摘 要：随着我国交通事业的发展，大规模公路基础设施的建设，早期建设的沥青路面高等级公路，逐步进入大修阶段。据交通部门统计，我国每年高等级路面维修产生的沥青路面铣刨料废料(RAP)大约1.6亿吨，充分利用旧沥青路面料是公路沥青路面可持续发展的技术瓶颈。泡沫沥青冷再生技术是在常温条件下，在旧沥青路面铣刨料(RAP)中参加沥青再生剂，把老化沥青重新激活，高效利用旧沥青路面铣刨料(RAP)的骨料和老化沥青，节约资源，减少有害气体排放，具有显著的社会经济效益和节能环保示范效应。以天津外环高速公路为依托，介绍了泡沫沥青冷再生的配合比设计，阐述了沥青路面冷再生关键技术与质量控制，为类似工程施工提供了技术借鉴技术。

关键词：泡沫沥青 | 冷再生 | 配比设计 | 工艺技术

工程概况

天津外环线是天津过境公路的重要枢纽，也是天津市区的便捷通道。全长71.34km，于1987年10月1日建成通车。天津外环线北至引河桥，南至郭黄庄，东至张贵庄，西至姜井村，距离市区中心地带约10km。天津外环连接7条高速公路和16条普通干线公路。环线路基设计宽度50m，路面宽度36m，双向8车道，行车设计速度80km/h。随着城市建设的迅速发展，外环线的指标意义越来越明显，对天津市的经济发展起到了至关重要的作用。通车20多年来，沥青混凝土路面自然老化，出现裂缝、裂块、松散、车辙，路用性能衰减。2016年，对线路面进行大修，分内外圈单项通行，路面大修翻新重置方案分5种:①单面层挖补。②双面层挖补。③全部面层挖补。④一步基层挖补。⑤两步基层挖补。铣刨旧路56cm，依次铺筑2×18cm石灰粉煤灰碎石(8∶12∶80)+12cm泡沫冷再生混合料+8cm中粒式沥青混凝土(AC-20)。K54+000-K61+170.353作为先导段先期开工，对泡沫沥青冷再生开展了系统的科学与技术研究，并通过实体工程检验泡沫沥青冷再生配比设计、施工工艺与质量控制。

泡沫沥青冷再生的配合比设计

对泡沫沥青冷再生混合料目标配合比进行设计，混合料由70#沥青、旧沥青路面铣刨料(RAP)、石屑(0~5m)及42.5#水泥等组成。

沥青

沥青为中海油70号A级道路石油沥青。对沥青按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求进行了抽样试验，试验检测结果如表1。试验结果表明，沥青检测指标均符合相应规范规定的技术标准要求。

 铣刨料

铣刨料为原路面沥青面层(RAP)铣刨回收材料，并对回收料材料进行了分级处理，分级规格为4.75m~31.5m和0mm~4.75mm。将回收的铣刨料(RAP)按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)的规定进行了级配筛分试验，试验检测结果如表2。试验检测结果表明，铣刨料(RAP)的砂当量满足规范规定的技术要求。

石屑

外掺料石屑(0~5mm)按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)的规定进行了规范要求项目的试验检测，试验检测结果如表3。试验检测的结果表明，混合料所用的石屑各项技术指标均符合规范技术要求。

水泥

外掺料水泥采用了天津当地产的42.5#普通硅酸盐水泥，按照《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)的要求，对水泥进行了试验检测，试验检测结果如表4。试验试验结果表明，水泥符合规范技术要求。

泡沫沥青混合料配合比设计

本工程泡沫青冷再生混合料目标配合比设计采用马歌东击实法成型试件，并进行相关性能的检测。

(1)泡沫沥青发泡试验

根据《公路青路面再生技术范》(JTGF11-2008)的相关要求，对沥青进行了不同温度和不同用水量的发泡试验，以选择泡沫沥青的最佳发泡温度和发泡用水量。沥青温度在150℃、160℃和170℃条件下，沥青发泡的用水量在2~3%时，泡沫沥青的发泡都能达到良好的效果。在三种泡沫沥青发泡温度中，160℃时发泡效果最佳。泡沫沥青发泡试验结果如表5。

泡沫沥青发泡试验结果表明，发泡性能满足规范的技术要求，由泡沫沥青发泡试验所确定泡沫沥青最佳发泡温度160℃±2℃，最佳发泡用水量2.5%。

(2)泡沫青冷再生混合料矿料级配

根据泡沫青冷再生混合料设计级配范围要求，并结合以往的工程经验，采用试配法确定泡沫青冷再生混合料级配组成。

泡沫青冷再生混合料级配组成为:RAP(4.75m~31.5mn):RAP(0~4.75mm):石屑(0~5mm)=37%:37%:26%。

(3)最大干密与最佳含水率

按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009之T0842)振动压实法对泡沫青冷再生混合料进行试验，以确定其最大干密度和最佳含水率。外掺剂水泥的剂量为1.5%，泡沫沥青掺用量为3.0%。振动压实法试验结果为最大标准干密度2.276g/cm³，最佳的含水率为4.6%。

(4)确定混合料最佳的泡沫沥青使用量

采用马歇尔方法进行最佳的泡沫沥青使用量试验，分别选用1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%的泡沫沥青，外掺剂水泥的剂量为1.5%，按照《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)中规定，马歇尔法成型试件，并经标准养生4d，进行15℃干、湿劈裂强度试验检测，试验检测结果如表6。

据试验检测结果，并结合以往的工程经验，综合确定最佳泡沫沥青用量为2.7%，同时为便于实际施工控制，给出最佳泡沫沥青用量范围为2.7%±0.1%。

(5)泡沫沥青混合料的性能检验

为检验泡沫沥青混合料水稳定性，按最佳的泡沫沥青用量用马歇尔法成型试件，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)规定的冻融劈裂试验方法，进行冻融劈裂强度测试。测试结果为非冻融试件劈裂强度为0.61Pa，冻融的试件劈裂强度为0.46Pa，冻融劈裂强度比75.4%。冻融劈裂试验试验结果表明，泡沫沥青冷再生混合料在最佳泡沫沥青用量下，水稳定性满足规范的技术要求。

(6)泡沫沥青冷再生混合料目标配合比设计结论

本工程泡沫沥青冷再生混合料目标配合比设计结果如表7。

泡沫沥青冷再生的施工关键技术

泡沫沥青冷再生的施工关键技术是控制好混合料级配、水泥用量、拌和均匀程度和碾压的压实度等。

泡沫沥青冷再生混合料的拌合

利用维特根KMA220厂拌泡沫沥青冷再生设备进行再生混合料的拌和。按配合比设定的比例上料各组成材料。在RAP入口安装滤筛筛除超粒径颗粒。沥青罐和水罐与KMA220相接，沥青发泡过程中应使沥青加热温度符合规范技术要求。泡沫沥青混合料的拌合要使含水量和级配、沥青分布均匀。

为充分发挥机械外力挤压揉搓作用，通过专门设计的废旧沥青混合料活化再生装备，在液压马达的驱动下，转子体上衬板及下村板的表面为右螺旋式排料槽，转子体上衬板采用宽式螺旋排料槽，下衬板采用窄式螺旋排料槽，定锥上衬板和下村板表面均布有左螺旋排料槽，这就使得在转子转动时，定子锥体与转子体形成了相对动。在其相互作用下产生相互剪切、摩擦，搓动，加剧了废旧沥青混合料之间的相互挤压、揉搓和磨剥，同时使得较大的废旧沥青混合料团块破碎并实现废旧沥青混合料与活化再生材料的均匀混合。确保活化再生后的混合料与粘结料、新集料、添加剂等能达到充分均匀的混容，最终满足路用性能要求的冷态循环沥青混合料。

泡沫沥青冷再生混合料的碾压

泡沫沥青冷再生混合料集料之间的润滑不是靠沥青，主要靠添加水分来实现，因而混合料摊铺、碾压过程的和易性较差，要求更大的压实功。碾压需配备足够多的大吨位的压路机，并不按常规初压、复压、终压步骤碾压。 

①初压采用大吨位单钢轮压路机，初压速度为1.5~3km/h，先静后振，用低频高幅强振，压实2遍，每次错1/3轮;

②采用双钢轮振动压路机，低频高幅低速，开启洒水功能，复压速度为2~4km/h，压实2遍，每次错1/3轮;

③采用双钢轮振动压路机，高频低幅低速，开启洒水功能，复压速度为2~4km/h，压实2遍，每次错1/3轮;

④胶轮压路机进行稳压，根据不同材料实际情况确定是否洒水，终压速度宜为2~4km/h，压实2遍;

⑤在碾压过程中要防止出现欠振和过振现象，并根据实际工况及时合理调整碾压遍数;碾压时遵循施工操作规程，由外到内，从低到高顺序碾压，禁止压路机急刹车或调头。

⑥泡沫沥青冷再生混合料碾压完成且检测合格后，应进行养生，养生时间不少于7d。

泡沫沥青冷再生质量控制

泡沫沥青冷再生施工的现场质量控制如表8。

结语

通过天津外高速公路先导段泡沫沥青冷再生施工关键技术研究表明，具有以下特点:

(1)本工程选用基质沥青的最佳发泡效果为:膨胀率20倍，半衰期16s，相应的最佳发泡条件为:温度160℃±2℃，发泡用水量为2.5%。

(2)泡沫沥青膨胀率和半衰期是对立的统一，膨胀率高，随拌着半衰期低;而半衰期高，则随拌着膨胀率低。

(3)在泡沫沥青混合料的配合比设计中，需要对用水量和最佳的泡沫沥青用量进行优化。

(4)泡沫沥青混合料的空隙率大，对水分非常敏感，因此混合料对抗水损害的能力较差。

(5)泡沫沥青厂拌冷再生混合料的拌和采用连续式拌和设备，连续式拌和设备具备水泥和外加水的添加系统。

(6)泡沫沥青冷再生混合料宜随拌随用，储存时间不宜超过6h。

(7)集料之间的润滑不是靠沥青，主要靠添加水分来实现，因而混合料摊铺、碾压过程的和易性较差，要求更大的压实功。 

(8)对原有旧沥青路面铣刨废料的回收利用，节约资源，降低成本，经济和社会效益和节能环保示范效益显著。