泡沫沥青冷再生技术应用-职称评审

泡沫沥青冷再生技术应用
吴辉
关键字：回收沥青里面材料（RAP）沥青路面冷再生泡沫沥青泡沫沥青膨胀率泡沫沥青半衰期
摘要：沥青道路再生新工艺的技术应用
术语：
泡沫沥青：在高温的沥青中加入少量的水，由于水的急速气化形成爆炸性泡沫，使沥青表面积大量增加，体积膨胀数倍或数十倍，然后在近1min内沥青又恢复原状，这种膨胀成泡沫的沥青称为泡沫沥青。此时沥青的物理性质会暂时发生变化，沥青膨胀产生泡沫而使其粘度下降，从而可以很方便的与冷湿集料拌和均匀，不必像乳化沥青那样要经过额外的乳化加工，也不必像热拌料那样加热至高温而耗费许多能源，使用方便且效益较高。泡沫沥青冷再生技术的关键就是要使沥青产生较好的发泡效果，从而才能更好地发挥其作用。
回收沥青路面材料（Reclaimed Asphalt Pavement，缩略词RAP）：旧沥青混合料被从原位置铲除或铣刨下的材料，用于热拌再生、冷拌再生或全厚度再生。
现状：
随着我国经济的繁荣，高速公路早已超过4万公里，其中大部分为20世纪90年代修建的，对于沥青路面的养护、维修工作日益凸显，沥青路面再生利用能够节约大量的沥青和沙石材料，因而能节省养护和维修费用，显著降低建设成本，具有显著的经济效益和社会效益。就现代科学来说，石油资源无法再生，越用越少，特别近年来石油价格猛涨，能源紧缺，因此旧沥青材料再生加以利用，降低沥青消耗以节约石油资源。
在高温沥青中加入少量水，沥青就会产生微细的泡沫，从而使沥青膨胀。此时沥青的物理性质会暂时发生变化，其粘度显著降低，可以方便地与冷湿粒料拌合均匀，不必像乳化沥青那样要经过额外的乳化加工，也不必像热拌那样加热至高温而耗费许多能源，使用方便且效益较高，这种状态下的沥青即称为泡沫沥青。
根据M.Brennen、Ruckel、新西兰的Mofreh F.Saleh等许多科学家的不屑努力，总结出了沥青发泡特性的评价指标：
1、膨胀率和半衰期
膨胀率和半衰期是衡量沥青发泡效果的2个主要指标，由于沥青在喷射过程中先前喷出的泡沫沥青体积已经开始衰减，因此测量的最大发泡体积要小于实际的最大值。为了使泡沫沥青与翻腾的集料在拌合设备的拌合仓内充分接触，形成良好的裹附作用，膨胀率越大，拌制的泡沫沥青混合料质量越好。
半衰期是指泡沫沥青最大体积缩小到该体积一半所用的时间。该指标实际上描述了泡沫沥青的稳定性，半衰期越长，说明泡沫越不容易衰减，可以与集料有较长时间的接触与拌和，以提高泡沫沥青混合料的质量。
2、发泡指数
泡沫沥青在喷射时会持续几秒时间，这样会导致在测量沥青发泡的最大体积Era之前，由于泡沫已经衰减，使得测量的最大体积要小于实际的最大体积，这样会对不同沥青发泡特性的评价造成影响，这样就提出了利用一定温度和用水量下泡沫沥青体积的衰减曲线计算发泡指数的方法。但是实际应用中显得较为复杂，而且不易操作，有关工程应用的合理性有待验证，因此目前应用不多。
3、配合比
⑴加水量
增加注入沥青的发泡水用量可以有效增加产生泡沫的体积。但加水量又明显会影响半衰期。
⑵沥青类型
虽然能够满足最低发泡要求的较硬沥青已经在过去成功应用，但是通常使用针入度在80—150（单位为0.1mm）的沥青用于发泡。使用较硬的沥青会产生较差质量的泡沫，从而导致沥青分散效果变差，因此考虑实际应用的原因，通常应避免使用。
⑶一些沥青由于其组成不同，其发泡效果要好于其他沥青。
例如，委内瑞拉沥青的发泡指标要远远超过多数其他地区的沥青。
⑷沥青温度
沥青的粘度与其温度成反比，理论上，较低的粘度，在发泡过程中当水改变状态时就会形成较大的泡沫。既这个过程需要从沥青中吸收能量，因此要获得满意的发泡效果，沥青发泡前的稳定当在140℃以上。
⑸沥青和水压力
沥青和水通过小直径的通口注入发泡室。增加输送管道的压力可以使流经这些通口的液体分散成雾状，从而改善泡沫的均匀性。
⑹添加剂
市场上有许多产品会影响沥青的发泡性能，包括消极的（消泡剂）和积极的（发泡剂）。
实验室测试沥青发泡特性时主要是通过改变发泡温度和用水量，来研究膨胀率和半衰期的关系，以期找到最佳的发泡效果，目前对于发泡性能尚无明确的数值标准，无论取高膨胀比还是较长的半衰期，均不如二者都适当时的效果好。
以我单位在沧州市新华路所做的发泡沥青冷再生工程为例，工程概况：沧州市新华路由于做人防工程，需要对3.7km的道路全部去除，下边是人防工程，上边对于10cm沥青混凝土、20cm水稳基层进行铣刨，最后对于沥青路面铣刨旧料（RAP）参加了部分集料以改善其级配以符合《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41——2008）的级配要求，水泥采用普通325号硅酸盐水泥，100%通过0.075mm筛孔。使用德国维特根公司的WLB发泡试验机对滨州产70﹟沥青进行不同温度、不同用水量条件下的发泡特性试验，从而寻求该沥青最佳的发泡温度和发泡用水量。发泡温度为160℃、170℃两种，含水量为：1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、4个含水量下的膨胀率和半衰期的最佳契合点，通过试验发泡特性为：
发泡用水量发泡温度
160℃ 170℃
膨胀率（倍）半衰期（秒）膨胀率（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
因此确定发泡温度为：160℃
发泡用水量为：2.4%
最终的合成级配干劈裂强度为475.0Kpa，7天无侧限抗压强度为2.5Mpa，达到了设计要求。
泡沫沥青再生技术充分利用了旧路面中的沥青材料，且再生后的基础为柔性基础，且泡沫沥青对于养生没有特别要求，现场一般是控制在一天，基本上对于交通的影响很小，且最大程度上利用了原路面当中的沥青材料，但相较于水泥等冷再生工艺造价也相对较高，根据实际情况选用合适的翻修方案。
参考文献：《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41—2008
《公路沥青路面基层冷再生设计与施工技术规程》（J10477—2004）
《市政道路工程质量检验评定标准》（CJJ1—90）
泡沫沥青冷再生基层控制项目

序号检查项目规定值或允许偏差检测频率
1 沥青发泡质量膨胀率＞10倍
半衰期＞10S 每天拌和作业中至少要检查一次
2 含水量 0～＋1.5％（最佳含水量）每台拌和设备每天1次
3 均匀性无灰团、色泽均匀一致，无离析现象、无超粒径材料随时检查，工艺控制
4 压实度重型击实97％每1000m2取一点，或每个作业段至少一点
5 中线高程 0—-20mm 水准仪，每20m一个点
6 横坡 ±20mm且不大于
0．3％水准仪，每20m一个断面路宽（m）小于9 2
9～15 4
大于15 6
7 宽度不小于设计值每40m一个点
8 平整度 10mm 每20m一点
9 厚度 ±10mm 用尺量，每50m一个点
10 劈裂强度不小于设计值每台班至少2组

吴辉职称：助工沧州市市政工程公司 04年毕业于天津城市建设学院—土木工程系—本科— 出生日期：1979—08—23