泡沫沥青冷再生技术在高速公路改扩建中的应用

　　摘要：泡沫沥青冷再生技术可以将原路面的铣刨料再生使用，而且可将其中的老化沥青重新激活变废为宝，从而达到保护环境、节约资源的目的。本文主要讨论泡沫沥青冷再生技术在高速公路改扩建过程中的应用。
　　关键词：泡沫沥青；改扩建；冷再生；潼西高速
　　一、实施泡沫沥青冷再生技术的可行性分析
　　当前，在公路建设中提高资源利用效率，注重公路建设与环境保护并举以及使公路发展与自然环境相和谐，是新时期公路建设的新理念，于是如何应用新技术、新材料、新工艺，增加公路建设的投资效益，已成为公路建设者越来越关注的问题。
　　我国的公路建设近几年取得了突飞猛进的发展，但是仍然不能满足巨大的交通负载量，由于超额负载以及设计施工养护使用方面的诸多问题造成公路出现变形、车辙、磨损、裂纹等损坏现象，使得我国已修建的许多公路不得不进行改扩建，以满足巨大的车流量。在改扩建过程中，由于原路面有适当的损坏现象，必须先用铣刨机把原路面的面层铣刨，然后用新的沥青混合料重新摊铺。这样就会有大量的铣刨料，如果不再次回收利用，一方面造成环境污染，另一方面是对资源的极大浪费。
　　泡沫沥青冷再生技术是利用沥青发泡技术将铣刨后废弃的沥青材料重新稳定，并在压实的作用下形成具有一定路用性能的路面结构层。废弃的沥青路面材料不仅可以通过此项技术的应用变废为宝，而且可将其中的老化沥青重新激活再生利用，从而达到保护环境节约资源的目的。另外，通过泡沫沥青再生技术的应用，可将半刚性路面结构改造成相应柔性的基层路面结构，起到优化路面结构组合形式、延长路面使用寿命的效果。
　　二、潼西高速公路改扩建中对泡沫沥青冷再生技术的应用
　　泡沫沥青冷再生技术是通过将原路面铣刨后的材料集中厂拌后再生使用，采用强制式拌和，拌和效果好，同时可以滤除超粒径材料，从而保证再生材料的质量；拌和料用摊铺机施工，工艺成熟，平整度较好。
　　连霍线潼关至西安高速公路改扩建工程是全国第一个大面积使用泡沫沥青冷再生技术的改扩建高速公路，充分利用废旧沥青，节约工程造价约2800万元左右。显著的经济效益和环保效应为陕西公路大修、改扩建提供了可供借鉴的经验。
　　泡沫沥青冷再生技术是将一定的常温水注入热沥青，使其发生膨胀，形成大量的沥青泡沫，并在很短的时间内让沥青泡沫破裂。沥青泡沫会化为数以万计的“小颗粒”，散布于路面的表层，形成粘有大量沥青的细料填补缝隙。经过拌和压实，这些细料能填充路面的空隙，达到类似砂浆的作用，使混合料稳定。与传统技术相比，泡沫沥青冷再生技术具有混合料存储时间长、提高剪切强度、减少粒料对水的敏感度等优势。在潼西高速公路改扩建主线硬路肩和互通匝道，使用18cm泡沫沥青冷再生代替12cm厚ATB-30下面层和6cm厚AC-20中面层，它增大了沥青稳定层的厚度，增强了路面结构层的强度、抗疲劳和抗水损害的能力。
　　控制发泡量是泡沫沥青冷再生技术的一个难点，量多或者量少都会影响路面强度。经过试验室反复的试验，最后得出的结论是：温度、水量、气压是决定发泡量的重要因素，技术人员分别采集了三组数据研究，最终确定水温160℃、水量2%、气压5.0MPa为最佳发泡条件，沥青用量则控制在2.5±0.2%为宜。
　　在节约能源方面，泡沫沥青冷再生技术的优势非常明显。潼西高速改扩建项目设计，下面层沥青用量是3.4%，中面层沥青用量是4.3%，而采用泡沫沥青冷再生技术，充分利用废料，节约碎石，铺筑在硬路肩和互通匝道上取代了中、下面层，只需沥青2.5%，相当于节省了一半的沥青用量。12公分厚的下面层每平方米造价98元，6公分厚的中面层每平方米造价61元，中、下面层每平方米造价共计159元。而18公分厚的泡沫沥青冷再生每平方米造价仅为76元，这样，泡沫沥青冷再生取代中、下面层后每平方米就节约了83元，1公里节省成本259790元。潼西高速改扩建工程全线利用铣刨料做泡沫沥青冷再生约6.18万立方米，共节省工程造价2800万元左右，真正地实现了变废为宝。不仅如此，泡沫沥青冷再生在人力、机械方面的投入也很少。泡沫沥青采取自然养生，在暑期两天内就可完成，而传统的洒水养生，时间长达7天。
　　三、应用泡沫沥青冷再生技术应注意的几个问题
　　1．铣刨速度对铣刨料的影响
　　泡沫沥青冷再生依靠专用铣刨机将原路面进行铣刨获取原材料，也就是说泡沫沥青冷再生材料的原材料主要来自于旧路面材料，而集料级配是决定混合料路用性能的重要因素，因此控制铣刨机的速度是获取理想再生材料的首要控制手段。通过铣刨机四种不同的铣刨速度进行试验对比能够发现，对于上、中面层一起铣刨的铣刨速度，应控制在8~10m/min；上、中、下面层一起铣刨的铣刨速度，应控制在6~8m/min，铣刨速度超过10m/min时，铣刨料的级配明显偏粗，表现在4.75mm以下材料通过率偏低。
　　2．适当增加粗集料含量有利于增强材料的稳定性及强度
　　目前国际上通用的泡沫沥青再生材料级配建议，初始材料配合比为：铣刨料(%)：石屑(%)：水泥(%)=80：18.5：1.5。通过现场泡沫沥青混合料级配调整试验发现集料的嵌锁作用决定了泡沫沥青混合料的稳定性，因此加入适当的粗集料有利于形成一定的骨架结构，从而增强材料的稳定性及强度，适当降低细集料的含量，以改善再生层的表面粗糙度。因此潼西改扩建项目采用级配方案改为：铣刨料(%)：石屑(%)：水泥(%)=76.5：22.0：1.5。
　　3．有效控制沥青拌和设备生产率防止配比失衡
　　由于拌和设备储料仓的容量与装载机的装载速度有限，因此拌合生产率不宜过高，建议将厂拌设备的生产率调整为110~130t/h，以防止铣刨料供应不足，导致铣刨料和添加材料的比例失衡。
　　4．成品料离析的解决方案
　　由于粗细集料重量不等，在成品料是通过输料皮带运送至卡车的过程中，粗集料惯性大，从而使得粗集料抛出较远，而细集料容易黏附在皮带上，造成在卡车装运时料仓中粗细集料分布不均的情况，最终导致摊铺机在摊铺时两个搅龙之间出现产生离析现象。研究表明将成品料输送到地面上，然后再用装载机进行简单翻拌后再装运，可以有效解决卡车中材料的离析问题。
　　5．配备足够大的水泥料仓和沥青罐
　　水泥料罐偏小时，需要频繁添加水泥，造成连续工作停顿影响施工效率。沥青罐车容量偏小时，频繁更换和等待沥青罐车也将严重影响生产效率。因此配备足够大的水泥料仓和沥青罐是提高工作效率的必要条件。
　　综上所述，泡沫沥青冷再生技术应用到高速公路改扩建中可以节约资源、减少污染，同时可以极大地节省资金、保护环境，该技术的推广应用，必将为科学合理地进行旧路改造找到一种新途径。泡沫沥青冷再生技术是一门技巧性很强的技术，在我国许多省市都进行了有益的尝试，但使用效果参差不齐。从现有的泡沫沥青冷再生技术使用情况来看，铣刨料级配较大的变异性是再生技术的固有性质，加强对铣刨设备的控制是保证获得较为均匀材料的重要途径。另外对一些技术细节加于掌握，并增加研磨使用效果是相当令人满意的。
　　
　　参考文献：
　　[1]交通部公路沥青路面再生技术规范人民交通出版社
　　[2]拾方治马卫民沥青路面再生技术手册人民交通出版社
　　[3]甄彦彬郑剑锋泡沫沥青冷再生技术[J]公路与汽运
　　[4]拾方治赫振华吕伟民沥青发泡原理及发泡特性的试验研究[J]建筑材料学报
　　[5]栗关裔泡沫沥青冷再生技术的应用研究[D]同济大学

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