普通325號(hào)硅酸鹽水泥，100%通過0.075mm篩孔。使用德國維特根公司的WLB發(fā)泡試驗(yàn)機(jī)對(duì)濱州產(chǎn)70﹟瀝青進(jìn)行不同溫度、不同用水量條件下的發(fā)泡特性試驗(yàn)，從而尋求該瀝青最佳的發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量。發(fā)泡溫度為160℃、170℃兩種，含水量為：1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、4個(gè)含水量下的膨脹率和半衰期的最佳契合點(diǎn)，通過試驗(yàn)發(fā)泡特性為：
發(fā)泡用水量 發(fā)泡溫度
160℃ 170℃
膨脹率（倍） 半衰期（秒） 膨脹率（倍） 半衰期（秒）
1.0 13 56 13 53
2.0 18 28.5 20.5 17
3.0 24.5 21.5 26.5 14
4.0 26 22 30 12
因此確定發(fā)泡溫度為：160℃
發(fā)泡用水量為：2.4%
最終的合成級(jí)配干劈裂強(qiáng)度為475.0Kpa，7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.5Mpa，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
泡沫瀝青再生技術(shù)充分利用了舊路面中的瀝青材料，且再生后的基礎(chǔ)為柔性基礎(chǔ)，且泡沫瀝青對(duì)于養(yǎng)生沒有特別要求，現(xiàn)場一般是控制在一天，基本上對(duì)于交通的影響很小，且最大程度上利用了原路面當(dāng)中的瀝青材料，但相較于水泥等冷再生工藝造價(jià)也相對(duì)較高，根據(jù)實(shí)際情況選用合適的翻修方案。
參考文獻(xiàn)：《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41—2008
《公路瀝青路面基層冷再生設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》 （J10477—2004）
《市政道路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》 （CJJ1—90）
泡沫瀝青冷再生基層控制項(xiàng)目

序號(hào) 檢查項(xiàng)目 規(guī)定值或允許偏差 檢測(cè)頻率
1 瀝青發(fā)泡質(zhì)量 膨脹率＞10倍
半衰期＞10S 每天拌和作業(yè)中至少要檢查一次
2 含水量 0～＋1.5％（最佳含水量） 每臺(tái)拌和設(shè)備每天1次
3 均勻性 無灰團(tuán)、色澤均勻一致，無離析現(xiàn)象、無超粒徑材料 隨時(shí)檢查，工藝控制
4 壓實(shí)度 重型擊實(shí)97％ 每1000m2取一點(diǎn)，或每個(gè)作業(yè)段至少一點(diǎn)
5 中線高程 0—-20mm 水準(zhǔn)儀，每20m一個(gè)點(diǎn)
6 橫坡 ±20mm且不大于
0．3％ 水準(zhǔn)儀，每20m一個(gè)斷面 路寬（m） 小于9 2
9～15 4
大于15 6
7 寬度 不小于設(shè)計(jì)值 每40m一個(gè)點(diǎn)
8 平整度 10mm 每20m一點(diǎn)
9 厚度 ±10mm 用尺量，每50m一個(gè)點(diǎn)
10 劈裂強(qiáng)度 不小于設(shè)計(jì)值 每臺(tái)班至少2組

吳輝 職稱：助工 滄州市市政工程公司 04年畢業(yè)于天津城市建設(shè)學(xué)院—土木工程系—本科— 出生日期：1979—08—23
 

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