厂拌泡沫沥青冷再生施工质量控制
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摘 要泡沫沥青是随着近年来沥青发泡设备的改进而重新引起人们关注的一种结合料。本文根据G309养护维修工程，对厂拌泡沫沥青冷再生施工特点及施工质量控制进行探讨。
关键词厂拌泡沫沥青;冷再生
国内公路改扩建及养护维修工程越来越多，每年产生约1.6亿吨的沥青混凝土废料，废料的堆放、处置一直困扰着公路养护部门，如何能够因地制宜，采取合理维修方案和工艺技术将这些废料进行二次利用，成为目前公路管理和养护部门的迫切需求。白银公路局从2015年起开始探索就地沥青冷再生、热再生技术并进行应用，已经铺筑超过50多万平方米的实体工程，2019年又在G309线养护维修工作中成功应用厂拌泡沫沥青冷再生技术，在废料再生方面又前进了一步，在沥青再生利用方面已积累了一定技术优势，取得了很好的社会与经济效益。
1 厂拌泡沫沥青冷再生技术用途
以泡沫沥青为稳定剂的厂拌冷再生可在不改变路面几何形状的情况下，改善路面的结构性能，处理路面面层及基层的多种深层病害，结合当地气候、环境等特点在再生混合料结构层上，选择铺筑沥青结构层或进行表面处治，保护泡沫沥青混合料结构层，防止发生水损害和承受交通载荷。厂拌冷再生的施工划分为：对原有旧路面的铣刨、对铣刨料的运输和处理、泡沫沥青再生混合料的拌和以及运输、摊铺和碾压等。
2 应用工程概况
G309线起点为山东省荣成市，终点为甘肃省兰州市，全长2208公里。其中，G309线汉家岔至定远镇段公路是G309线的重要路段，是甘肃、宁夏两省省际通道，该路段建成于20世纪70年代，多年来只进行过几次小修保养，近年来沿线重载车辆增多，造成路面出现长距离严重车辙、大面积变形、局部坑槽、沉陷、沥青路面老化等病害，养护单位已经无法采用小修保养来维修路面病害，为方便沿线群众出行，对G309线K2058+340至K2063+200段实施养护维修改造，旧路路基宽度为8.5m，路面宽度为7m，两侧各0.75m土路肩，本项目路段处于铁木山自然保护区路段，环境要求较高，原材料匮乏，但离该项目较近G22青兰高速公路养护留存了大量的铣刨料，铣刨料的骨料质量较好，沥青含量较高，经充分论证维修方案采用泡沫沥青厂拌冷再生，注重对铣刨旧沥青路面沥青混合料废料的再生利用，即下基层采用20cm4.5%水泥稳定级配碎石，下面层采用10cm泡沫沥青再生沥青混合料，宽度为7m，上面层采用4cm细粒式密级配沥青混凝土AC-13。
3 原材料及配合比設计控制要点
厂拌泡沫沥青冷再生混合料室内配合比设计所用的原材料包括：SK90#道路A级石油沥青、新集料、水泥、铣刨料（RAP）。泡沫沥青混合料质量的关键取决于沥青发泡效果、铣刨料（RAP）分析、新旧集料级配设计、最大干密度、最佳含水量、最佳泡沫沥青用量的确定。
3.1 铣刨料的筛分
所用铣刨料为G22青兰高速的铣刨料，储存在甘沟料厂，室内试验室将其进行了筛分，规格为：10-20mm、5-10mm、0-5mm。
3.2 沥青发泡特性的确定
当冷水滴（环境温度）与高温沥青（150℃以上）接触时，热沥青与小水滴表面发生热量（能量）交换，使水滴加热至100℃，同时沥青冷却;沥青传递的热量超过了蒸汽潜能，导致体积膨胀，也就是沥青的发泡，它们分别用膨胀率与半衰期来衡量，沥青发泡以后物理性质发生变化了变化，其黏度显著降低、体积急剧增加、表面张力减少，可在常温下方便的与不加热的集料拌和均匀，沥青的发泡效果的优劣直接影响混合料的拌和质量。
本项目使用维特根实验机选择三个160℃、170℃、180℃三个温度进行发泡温度试验，试验时发泡用水量选择为3个，通常为沥青质量的1.5%、2.0%、2.5%进行多次试验，最后以含水量（%）为横坐标，膨胀率（倍数）和半衰期（S）为左右纵坐标，根据试验数据绘图，选择能产生最佳发泡效果的发泡温度和发泡用水，根据实验所得的不同温度，不同发泡用水量，综合考虑膨胀率和半衰期两个因素，本项目采的沥青发泡用水量为2.5%，发泡温度为165℃。
3.3 混合料用水用量的确定
泡沫沥青混合料在拌和与压实时需要一定的水，以保证较好的拌和粘附性与压实度。集料中水分不足会导致混合料和易性差，导致黏结剂分散不充分而难以压实;而水分过多又会降低压实后混合料的强度与密实性，削弱集料的附着性，混合料出现最大干密度时的拌和用水量被定义为最佳拌和用水，本项目选定最佳用水量OWC=4.9，凡人牲畜饮用水均可用于冷再生施工。
3.4 配合比设计确定
水泥使用白银市中材水泥厂强度等级为32.5以上的水泥，沥青使用兰州市河口沥青库的进口SK90号道路A级石油沥青，通过室内试验及试拌试验，对比新旧集料、矿粉、水泥进行混合料的各项试验指标，最后按以下的矿料级配作为生产配合比：为碎石10-20mm：细集料0-3mm：铣创料10-20mm：铣创料5-10mm：铣创料0-5mm：矿粉=10.0：15.0：30.0：35.0：12.0：3.0;外掺水泥=1.5%;最佳沥青用量OAC=2.53%。
4 泡沫沥青冷再生技术实施过程
4.1 拌和
泡沫沥青混合料采用维特根KMA220连续式拌和机拌和。KMA220上装有计量装置，能保证新旧料、石屑、沥青和水泥的精确计量。在保证各个参数按设计要求正确设置以后开始生产，生产泡沫沥青冷再生混合料时，应严格控制沥青温度，沥青温度不应低于设计的沥青发泡度。
现场施工时要检测发泡效果，应随时检查各料仓出料口、沥青喷嘴、沥青泵、管道等是否受堵，发现厂拌冷再生施工堵塞时应及时清理，拌和后的冷再生混合料应均匀一致，无结团成块、无液体流淌现象。
4.2 运输
自卸车应前后移动，按前、后、中分三部分装，采用干净、有金属底板的自卸汽车运输，车辆底部及两侧均应清扫干净，装料以前需要用水润湿车，运料车辆均有篷布覆盖并扣牢，防止泡沫沥青再生混合料在运输过程中水分散失。 4.3 摊铺
泡沫沥青再生混合料的摊铺和水泥稳定碎石混合料的摊铺基本相同，一般采用摊铺机摊铺，熨平板不需要加热，摊铺前应检查摊铺机的刮板输送器、螺旋布料器、振动梁、熨平板、厚度调节器等工作装置和调节机构，确认处于正常工作状，摊鋪机速度宜为2-3m/m，应保证连续、均匀、不间断的摊铺，并使混合料在布料槽中高度保持在中轴以上，泡沫沥青再生层松铺系数控制在为1.25-1.3，摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度、路拱和横坡，发现问题及时调整。
4.4 碾压
在摊铺机后应配备一台大吨位单钢轮振动压路机进行初压，初压时先让压路机紧跟摊铺机后面进行一遍静，压路机的工作速度不得超过3km/，然后采用13吨双钢轮振动压路机对路面进行高频低幅压，最后用30吨胶轮压路机进行终压，不低于10，必要时可洒水碾压，碾压过程中，再生层的表面应始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时补撒少量的水，但严禁大量洒水碾，碾压完成后，检测压实度，满足要求后进行下一道工序，不满足时调整碾压工艺，继续碾压直到符合要求。
4.5 养生
泡沫沥青混合料结构层在成型完成后在封闭交通条件下自然养生即可，根据规范养生时间不少于5d，如果气温过低，或遇降雨天气应当适当延长养生时，当满足以下两个条件之一时，可提前结束养生。
（a）结构层使用Ф150mm钻头的钻芯机可取出完整的芯样。
（b）结构层含水率低于2%。
5 泡沫沥青冷再生技术的性能特点
（1）可利用旧路面材料（利用率可达70%～80%），解决废旧物的堆置问题，减少了新材料的开采，环保效益明显。
（2）沥青的加入量较少（添加量通常在2.5%～3.5%），可降低施工成本，造价仅为热拌混合料造价的一半左右，能弥补国省干线公路养护经费短缺的问题。
（3）便于在不中断交通的情况下施工、对行车与安全的影响小。对交通管理、社会影响以及对营运收费影响低。
（4）再生结构层性能介于柔性与半刚性结构之间，有效解决路面反射裂缝问题，温度敏感性低，高温稳定性好，抗车辙能力强。
（5）孔隙率较大（很少会低于10%），混合料对抗水损害的能力较差。
6 总结
厂拌泡沫沥青冷再生技术充分利用旧路面材料，废弃物堆放和占地等问题得到了解决;比较于传统的柔性基层混合材料，其成本降低30%-40%，有着很好的经济效益;有利于促进交通事业的可持续发展，具有非常广阔的应用市场。
参考文献
[1]《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41-2008.
[2] 何柳.厂拌热再生沥青混合料施工工艺及质量控制探讨[J].公路交通技术，2016，（2）：43-44.
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