公路泡沫沥青（精选九篇）
公路泡沫沥青 篇1
1.1 翻修
挖除路面的结构层, 然后重新注入材料修筑的方法定义为翻修。这种方法的缺点有:成本高, 工程量大, 工期时间又长;不能合理、充分的利用材料, 造成资源浪费, 还带来环境污染。
1.2 补强
补强即在原有路面上修筑新的结构层。这种方法的缺点有:不能从根本上加强路结构的承载力和解决原有危险问题;路面结构趋于不合理化, 伴随附属设施的改建。
2 泡沫沥青的产生原理及其特点
2.1 泡沫沥青的产生原理
在沥青的温度约为180℃时, 注入约为沥青质量1%至2%的冷水以及少量的压缩空气, 水会瞬间蒸发, 从而使沥青产生泡沫, 体积变为原来的15至20倍, 我们将此时的沥青命名为泡沫沥青 (见图一) 。
此时的沥青表面活性进一步增强, 但是其粘度有明显的下降。总体来讲, 泡沫沥青对搅拌状态下的细集料有极好的裹覆性, 就形成了高粘度的沥青胶浆。沥青胶浆在压实作用下, 与粗集料粘连集结形成强度, 这就增加了混合料的粘聚性[1]。
2.2 泡沫沥青的优势
经过对泡沫沥青的研究使用, 发现其优点颇多:制造成本较低;提高了沥青的裹覆性能;适用范围广泛;可储存时期较长 (可达一个月, 不影响其他性能) ;对全厚式技术进行更好的稳定处理;具有较好的结构承载力、抗车辙以及抗疲劳性能;具有更好的柔性等。
3 就地冷再生技术
3.1 施工原理
就地冷再生技术是利用一次性粉碎法, 将公路路面原有的混合材料就地处理, 再与一定数量且符合标准的再生剂、水或者乳化沥青、水泥以及骨料混合, 使用冷再生机处理, 经过整形、碾压以及后期养生, 令路面达到规定的厚度, 并且符合技术要求的一种施工工艺 (见图二) 。
3.2 特点
就地冷再生技术经过实践, 我们可以总结出此项技术具有优点:成本低、效率高、污染少、干扰低;缺点:混合料配比设计的经验不够纯熟;质量得不到很好的保证;气候要求比较高;路面水稳定性较差[2]。
4 施工工艺
4.1 旧路取样
为了提供准确度高的、有代表性的试验样品, 并且保证最佳含水量以及最大干密度, 应采用再生机对道路进行取样处理。在取样过程中, 对于不同再生深度的路段应采取分别取样, 并且要确保取样槽规范 (不小于2m) 以及所需深度符合要求, 以此来避免误差。
4.2 试样分析
依据《公路工程集料试验规程》, 在取样后需对其进行塑性指数试验, 从而来决定在修护中是否需要再添加水泥或者石灰, 如果需要, 还要给出水泥或者石灰所需量的大概值。
4.3 级配设计
在级配要求中, 首先要去确定取样中细集料含量范围, 再看是否适合用泡沫沥青稳定, 继而确定交通道路类型。在完成以上工作后, 根据级配的不同, 我们来敲定所需材料比例, 从而形成满足级配要求的泡沫沥青混合料级配设计。
4.4 确定拌和用水量
在泡沫沥青混合料经受拌和与压实时, 我们需加入适量的水来确保两者的效果。关于用水量的确定, 可以按照经验公式, 在测定出集料的含水量和再生集料的含水量后, 得出拌和用水量。
4.5 确定泡沫沥青用量
旧料、水泥或者石灰以及需要添加的集料按照先前确定的级配设计在室温为25℃左右 (恒定) 时倒入拌和机器, 并在低速档下拌和均匀。然后, 缓慢注入所需的用水量, 同时调至高速档, 并且在拌和时加入适量的泡沫沥青。在形成标准马歇尔标准试件后, 再经养生、脱模、干湿养生备用。重复以上步骤, 只是改变泡沫沥青的加入量, 从而得到几组试件。所得试件再依次进行干湿间接抗拉强度试验。我们应该选择干湿间接抗拉强度最大时所需泡沫沥青的用量作为适用范围[3]。
4.6 现场施工
1) 撒布集料和水泥或者石灰。在旧路上均匀撒布所需集料和水泥 (或者石灰) , 其用量根据已确定的级配设计来执行。
2) 再生施工。再生施工中, 要使沥青温度略高于5至10℃, 并保证以上过程中的所需料的用量, 控制拌和速度等。
3) 压实。利用所给机器如压路机等按照正常压实步骤:静压、整平、振压、静压、终压进行, 使道路达到标准要求。
5 结论
经过对比分析传统的公路养护方法与泡沫沥青就地冷再生技术, 后者的优点突出———既经济又环保, 这对提倡可持续发展的中国有着重要意义, 我国应加强研究此项技术, 从而获得更大的社会效益。
参考文献
[1]谈俊卿.泡沫沥青就地冷再生技术在公路养护工程中的应用[J].养护天地, 2011.
[2]张旭.就地冷再生技术在公路养护工程中的应用[J].科技信息, 2011.
公路泡沫沥青 篇2
泡沫沥青冷再生技术在安新高速公路养护维修中的应用
随着经济的快速发展,高速公路的`建设与养护任务日益加重.石油是不可再生资料,过度的开采造成资枯竭.大量开采砂石材料易破坏生态环境.大量翻挖、铣刨的沥青路面旧料如果废弃易造成环境污染.节约自然资源,保护环境是我国的国策.从节约资源出发,将旧沥青路面再生充分加以利用是一项行之有效的措施.
作 者：李俊敏 作者单位：河南通安高速公路养护工程有限责任公司,河南鹤壁,458030 刊 名：科技信息 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(13) 分类号：U4 关键词：高速公路 泡沫沥青 冷再生 基层厂拌泡沫沥青再生技术的实际应用 篇3
【关键词】厂拌；泡沫沥青再生；技术方案
一、厂拌泡沫沥青再生材料组成比例和性能要求
1、所用材料和组成比例
旧路面材料70%；石屑（0～3mm）：13.5%；寸子（15～26.5mm）：15%、水泥（普通硅酸盐水泥）：1.5%；泡沫沥青：2.5%。泡沫沥青是用沥青（AH-70）加热到155℃-165℃，2.0-2.5%的发泡用水，膨胀率：≥12倍；半衰期：≥10秒
2、材料要求
1）沥青（AH-70），应符合JTG F40-2004（《公路沥青路面施工技术规范》）中对AH-70沥青的规定，即：
2）石屑和碎石。石屑和碎石应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有颗粒级配，并符合以下要求。
石屑材料的性能要求
3）水泥，水泥应符合“GB175-1999（国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》）”中对关于“普通硅酸盐水泥的技术要求”的规定。
4）泡沫沥青再生基层混合料最终级配要求
5）泡沫沥青再生基层最终性能要求
按照上述材料组成比例要求，在试验室进行标准击实、制作无侧限抗压强度试件和马歇尔试件等试验，最终性能要求。
二、厂拌泡沫沥青再生施工要求
1、施工设备及要求
1）、厂拌设备
KMA200厂拌设备1台，满足以下要求：a、具有与测重传感器和数据显示仪相连的全电脑控制系统，可以连续监控沥青、添加材料、发泡水及拌和水的用量。b、厂拌设备上应当配有试验喷嘴，可以用来保证沥青流量稳定，并可检测沥青的发泡倍数和半衰期，喷嘴必须能自动清洗。c、厂拌设备的连续生产能力不低于150t/h。
2）、沥青罐车。沥青罐车的容量应不低于20吨，沥青罐车应采取保温措施，罐车后部的出油阀出油顺畅，能够放干罐车内的沥青。3）、摊铺和压实设备。摊铺机要求采用带振动的，符合摊铺宽度和厚度要求的性能良好的摊铺设备1-2台。单钢轮振动压路机2台（18T以上）；双钢轮振动压路机1台（11T以上）；胶轮压路机1台（22T以上）。
2、施工前准备工作
1）、再生料摊铺前，必须清扫干净铣刨后的路槽，并用树林灭火器吹干净。2）、当气温低于10℃时不宜进行再生作业，在雾天或雨天不应进行再生作业。3）、沥青和水泥。a、沥青应提前加热，保证在生产时温度能达到155～165℃， 准备好中间补充沥青的罐车1台，以保证沥青温度和沥青用量，以不影响生产。b、水泥罐储存量在20T以上，作业前检查好水泥用量，以保证正常生产。3）、新添加材料的拌和，因为再生机只有两个料斗，新添加料按生产前确定的参配比例事前拌和均匀。堆放的石屑应当进行覆盖，避免被雨水淋湿或浸泡。4）检查厂拌再生机，再生机的电脑控制系统是否正常，通过试验喷嘴来检查沥青发泡效果。膨胀率应不低于12倍，半衰期不低于10s（秒）。
3、施工过程质量控制
1）、再生料的拌和
再生料在生产过程中，检查再生机沥青用量和发泡效果是否符合生产配合比要求。要经常检查拌和出来的料是否有拉丝、结团现象，一旦发现应立即停止生产，查明原因。控制好拌和用水量，用水量应当是最佳用水量+0.5%。通过再生机上能够标定沥青用量的控制器来检查沥青流量和沥青的均匀喷洒，通过试验喷嘴来检查沥青发泡效果。2）、再生料的装载。由于成品料有黏附性，成品料是通过输送皮带运至卡车，因此成品料的细集料容易黏附在皮带上，同时料在离开皮带时，粗料惯性大，从而使粗集料抛出较远，这样造成在卡车的一端粗集料相对集中，容易产生离析。因此应当将成品料先输送到地上，然后用装载机进行翻拌后再装入运输卡车。或者先输送到储料仓，再输送到运输车上。3）、再生料的摊铺。摊铺机应根据摊铺宽度和厚度事前调整好，两侧应走钢丝绳。不能用传感器按老路面两侧摊铺，因为老路面已产生形变，不能保证平整度。摊铺速度应根据拌和机的生产量等机械配套情况来控制，做到缓慢、均匀、不间断的摊铺。4）、再生层的压实。再生料摊铺后应当及时碾压，碾压方式可根据试验路段确定压实工艺，一般采用：双钢轮静压1遍——单钢轮振动（低频高幅）3～4遍——双钢轮振动（高频低幅）2～3遍——胶轮3～4遍。胶轮在最后终压时，如表面干燥则适当洒水，洒水量严格控制。5）、养生和交通管制。泡沫沥青再生基层与稳定土基层不一样，不需要进行洒水养生，泡沫沥青基层怕水侵害。再生基层完成后应让其自然风干，然后喷洒封层油。如遇上下雨，应在下雨前喷洒封层油。但应进行交通管制，待7天后才可开放交通。
三、质量检验评定标准
1、实测项目
2、外观鉴定
1）、表面平整密实、无坑洼、无明显离析。不符合要求时，每处减1～2分。2）、施工缝平整、稳定。不符合要求时，每处减1～2分。
3、再生层成型情况检测。泡沫沥青再生层完工7天后必须能取出完整的钻件，如果取不出完整钻件，则应找出不合格界限，进行返工处理。对取芯合格的路段，进行弯沉测试，弯沉值代表值≤60。
四、结语
本工程通过对厂拌泡沫沥青再生的材料组成比例和性能要求方面的严格控制、施工工艺过程的严格把关、质量检验方面的严格监管，全面达到了工程设计要求。全长6.33公里的S336线省道（启东段）厂拌泡沫沥青再生大中修工程于2015年9月30日交付通车使用以来运营良好，路面密实平整，取得了良好的经济和社会效益。
参考文献
[1]DB 41/T 964-2014-公路沥青路面泡沫沥青冷再生技术规范
公路泡沫沥青 篇4
泡沫沥青冷再生施工技术是将一定的常温水注入热沥青, 使其发生膨胀, 从而形成大量的沥青泡沫, 并且在很短的时间内让沥青泡沫产生破裂。当沥青泡沫与集料表面发生接触时, 会均匀的分散在沥青表面上, 从而形成黏附有大量沥青的细料填缝料[1]。因此, 与传统的沥青相比, 泡沫沥青混合料具有储存时间长、抗剪强度高等优点。
2 工程概况
某公路改扩建工程全长130km, 面层部分的施工采用沥青混合料。下面层为12cm的ATB-30 结构, 中上面层均采用SBS改性沥青, 中间层为6cm的AC-20 结构, 上面层为4cm的SMA-13 结构。在该公路互通匝道处, 采用了泡面沥青混合料取代原有的下面层, 其厚度控制在15cm。
3 泡沫沥青混合料配合比设计
3.1 沥青发泡特性试验
对于选用的沥青, 在不同的温度和用水量的条件下进行发泡试验, 并测定泡沫沥青的膨胀率和半衰期[2]。根据设计要求, 泡沫沥青的膨胀率应控制在10%以内, 半衰期应控制在8s以上。通过这两个指标所确定的沥青发泡的最佳温度为160℃, 最佳用水量为2%。
3.2 配合比设计
表1 所示为本工程所确定的泡沫沥青再生料级配。通过重型击实试验, 所确定的最佳含水量为5.9%, 最大干密度为2.53g/cm3。
4 泡沫沥青的施工技术
4.1 泡沫沥青再生结构层的施工
1) 总体施工方案。在本工程中进行泡沫沥青再生混合料的施工采用的是集中拌和的方式, 拌和机械设备为KMA厂拌设备。泡沫沥青再生混合料充分拌和均匀之后即可采用自卸汽车将其运到施工现场。在施工现场采用2 台摊铺机采用半幅全宽铺筑的方式。
2) 施工前准备工作。 (1) 在施工前, 应根据交通导行方案进行交通的封闭。 (2) 对下承层表面进行清理, 将其上的石块、垃圾以及杂物等全部清除干净, 并将其上的积水清除干净。按照设计的深度进行旧路面的衔刨, 一般情况下衔刨的速度应控制在6~7m/min之间。衔刨处理完成后, 应将所有松动的材料清除干净。对于原路面进行弯沉的测试, 并根据测试结果对破损基层进行处理。 (3) 对下承层的标高进行测试, 并采用粉笔标示出导向线的位置。在摊铺段的外侧沿着边线定位边桩, 一般每间隔10m设置一点以对路面的高程和横坡度进行控制。
4.2 再生混合料的拌和
1) 热沥青供应。采用沥青储存罐进行沥青的存储, 储存罐应满足保温性能的要求, 并采用沥青罐车进行热沥青的运输[3]。沥青的装车温度应控制在160~170℃之间。现场的沥青温度应控制在150℃以上。
2) 水的供应。再生混合料的拌和应确保有连续稳定的水资源供应, 一般情况下每小时水的供应量应控制在6t。本工程采用水车的水泵进行水的供应。
3) 水泥供应。水泥的供应应满足连续拌和施工的需要。根据每日水泥的消耗量以及时补充水泥。在拌和施工过程中可以进行水泥的添加, 一般情况下, 为了确保施工的连续性, 水泥罐内水泥的剩余数量应控制在1/3 以上。
4.3 混合料的厂拌
在本工程中进行泡沫沥青再生混合料的拌和施工采用的是KMA200 厂拌设备。在厂拌设备中装入各种原材料, 在拌和施工中应根据设计配合比通过控制系统对原材料添加比例的控制。对于再生混合料中的超粒径颗粒应采用一定尺寸的过滤筛进行去除, 这样可以有效地确保再生混合料的施工质量。在拌和施工之前, 应先将沥青罐车和水车与厂拌设备连接在一起, 这样即可及时供应泡沫沥青。在沥青发泡之前, 应先对沥青罐车内的沥青温度进行检查。当沥青温度满足要求方可在拌和施工中使用, 对于不满足要求的沥青不可以使用。为了对沥青的发泡效果进行检查, 可以通过厂拌设备上的试验喷嘴进行试验检查。
4.4 混合料的运输
1) 在本工程中进行再生泡沫沥青混合料的运输采用的是自卸汽车。自卸汽车内应满足干净的要求, 对于车厢内部、底部等部位均应进行清理。
2) 为了确保摊铺机连续摊铺施工的要求, 应根据拌和能力和摊铺能力以确保自卸汽车的数量。
3) 当混合料运到施工现场后, 应分两次进行卸料。第一次卸料斗起升高度控制在总高度的一半。第二次将随着摊铺机的前进和进行混合料的摊铺, 配合摊铺机逐级起升料斗进行卸料。
4) 在混合料的运输过程中, 应在自卸汽车上覆盖一层篷布, 并做好固定。
4.5 摊铺施工
1) 在本工程中进行泡沫沥青再生混合料的摊铺施工采用一般的摊铺机即可。不过在施工之前并不需要对熨平板进行加热。
2) 在摊铺施工中, 应采用钢丝引导的方式进行高程的控制, 这样, 可以有效地确保路面的厚度和平整度。
3) 混合料的摊铺施工应保持均匀缓慢的速度, 其中, 重点需要考虑的因素包括拌和产量、摊铺宽度以及厚度等。
4) 在泡沫沥青混合料的摊铺施工中, 应使混合料在布料槽中的高度保持在中轴以上。
5) 在遇到下雨的天气时, 不得进行摊铺施工, 同时在气温低于10℃以下的情况时, 也同样不得进行摊铺施工。
4.6 碾压
在碾压施工过程中, 应根据施工的具体情况来对压实遍数进行适当的调整, 以避免混合料表面出现过振的问题[4]。在胶轮压实过程中, 应结合混合料含水量来确定合适的压实遍数。碾压施工应按照从低侧向高侧、从外侧向内侧的顺序进行。在压路机进行起步和刹车操作时, 不得突然进行, 动作应缓慢。在初压阶段进行施工, 应将速度控制在1.5~3km/h之间, 在复压和终压阶段, 则应将速度控制在2~4km/h之间。
4.7 养生
当泡沫沥青再生混合料碾压施工完成之后, 应对其压实度进行检测, 满足要求之后方可进行自然养生处理。一般情况下, 混合料的养生时间应控制在7d以上。当再生层的含水量在2%以下时, 或者再生层可以取出完整的芯样时, 可以提前结束混合料的养生。养生结束之后即可进行上覆沥青的铺筑施工。在上覆沥青层的铺筑施工之前, 应先喷洒适量的黏层油, 以提高两层之间的黏结效果。
5 结语
泡沫沥青冷再生施工技术有储存时间长、抗剪强度高等优势, 其通过处理后形成黏附有大量沥青的细料填缝料。本工程实施效果表明, 泡沫沥青混合料具泡沫冷再生技术施工速度快、能源消耗少、工程造价低、环境污染小等优势, 可在同类型公路施工中推广应用。
参考文献
[1]曾华瑞.厂拌泡沫沥青冷再生施工特点及施工质量控制[J].江西建材, 2011 (2) :241-243.
[2]李现平.泡沫沥青冷再生施工技术在高速公路改扩建中的应用[J]交通标准化, 2014 (11) :54-56.
[3]刘皓琨.泡沫沥青冷再生施工技术探讨[J].中国公路, 2015 (13) :132-133.
泡沫沥青冷再生技术分析 篇5
道路的现场冷再生可以处治多种路面病害类型,可以防止路面翻挖、铣刨的沥青混合料废弃造成的环境污染和资源的极大浪费,节约了工程成本。从社会效益和环境效益上看,冷再生符合可持续发展的要求,是具有广阔发展前景的技术,这些年来得到了广泛关注。
1 泡沫沥青冷再生适用条件
泡沫沥青冷再生优于传统的加铺沥青混凝土层或重修这些维修养护方法,但各种再生方法各有优缺点,各有其适用的范围。根据ARRA提供的再生方法选用指南[1],发现深车辙、荷载型裂缝(龟裂、纵向裂缝、路缘裂缝)、非荷载型裂缝(网裂、横向裂缝、反射裂缝)这些病害类型可以选择冷再生技术,对于一些表面类的病害类型(松散、泛油、磨光)和波浪、浅车辙,适用于热再生。
按表1确定冷再生添加剂的选择。
从表1我们可以看出当再生RAP料为ACⅠ和SMA时,我们可以采用泡沫沥青添加剂稳定再生RAP料。
2 泡沫沥青的原理
沥青发泡的原理如图1所示。当冷水滴(环境温度)与高温140 ℃沥青接触时,将发生以下反应:热沥青与冷水滴表面发生能量(热量)交换,这样水滴的温度升高,沥青的温度降低。当水滴加热至100 ℃,产生蒸汽,进一步降低了沥青的温度,导致体积膨胀。蒸汽泡在一定压力下压入沥青的连续相,从而形成泡沫沥青;随着融有大量蒸汽泡的沥青从喷嘴喷出,蒸汽膨胀,从而使略微变凉的沥青相处于薄膜状,并依靠薄膜的表面张力将气泡完全裹覆。
此时,在蒸汽膨胀过程中,沥青膜产生的表面张力与蒸汽压力相互抵抗,随着泡沫的膨胀,蒸汽压力逐渐减小,直到达到一种平衡状态,一般能够维持数秒的时间;发泡过程中产生的大量气泡以一种亚稳态的形式存在,泡沫容易破灭[7]。
随着沥青膜在常温下冷却和气泡中蒸汽的冷凝,沥青膜表面张力与蒸汽压力的平衡状态被打破,最终导致气泡破灭。
3 泡沫沥青混合料设计
3.1 泡沫沥青的发泡特性
目前,对于沥青的发泡效果,主要用膨胀率(发泡体积倍数)和半衰期两个指标加以评价。膨胀率是指沥青发泡膨胀时达到的最大体积与泡沫完全消失的体积之比。所测量的最大发泡体积要小于实际的最大值。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从最大体积缩小至该体积一般所用的时间。该指标实际上描述了沥青泡沫的稳定性,以s来记。半衰期长,说明泡沫不容易衰减,可以与集料有较长时间的接触与拌和,提高了泡沫沥青混合料的质量。
通过改变发泡温度和用水量,来研究膨胀率与半衰期的变化关系,找到最佳的发泡效果。发泡试验温度一般取150 ℃,160 ℃,170 ℃,用水量选择1%,2%,3%,4%。试验结果可以在以半衰期为横坐标,膨胀率为纵坐标的图上得到同一温度下不同用水量的发泡效果的三条曲线,取位于图中最上方的发泡曲线所对应的温度作为最佳发泡温度,然后在此曲线上找出膨胀率和半衰期都较高的位置,可得出这种沥青的最佳发泡温度和用水量。以中海36-1 90号沥青进行发泡试验为例[2],见图2。
3.2 RAP料的级配
对原铣刨料进行抽提试验,确定原铣刨料的油石比,进行筛分试验,确定RAP料的颗粒组成状况。RAP料的级配情况与铣刨速度关系密切,铣刨速度超过10 m/min时,RAP料级配偏粗,还容易产生超粒径材料。速度在6 m/min～8 m/min时,铣刨材料的级配差异性不大,材料的级配稳定。一般要求铣刨速度控制在6 m/min～8 m/min。
通常,0.075 mm通过率应不小于5%,基本控制在5%～20%之间。细料含量不足时,可以加入部分新石屑,以调整细料含量满足要求。另外,还要加入1%～1.5%的细度较大的425号普通硅酸盐水泥或石灰石矿粉,以促进混合料中泡沫沥青的分散并提高混合料的早期强度。
适当增加材料的粗集料的含量可以增强材料的稳定性,同时改善再生层的抗车辙能力,增强材料的抗压强度。设计的级配组成应该满足Wirtgen推荐的泡沫沥青稳定材料级配范围,如图3所示。
3.3 拌和与击实用水量
采用Wirtgen公司提供的经验公式确定拌和用水量。
Wadd=Womc-Wmoist-Wreduce (1)
Mwater=Wadd/10×(Msample+Mcenent) (2)
其中,Wadd为需要加入集料中的含水量,%;Womc为最佳含水量,%;Wmoist为集料含水量,%;Wreduce为水分散失量,其值取0.3×Womc-0.6,%;Mwater为需加入水的质量,g;Msample为集料的干质量,g;Mcenent为需加入水泥的质量,g。Womc可以通过击实试验获得,同时得到最大干密度。
3.4 最佳泡沫沥青用量
3.4.1 马歇尔试件的制备与养生
首先,制备马歇尔试件。对每种级配分别选择5种泡沫沥青用量:1%,2%,2.5%,3%,3.5%。在室温25 ℃左右将料倒入拌和筒,采用低速挡拌和均匀,然后缓慢注入所需的最佳用水量,水温在25 ℃左右,接着变换搅拌机至高速挡,拌和同时喷洒泡沫沥青。喷洒结束继续拌和约30 s,再将泡沫沥青混合料移至一密闭容器中存放,成型马歇尔标准试件(每面击实75次)。将刚制备的泡沫沥青混合料称量,装模。一个试件所需混合料质量,可通过试打来确定。泡沫沥青混合料试件孔隙率较普通沥青混合料大,需料较少,一般用量为1 100 g左右。
然后,对按照规范要求拌和并制成的标准马歇尔试件养生,试件击实后在室温下养生24 h后脱模,再置于40 ℃的通风烘箱中进一步养生72 h,以确保混合料中不含水分。湿试件则还需在24 ℃～26 ℃下浸水24 h。
3.4.2 最佳泡沫沥青用量确定
对不同泡沫沥青用量的试件测试其干间接抗拉强度(干ITS),湿间接抗拉强度(湿ITS)。对试验结果进行分析,绘制以沥青用量为横坐标,干(或湿)ITS为纵坐标的坐标图,选择湿ITS最大值对应的沥青用量作为设计值,同时根据实验结果范围泡沫沥青用量范围内残留ITS(湿与干试件ITS比值)大于0.70,可以满足抗水损坏的要求[3]。
4 施工工艺
4.1 破碎及整形
如果路面损坏严重且变形较大时,应先进行破碎和整形。这一工序能够恢复路面形状便于后续的再生施工。破碎后,由平地机和压路机完成整形。
4.2 撒布水泥
将1%～1.5%的水泥撒布在预先破碎并整形后的路面上。
4.3 拌和与摊铺
泡沫沥青就地再生施工的拌和过程是通过一套再生机组完成的,包括再生机、沥青罐车和水车。拌和好后进入到WR4200带振动、夯实功能的熨平板进行摊铺,形成一条新的行车道。3个喷洒系统(泡沫沥青、水泥稀浆和水)都由WR4200冷再生机机载的微处理器控制、调节,因此能确保根据相应的行进速度,进入搅拌锅内的喷洒量与再生混合料的设计保持一致。
4.4 压实
再生后的基层材料的压实是决定维修路面未来性能的重要因素之一。压实效果差容易导致早期车辙。而且,再生料得不到适当的压实,除了强度达不到要求外,差的压实度增加了透水性,所以将加速水损害、泡沫沥青的老化,就不可避免的引起早期损害。可以根据再生层的级配组成的粗细和层厚去定压路机的形式[4]。
4.5 加铺上覆层
完工的再生层必须加铺上覆层,有以下方案可以选择:
1)石屑封层。
2)摊铺沥青混合料。
3)稀浆封层。
4)砂封层。
5 结语
再生混合料的组成设计主要是确定泡沫沥青的发泡温度和发泡用水量,混合料级配,泡沫沥青混合料拌和用水量,泡沫沥青用量。这需要综合考虑旧料性质,混合料性能后加以确定。沥青路面现场冷再生施工方法采用机械一体化施工,是一种非常适宜的道路维修改造方式,应该在沥青路面大中修工程中,尤其是缺乏砂石材料的平原地区推广应用。对于节约投资和保护环境具有重要的意义。同时,泡沫沥青冷再生技术可以很有效的使我国路面结构由半刚性结构变为半柔性结构,解决我国路面结构基层刚度过大引起的损害问题。
参考文献
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浅谈泡沫沥青冷再生技术 篇6
1 泡沫沥青技术的原理
冷水滴接触到高温沥青时, 会有一系列的连锁反应发生, 有热量交换出现于热沥青与小水滴的表面, 加热水滴到100 摄氏度, 冷却沥青;因为蒸汽潜热小于沥青传递的热量, 体积发生膨胀, 进而导致蒸汽产生。在压力作用下, 沥青的连续相被膨胀腔里的蒸汽泡所压入; 在喷嘴中喷出融有的大量蒸汽泡的沥青, 压缩蒸汽发生膨胀, 导致沥青形成薄膜状, 在薄膜的张力之下, 完全裹覆气泡。在膨胀中, 蒸汽压力被沥青膜产生的表面张力所抵抗, 达到平衡。因为沥青和水的导热性较低, 能够维持几秒的平衡状态; 在发泡的过程中, 会逐渐破灭掉这些气泡。
2 泡沫沥青冷再生基层材料
2. 1 基质沥青
基质沥青是泡沫沥青冷再生技术应用的一个基础, 要严格依据相关的技术规范来科学选择材料。拌和混合料的质量会直接受到基质沥青发泡特性的影响, 因此, 需要严格控制基质沥青的发泡性能, 膨胀比需要在10 秒以上, 半衰期则需要在8 秒以上。
2. 2 水泥
在具体的水泥稳定碎石路面基层施工中, 有较多的选择, 如普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等, 都是不错的选择, 如果在外界因素影响下, 水泥出现了变质问题, 就禁止使用到施工中。采用的水泥强度等级需要在32. 5 以上, 水泥各个龄期强度、安定性等需要与相应指标要求所符合; 水泥初凝时间和终凝时间分别控制在3小时和6 小时以上。如果将散装水泥应用到施工中, 在进场入罐时, 需要对其出炉天数充分了解。要放置7 天刚出炉的水泥之后, 安定性符合相关要求, 方可以在施工中应用。
2. 3 新碎石材料
在对新碎石材料的规格进行确定时, 需要将RAP筛分结果给充分纳入考虑范围, 对于新碎石材料, 需要将其干燥和清洁的状态保持下去, 并且保证其与相应技术规范要求所符合。
2. 4 RAP
在施工过程中, 可以将公路原来沥青面层的铣刨料给应用过来, 保证铣刨料有统一的粒径规格, 禁止有大的团块存在。铣刨料要有稳定的性能, 并且借助于配比成型的泡沫沥青试件, 来对其性能进行验证, 保证与相应要求所符合。
3 泡沫沥青冷再生配合比设计要求
一般情况下, 可以将其划分为三个方面的内容, 分别是原材料、配合比设计与配合比检验。
3. 1 原材料分析
借助于随机取样方式来抽提铣刨料, 将铣刨料级配与沥青含量给求出来, 借助于一系列的实验, 对最大干密度以及最佳含水量等科学确定。
3. 2 合理确定泡沫沥青设计用量
混合料中所有流体含量的最佳标准为90% , 将5 个差异化的泡沫沥青用量给选取过来, 借助于最佳流体含量标准来对掺水量进行计算和确定, 并且对泡沫沥青用量存在差异的再生混合料进行拌制, 将常规马歇尔击实试验给开展下去, 借助于试验结果, 对泡沫沥青设计用量科学确定。如果所有的试验结果与相应的技术标准都不符合, 那么就需要结合具体情况, 掺加水泥或者对水泥掺量进行增加, 并且再次开展试验。
3. 3 验证试验
依据确定的各种材料掺加量, 试件成型之后, 来开展一系列的性能试验, 如高温抗变形能力、低温抗裂性、抗疲劳能力、抗水损害等, 以便对再生混合料和路用性能有效的评价。
4 施工工艺
4. 1 准备
为了促使下承层和冷再生基层混合料的黏结性能得到增强, 在对冷再生基层混合料进行摊铺之前, 需要仔细的清理下承层表面, 并且撒适当的水来湿润。
4. 2 拌和
对泡沫沥青生产设备计量装置的精确性有较高要求, 按照最佳发泡温度加减10 摄氏度的范围来控制基质沥青温度; 对泡沫沥青性能定时检测, 其中, 膨胀比与半衰期是非常重要的内容; 一般情况下, 筛分板不需要设置于冷厂拌的拌合楼中, 因此, 就可以借助于冷料仓的进料速度来控制RAP和新鲜集料的用量。在对其级配进行控制时, 需要取样于冷料输送带上的混合料, 对其级配科学分析。在拌合楼中, 需要有装置能够精确计量泡沫沥青和水泥。
4. 3 摊铺、通风和碾压
在冷再生混合摊铺中, 可以将传统摊铺机给运用过来, 对混合料中的水分严格控制, 以便避免有撕裂或者脱空等问题出现于熨平板下的混合料中, 不需要预热熨平板, 否混合料在较短的时间内散发掉过多的水分, 混合料的和易性受到较大影响。为了促使路面质量得到提高, 路面离析得到减少, 摊铺的连续性和稳定性需要保证。在对泡沫沥青混合料摊铺机的摊铺速度进行控制时, 需要将拌合楼的产量、施工机械配套以及摊铺厚度等诸多因素给综合纳入考虑范围, 按照每分钟1 - 3 米的标准来适当调整摊铺宽度, 要持续摊铺, 且保证其均匀性。一般情况下, 厂拌冷再生混合料每层摊铺厚度需要控制在150 毫米以内, 如果多层铺筑, 那么上一层摊铺完成之后, 需要经过2 - 5 天时间的养生后方可以开展。借助于钢轮压路机和轮胎压路机来压实厂拌冷再生混合料, 借助于11 吨左右的双钢轮压路机进行两遍的静压, 然后由10 吨以上的双钢轮采用高频低幅的方式进行两遍振动碾压; 在复压方面, 则是借助于大吨位的单钢轮压路机来碾压, 在确定碾压次数时, 需要将混合料性能、压实厚度、压路机类型等因素给充分纳入考虑范围, 一般情况下, 需要进行四遍碾压, 然后借助于双钢轮采取高频低幅的方式来进行两遍振动碾压。终压方面, 则采用轮胎压路机碾压, 需要10 遍左右。在施工过程中, 不能够过量碾压, 否则就可能会上浮泡沫沥青再生料中的细料, 导致软弱夹层出现, 对路面的使用性能造成较大的影响。
在压路机碾压的过程中, 为了避免冷再生混合料遭到黏结, 可以将少量的水雾给喷洒过来。一般情况下, 厂拌冷再生混合料比较的蓬松, 那么为了促使压实厚度得到保证, 就需要对松铺厚度适当的加大。压实效果会直接受到混合料中含水量的影响, 水分含量比较合适的话, 集料能够得到润滑, 压实效果得到保证。但是水分过多的话, 会降低混合料密度, 并且在结构层中会滞留较长时间的水分, 延长了混合料的养生期。
4. 4 养生
在下面层铺筑之前, 需要开展一段时间的冷再生沥青基层养生, 以便有效散失掉混合料中的水分。气候条件比较不错的话, 开展2 - 5 天的养生即可; 在这个过程中, 需要对路面含水量及时检测, 如果路面含水量比2% 要低, 那么就可以对上面的结构层进行铺筑; 在养生过程中, 需要对交通进行封闭, 如果有松散问题出现于冷再生混合料中, 那么可以将乳化沥青喷洒于表面, 有效解决这个问题。
5 结语
综上所述, 通过泡沫沥青技术的应用, 促进了公路建设的创新; 其对传统道路维修模式进行了改革, 降低了工程造价, 也不会对环境造成较大的危害; 在道路长期使用过程中, 必然会出现大量的道路废旧材料, 产生了十分严重的环境污染问题, 而泡沫沥青冷再生技术因为能够有效利用废旧材料, 节能环保性更高, 将会被广泛应用到日后的道路建设中。
摘要：在我国公路建设中, 非常重要的一项任务是高速公路养护维修, 特别是现阶段公路使用年限的延长, 大部分都需要开展维修养护和改造。而泡沫沥青冷再生技术, 则将旧沥青混凝土给充分利用了起来, 具有较高的经济性和环保性, 且半刚性基层能够提高行车舒适性。本文简要分析了泡沫沥青冷再生技术, 希望能够提供一些有价值的参考意见。
关键词：泡沫沥青,冷再生,施工技术
参考文献
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泡沫沥青冷再生工艺及路面性能评价 篇7
当前节能减排和废物回收利用已成为大家的共识, 世界各国都严格限制了固体粉尘、有害气体及温室气体等排放, 以更好的保护生态环境。在道路工程建设中, 能量消耗与环境污染大户是沥青混合料的生产。面对这种形势, 世界各国都纷纷投入了大量资金用于研究开发新技术, 以便更充分利用资源来发展沥青混合料产业, 泡沫沥青冷再生技术即为解决上述技术难题提供了有效的途径。泡沫沥青冷再生技术是利用沥青发泡技术将铣刨后沥青旧料重新稳定, 压实作用下形成具有一定路用性能的路面结构层。这项技术能够把原有的沥青路面材料再生使用, 且可以把其中的老化沥青重新激活, 使其重新具有利用价值, 同时降低了沥青混合料生产能耗, 减少有害气体以及粉尘的排放量, 不仅将对环境的污染降到了最低, 也有效改善了相关工作人员的工作环境。对于当前大规模实施的路网升级改造和公路改扩建工程具有十分重要经济效益和节能环保社会效益。
1 泡沫沥青冷再生的配合比设计
1.1 材料的选择
1.1.1稳定剂
通常来讲最常用的稳定剂就是水泥, 其应用甚至超过了其它稳定剂的总量。究其原因有三方面:一是水泥取材方便, 不受地域限制, 各个地区都能够容易的得到水泥;二是水泥稳定土作为半刚性基层, 已经在我国得到广泛认可。现阶段关于水泥稳定土方面的规范、标准和检测方法等比较健全, 这也是很多地区采用水泥来作为修筑路面基层的原因。而基层若采用其他材料由于没有健全的规范标准等, 在我国的应用很少;三是水泥稳定施工工艺简单且相对成熟, 施工设备也比较普及。所以, 最终选定就地冷再生的稳定剂为水泥。
1.1.2 沥青
表1 采用CPC牌AH-90# 道路石油沥青, 技术指标见表1。
1.1.3 铣刨旧沥青路面材料 (RAP)
1RAP应分别回收, 分开堆放、不得混杂。
2回收和存放时不得混入基层废料、水泥混凝土废料、杂物、土等杂质。
3铣刨的RAP无结团成块现象, 无过多的超尺寸颗粒, 检测项目与质量要求见表2。
1.1.4 石屑
石屑选定乾县金色石料厂生产的0~4.75mm, 经检测各项技术性能指标符合设计及规范要求。
1.1.5 水
采用当地生产、生活用水。
1.2确定矿料配合比例
根据各矿料的筛分试验结果及冷再生级配范围要求, 确定各矿料的配合比例, 按拟定的最佳沥青用量, 经过反复试验、比较, 综合考虑各种技术因素, 最终提出矿料配合比例见表3。
1.3 沥青发泡试验
通过对90# 沥青进行不同温度, 不同用水量条件下的发泡试验以确定沥青最佳的发泡温度和发泡用水量。由试验结果可知:该沥青发泡特性良好, 满足泡沫沥青最低发泡标准, 即膨胀率大于10 倍, 半衰期大于10s;在150℃、160℃和170℃三种温度下发泡用水量为2~3%时能获得最佳的发泡效果;三种发泡温度相比, 160℃条件下能获得更好的发泡效果。因此最终确定此沥青的最佳发泡条件为:发泡温度160℃;发泡用水量2.0% 。
1.4 确定最佳含水率
泡沫沥青用量定为3%, 含水率分别以5.5%, 6.5%, 7.5%, 8.5%, 9.5%进行击实, 获得最大干密度与最佳含水量。
1.5 泡沫沥青用量的确定
按确定的掺配比例, 将各部分混合均匀, 在根据重型击实试验确定的最佳含水量的65%对应的水量加入到混合料中进行拌和, 然后分别加入五种泡沫沥青用量:1.4%、1.9%、2.4%、2.9%、3.4%, 与混合料进行拌和, 进行采用马歇尔试验, 拌和温度为60℃, 击实温度为60℃, 击实次数为两面各75 次。分别进行稳定度、干劈裂、湿劈裂强度试验。试验采用的不同沥青用量及马歇尔试验结果见表4。
通过干、湿劈裂强度及残留霹雳强度比三个指标综合比较, 可得2.4%泡沫沥青用量下再生效果比较理想。
2 泡沫沥青冷再生的施工工艺
厂拌冷再生工艺的施工机械为多台功能单一的再生设备, 主要包括压路机、路面摊铺机、运输厂拌设备、再生拌和机、破碎筛分机、路面铣刨机等, 冷再生作业需要这些设备的共同配合。该生产工艺的最大特点是可以保证再生混合料的生产质量, 再生拌合设备负责控制混合料级配、水泥用量以及拌和均匀程度等。
2.1 旧路面材料的回收与加工
路面再生的一个关键环节就是旧沥青路面的翻挖、铣刨, 该环节非常的耗时耗力。若是薄层路面, 翻挖时只需人工使用简单的工具即可, 但若是沥青面层的厚度超过了5cm, 就必须使用专门的设备对其进行刨削作业, 需要注意的是作业过程必须尽量避免扰动基层。使用前对RAP材料中大于26.5mm的铣刨料进行破碎;破碎后的铣刨料堆高不超过2m, 防止在铣刨料堆放和生产过程中发生结块成团现象, 并加强覆盖, 以控制含水量。
2.2 施工现场准备
1清扫干净上基层顶面的杂物, 现场整洁。2本段上基层、透层的各项检测指标已经报验合格。3复核检查导线点坐标, 复核水准点高程;恢复中线点, 用白灰标出摊铺导向线和两侧边线。4按照松铺系数1.3 计算虚铺厚度, 准确放样钢丝标高测量放样方案:采用钢丝引导的高程方式控制厚度和平整度, 摊铺过程中用插钎检查松铺厚度。
2.3 泡沫沥青冷再生的拌和
2.3.1沥青发泡
经试验确定沥青的最佳发泡条件为:发泡温度160℃, 发泡用水量2.0%。
2.3.2 维特根KMA厂拌
1利用维特根KMA220 泡沫沥青再生设备进行再生混合料的拌和。装入KMA220 的各组成材料按配合比设定的比例上料。RAP中的超粒径颗粒由一定尺寸的过滤筛筛除。沥青罐车和水车与KMA220 相接, 提供混合料所需的泡沫沥青。沥青发泡之前应检查罐车中的沥青温度是否符合要求。2拌合的泡沫沥青混合料应检查含水量、级配及沥青分布是否均匀。
2.4 泡沫沥青冷再生混合料的运输
1使用干净、有金属底板的自卸汽车运输泡沫沥青混合料, 并保证整个车身清扫干净。2应分三次进行车辆装料, 顺序依照靠车厢前部→车厢后部→车厢中部进行。3确保摊铺机能够连续均匀不间断地进行铺筑, 使拌和能力和摊铺能力小于车辆的运输能力。4当运料车靠近离摊铺机30cm左右时, 应空挡停车, 由摊铺机推动前进。5运料车卸料时需分两次进行, 第一次卸料斗起升高度为其总起升高度的一半, 第二次将随着摊铺机的不断前进和进行混合料摊铺, 配合摊铺机逐渐起升料斗进行卸料。6运输过程中应用蓬布覆盖并扣牢运料车辆, 以确保材料的水分不会在运输过程中流失。
2.5 沥青混合料的摊铺
1采用普通的摊铺机即可, 且熨平板不必预热。
2在正式施工前应做好各项准备工作, 首先对摊铺机的各项工作装置和调节机构进行检查, 然后针对检查结果展开对策, 若检查结果显示各项工作装置和调节机构都正常, 就可以开始施工;但若检查结果显示其存在故障, 必须及时采取应对措施进行修正, 确保其处于正常工作状态, 同时还应科学合理调整摊铺机的机构参数和运行参数。
3保证路面的厚度和提高基层的平整度, 沥青混合料再生基层用钢丝引导的高程控制。钢丝为扭绕式, 直径芏6mm, 钢丝拉力>800N, 每10m设一钢丝支架。
4摊铺机到位后, 首先将基准梁安装并调试好, 然后, 调整好熨平板仰角, 夯锤振幅、振频 (采用高频、低幅) , 确保摊铺的混合料具有足够的初始密度;在一切正常的情况下, 最好将熨平板的振频振幅调整到摊铺层的压实度达85%, 且以高频低幅为宜。
5应综合各方因素合理确定摊铺速度, 且做好连续匀速的摊铺;摊铺机作业速度即为摊铺机的运行参数, 因此合理确定作业速度是很有必要的, 它是提高摊铺机生产效率和摊铺质量的一个重要手段.作业速度过快或者过慢都不利于施工质量, 所以应在综合考虑KMA200 拌和设备的生产能力、车辆运输能力及其他施工条件的基础上, 以稳定的供料能力保证摊铺机以某一速度连续作业。一般摊铺速度控制为2m/min, 且速度转换要缓慢。
6泡沫沥青混合料的摊铺应确保连续匀速的摊铺, 同时使混合料在布料槽中的高度, 保持在中轴以上。
7再生层松铺系数设置为1.30。
8摊铺过程安排专人负责观察和检测施工质量, 一旦发现异常情况, 应及时采取有效措施进行修正, 直到所有缺陷都修补完成, 才能重新开始施工。
9禁止在雨天摊铺, 气温低于10℃, 停止摊铺。
2.6混合料的压实
1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, 稳压后应将接缝处多余材料清除;
2采用单钢轮振动压路机 (低频高幅低速) , 压实2遍, 每次错1/3 轮;
3采用双钢轮振动压路机 (低频高幅低速) , 开启洒水功能, 压实2 遍, 每次错1/3 轮;
4采用双钢轮振动压路机 (高频低幅低速) , 开启洒水功能, 压实2 遍, 每次错1/3 轮;
5在压实过程中应注意观察表面, 一旦出现过振现象, 应根据实际情况及时调整压实遍数;振动压实结束, 胶轮压实过程中若表面含水量过低应及时补充水分;碾压时应严格依照相关规范标准进行操作, 依照外侧到内侧, 从低侧到高侧的顺序进行, 禁止突然的刹车或者转向等, 初压速度宜为1.5~3km/h, 复压和终压速度宜为2~4km/h。
2.7 横向施工缝
在实际摊铺施工过程中一旦停工超过两小时 (包括每天施工结束后) 都应设置横向接缝, 而最常见的处理横向裂缝的方法是端部挖除法, 即铲除未经压实的混合料, 同时将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直向下的断面, 然后再将摊铺机重新就位, 摊铺新的混合料。
2.8 养生
当碾压完成且经压实度检测合格后, 就进入了养生阶段, 通常的养生时间至少七天, 如满足再生层可取出完整的芯样或者再生层含水率低于2%等条件时, 也可以提高结束养生, 之后进行上覆沥青层的铺筑。铺筑上层时应喷洒粘层油。
2.9 质量控制
泡沫沥青冷再生现场质量控制见表5。
3 泡沫沥青路面冷再生技术性能评价
泡沫沥青冷再生技术处理生沥青路面使用性能大幅提高, 路面使用寿命得到延长, 不仅有利于我国此类项目的节能减排, 还能够有效的促进我国的生态环境保护, 同时也节省新集料和沥青资源, 降低工程成本。由于传统的热拌沥青混合料在使用过程中需要高温加热, 如此不仅需要消耗大量的电能和加热燃油, 其产生的气体还会对环境造成伤害, 所以传统的热拌沥青混合料已经逐渐的被市场淘汰, 取而代之的是冷再生沥青混合料, 该材料有效解决了传统材料中存在的问题。与传统的热拌沥青碎石混合料相比, 泡沫沥青冷再生沥青混合料在保证施工质量的基础上, 能够大大减少能源消耗和有害气体的排放不仅如此, 该工艺还能够有效利用废料, 有利于资源再生利用和可持续发展。
4 结论
1本文从原材料选择、泡沫沥青冷再生配合比设计及现场施工工艺的优化实施方面, 介绍了泡沫冷再生技术工艺特点及实施方案, 对类似的公路改扩建工程和养护维修工程具有一定的参考意义。2通过对西宝高速改扩建工程的实施, 实现了对原有旧沥青路面铣刨废料的回收利用和升级改造, 提高了原路面使用性能, 同时大幅降低了工程成本, 节省加热能源80%以上, 减少废气污染 (CO2) 排放量80%以上, 取得了较好的经济和社会效益。
摘要：随着公路路面使用时间的增加以及重载交通增长造成的路面早期破坏的增多, 现有高等级公路已逐步进入大修阶段。为了更好地应用泡沫沥青冷再生技术, 本文以西宝改扩建为例首先介绍了泡沫沥青冷再生的配合比设计, 并阐述了沥青路面冷再生的施工工艺, 最后介绍了该技术在路面中的性能及其评价方法。
关键词：泡沫沥青,配合比设计,施工工艺,性能
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泡沫沥青混合料配合比设计试验 篇8
泡沫沥青稳定旧路面材料铺筑技术是以原有沥青面层的铣刨料为集料, 掺入部分新集料, 用泡沫沥青代替普通石油沥青, 再加入其他外加剂混合均匀后碾压而成。因此, 与传统的翻修方法相比, 泡沫沥青稳定旧路面材料铺筑技术具有明显的优越性:利用旧的铣刨料代替部分集料, 节约原料用量, 减少旧料弃置和环境污染;泡沫沥青稳定基层弹性模量介于半刚性基层和柔性基层弹性模量之间, 同时, 泡沫沥青稳定基层具有一定抗变形能力, 能有效的延缓半刚性基层裂缝的反射。
1 设计方法和步骤
由于泡沫沥青混合料的特性与用途不同于一般的热沥青混合料, 因此, 对泡沫沥青混合料的配合比设计不能采用常规的热沥青混合料配合比设计方法。
以往, 国外针对泡沫沥青混合料的设计方法是基于马歇尔设计方法, 最佳沥青用量是由残留稳定度比达到最大来确定。后来, 泡沫沥青混合料的设计方法逐渐采用动态测试方法, 如依据动态蠕变试验、间接拉伸试验等。国内有基于泡沫沥青水稳性的配合比设计方法。综合国内外的研究成果, 本文采用的泡沫沥青混合料配合比设计方法和步骤为:
1) 沥青的选择与发泡特性。沥青的发泡特性应满足半衰期大于11 s, 膨胀比至少10∶1。
2) 级配的确定。确定集料的级配和最佳含水量。
3) 试件成型。用几种不同的泡沫沥青用量拌合混合料并成型试件。重型击实试验确定拌合用水量。
4) 养生。试件击实后在室温下养生24 h后脱模, 再置于40 ℃的通风烘箱中进一步养生72 h。养生完成后测试各项数据, 并将试件分为湿干两组。
5) 确定最佳沥青用量。测试干组试件和湿组试件的劈裂强度, 以浸水劈裂强度最大者对应的沥青用量为最佳沥青用量。
2 原材料分析
2.1 沥青
在选用沥青拌制泡沫沥青混合料之前还需对沥青进行发泡试验, 以确定最好的发泡效果。本次试验以中海70号基质沥青为研究对象, 使用德国维特根公司生产的WLB10型沥青发泡试验机。
选取沥青发泡温度为150 ℃、160 ℃、170 ℃、180 ℃共4个水平;发泡时用水量应为1.5%、2%、2.5%、3%、3.5% 5个水平。对这两个因素进行全组合试验, 每种组合进行3次平行试验, 取其平均值。设定喷射气压为5 bar, 水压为6 bar。
中海70号基质沥青的最佳发泡条件为:沥青发泡温度160 ℃, 发泡加水量2.5%。此时, 膨胀比为24.7, 半衰期为11.4 s。
2.2 粗集料
本试验重点研究泡沫沥青稳定碎石的性能情况, 性能指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 对粗集料性质的相关规定。
2.3 细集料
细料选用石灰岩, 基本性质见表1。其中含泥量是指粒度小于0.075 mm的泥量。
2.4 填料
填料采用石灰石矿粉, 基本性质如表2所示。
2.5 水泥
研究所用水泥为重庆红旗水泥厂生产的32.5号普通硅酸盐水泥, 使用之前对其主要技术指标进行复测, 均满足规范要求。
2.6 铣刨料
对基层铣刨料 (基层料) 风干后进行筛分, 结果见表2。
2.7 添加料
从原材料的筛分结果可以看出, 仅仅是铣刨料不能满足级配要求, 再加上旧沥青结合料的粘附作用, 细料被大团料所裹覆, 这就需要添加料来改善级配。机制砂的筛分结果见表2。
3 级配的确定
由于泡沫沥青与集料混合时, 主要散布于细粒料 (特别是粒经小于0.075 mm) 的表面, 形成粘有大量沥青的细料填缝料, 粗集料表面基本没有形成沥青膜, 与热拌沥青混合料的沥青在粗细集料表面完全裹附不同, 因此, 泡沫沥青混合料中要求有足够的细集料, 通常情况下, 0.075 mm以下颗粒含量为5%～20%时稳定效果最好, 更易于泡沫沥青的分散, 充分发挥其胶接作用。因此应选择掺加细料 (机制砂) 进行试验。
各配料的筛分结果汇总如表3所示, 计算得级配为基层料∶面层料∶机制砂∶水泥=51∶27.5∶20∶1.5。
注:各配料筛分结果均取平均通过率, %。
4 拌和用水量的确定
依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》, 采用重型击实试验确定最佳含水量和最大干密度。采用大筒分三层击实, 每层击实98 次。
参照德国《维特根冷再生技术手册》 (2004年) 中确定拌和用水量的方法, 根据以下经验公式确定最佳拌和用水量为
式中:Wadd为需要加入试样中的含水量, %;WOMC为最佳含水量, %;Wair-dry为风干试样的含水量, %;Mwater为试样加水质量, g;Msampler为试样干重量, g;Mcement为需要加入的水泥质量, g。
混合料击实试验结果和最佳拌合用水量如表4所示。
5 最佳沥青用量的确定
通过劈裂试验来确定最佳沥青用量。劈裂试验也称为间接拉伸试验, 是通过在圆柱体试件直径方向上施加两个相对的条形荷载, 使其在直径平面上产生一个较均匀的拉应力, 并使试件沿这一直径方向产生拉伸破坏。劈裂强度通过公式计算
式中:ITS为试件劈裂强度, MPa;Pt为试验荷载最大值, N;h为试件高度, mm。
混合料采用马歇尔方法成型, 击实后, 在室温条件下静置24 h脱模, 然后在40 ℃通风烘箱中养生72 h。用于湿组试验的试件在养生后放入25 ℃的恒温水槽中浸泡24 h。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTJ 052-2000) 中劈裂强度试验方法进行试验。试验仪器采用沥青混合料综合性能试验机。
从表5中劈裂强度结果可知, 级配的最佳沥青用量为2.5%。
6 结 论
本文对泡沫沥青混合料的配合比设计进行全面的试验研究和分析, 得出如下主要结论:
1) 并非发泡温度越高, 沥青发泡性能就越好。发泡温度过高易导致沥青的老化且能耗过高。
2) 通过对铣刨料原料的分析, 得出铣刨料中细料含量较少, 为满足级配要求需添加细料, 但为了满足施工和易性, 细料不宜添加太多。
3) 拌制泡沫沥青混合料时, 在其中加入1.5 %的水泥, 目的是提高混合料的水稳定性。
4) 劈裂试验分为干、湿两组试件, 干组试件劈裂强度值基本符合要求 (0.4～0.6MPa) , 浸水劈裂强度略低。选择浸水劈裂强度最大者对应的沥青用量作为最佳沥青用量。
5) 采用掺加细料 (机制砂) 级配得到的配合比为:沥青∶基层料∶面层料∶机制砂∶水泥∶水=2.5∶51∶27.5∶20∶1.5∶3.31。若要比较, 同时可进行未掺加细料级配的配合比设计。由于铣刨料中细料含量较少, 掺加部分细料能够更好的保证间接抗拉强度。
参考文献
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公路泡沫沥青 篇9
1.1 绪论
沥青路面是我国道路的主要形式，80年代末、90年代初修建的地方道路和高速公路已经进入了养护和改、扩建的高峰期，其中许多路面的使用期早已超过了它们的设计使用年限，因此在路面的养护和改、扩建过程中将会有大量的废旧沥青路面需要翻修。对于此类道路改造过程，往往需要对废旧沥青混合料进行弃置处理，而废旧沥青混合料是一种可以再生利用的材料资源，如果将其废置于公路沿线，不仅会造成浪费，同时也会占用大量的土地，并且还会对公路的边坡及绿化造成长期的危害。如能加以利用，每年可节省材料费数亿元。
1.2 优点
沥青路面再生技术是近期应用较多并逐渐被人们所关注的一项新技术。冷再生技术不仅能够利用旧路面的废弃材料，节省筑路材料，还解决了废弃材料对空间的占用及对环境的污染，同时还具有简化施工工序、节约工期等优点。目前，冷再生技术在道路的养护及改、扩建工程中已有应用。随着我国沥青路面维修养护量的不断增加，有必要对沥青路面旧料再生技术进行研究，以便进一步推广冷再生技术，节约能源、保护环境。
1.3 国外研究及应用现状
废旧沥青路面材料再生利用的试验研究，最早是1915年在美国开始进行的。欧洲一些国家对沥青路面再生技术的研究也在同一时期展开。至20世纪80年代，沥青混凝土路面再生技术已趋于成熟，美、德、日、英等国相继颁发了一系列的技术手册、指南和规范。在发达国家沥青路面材料的冷再生技术已经相当成熟，而且其适用范围也相当广泛。经过近30年的大规模的生产实践，已证明了沥青再生利用在技术上的可行性。这些国家早已能够制造出各种沥青路面的翻松和破碎机械，具有在路上就地破碎沥青路面材料进行现场冷再生的条件，并形成了系统的成套沥青再生技术，且达到了规范化和标准化的成熟程度。
1.4 国内研究及应用现状
早在20世纪70年代，我国的一些基层养路部门就已经自发地开始进行废旧渣油路面材料热再生热再生利用的尝试。对于废旧沥青路面材料的冷再生利用，我国江苏湖南等省早期曾进行过用乳化沥青冷拌再生废旧渣油路面材料的研究，但仅局限于小范围的室内试验和少量的试验路阶段。我国从1998年开始引进旧沥青路面冷再生技术，目前在河北、上海、天津、四川、辽宁等地开始研究应用，取得了很好的经济效益和社会效益。
与发达国家相比，我国沥青路面冷再生技术，无论从再生利用方式，材料性能的研究，到实用施工技术均处于摸索阶段，均尚未形成完整的设计方法、施工工艺和质量控制标准，仍有很多课题尚需进行研究。
2 概述
对某公路大修工程进行泡沫沥青混合料配合比设计，设计方法参照国内外先进经验及泡沫沥青混合料的要求，并进行一系列有关试验，进行泡沫沥青配合比设计。
3 材料
本次试验材料为沥青及铣刨料 (RAP) 、石屑、水泥，依据泡沫沥青混合料的要求对材料进行了规定项目的检测。
1)沥青采用滨州90A。沥青的测试结果为针入度94，延度>100，软化点45.6，密度1.018，闪点272，含蜡量2.2，溶解度99.80，，旋转薄膜加热后质量变化-0.26、延度8.3，针入度比58.5。该结果表明沥青样品符合相关技术要求。
2)铣刨料(RAP)。铣刨料是由铣刨机对旧路面进行铣刨获得，为了保证铣刨材料的均匀，铣刨机采用稳定的转速进行路面的铣刨，取代表性的铣刨料进行相关试验。筛分后各孔径的平均筛分通过百分率为37.5mm～100%，31.5mm～99%，26.5mm～97%，19.0mm～92%，16.0～87%，13.2mm～80%，9.5mm～67%，4.75mm～42%，2.36mm～23%，1.18mm～14%，0.60mm～9%，0.30mm～5%，0.15mm～3%，0.075mm～2%。沥青路面铣刨料(RAP)密度结果：粗集料(2.36mm以上)毛体积密度2.604g/cm3，表观密度2.698g/cm3，细集料表观密度2.479g/cm3。
3)细集料。一般情况下只掺配部分细集料进行级配调整，掺配的级料应符合相应的规范的要求。细集料采用石屑(0～3mm)，细集料的试验项目及结果为表观密度2.776g/cm3，砂当量96.9%。
4)填料。水泥采用标号32.5普通硅酸盐水泥，试验项目及试验结果为初凝3h55min，终凝6h5min，安定性合格，抗折强度4.1Mpa，抗压强度16.1Mpa，表观密度3.004g/cm3，细度4.8%。
5)水。采用自来水。
4 合成级配的选择
根据委托方的要求采用泡沫沥青冷再生的混合料的配合比设计参照泡沫沥青混合料级配的要求，因该级配偏粗，选择了符合要求的一定量的细料及填料组成合成级配以满足级配的要求。为了便于施工最大限度的利用RAP，发挥冷再生的工艺优势，最后确定采用该级配。
5 混合料级配的设计
5.1 沥青发泡特征
对来样沥青进行了四种温度和四种用水量共16个变量条件，来确定沥青的理想的发泡条件。试验结果为：用水量2%，温度140℃的条件下膨胀率为8倍，半衰期为25秒，150℃的条件下膨胀率为6倍，半衰期为32秒，160℃下膨胀率为8倍，半衰期为17秒，170℃下膨胀率为8倍，半衰期为28秒;用水量3%，温度140℃的膨胀率为14倍，半衰期为18秒，150℃的膨胀率为15倍，半衰期为20秒，160℃的膨胀率为13倍，半衰期为15秒，170℃的膨胀率为16倍，16秒;用水量4%，温度140℃的膨胀率为18倍，半衰期为16秒，150℃的膨胀率为20倍，半衰期为19秒，160℃的膨胀率为18倍，半衰期为10秒，170℃的膨胀率为21倍，12秒;用水量5%，温度140℃的膨胀率为19倍，半衰期为18秒，150℃的膨胀率为23倍，半衰期为21秒，160℃的膨胀率为22倍，半衰期为18秒，170℃的膨胀率为25倍，12秒。
综合以上来样的沥青不同温度及不同的用水量发泡特性的曲线结果参照国内外的经验数据值的标准为膨胀率大于10倍，半衰期大于8秒，确定其最佳发泡条件为发泡温度150℃，发泡用水量3%，膨胀率15倍，半衰期20s。
5.2 拌和用水量的确定
参照铣刨材料掺配细料掺配填料重型击实的试验结果，最佳含水量6.8%，最大干密度2.222g/cm3，根据最佳含水量6.8%，确定试验室内拌和用水量为5.5%(试验得出一般为最佳含水量的80%)，实际施工时候要考虑集料的自然含水量，以便决定实际的加水量。
5.3 泡沫沥青最佳用量确定
不同的泡沫沥青用量下，干湿马歇尔试件ITS为干劈裂(Kpa)：试件1=386.9试件2=431.6试件3=380.2，湿劈裂(Kpa)：试件1=284.2试件2=326.6试件3=286.4，残留强度比试件1=72.3试件2=74.9试件3=74.4。
泡沫沥青的最佳沥青用量是根据马歇尔试件的干湿劈裂强度以及残留强度比来确定，尤其注重劈裂强度的最大值及残留强度比两个指标为设计用量的原则。确定最佳泡沫沥青用量为3%，此时残留ITS可达74.9%。
5.4 混合料组成比例确定
最终确定泡沫沥青冷再生混合料配合比设计结果为铣刨料78%，石屑(0～3mm) 20%，水泥2%，油石比3%。
摘要：九十年代以来, 我国公路建设事业进入了蓬勃发展时代, 同时早期修筑的公路有相当一部分已进入了维修期, 各省市每年都有大量的沥青路面需要改建、扩建。这就意味着每年都会产生大量大的废旧沥青路面材料, 如仅沪宁高速公路扩建一个项目就将产生100万吨沥青路面废料。如被废弃不仅浪费资源, 而且污染环境。如何将其变废为宝, 进行充分利用, 已经成为我国这一资源消耗大国所面临的迫切问题。在发达国家, 废旧沥青路面的再生利用技术及再生机械已相当成熟, 并得到了广泛的应用, 我国也已开始了相关方面的研究。本文对冷再生混合料的再生机理、原材料的物理力学性能进行了分析评定, 并且对劈裂强度等主要力学性能进行了试验研究, 最终确定最佳沥青发泡条件, 废旧沥青路面材料与石屑、水泥掺配比例, 最佳发泡沥青用量, 冷再生混合料最佳拌合用水量等技术指标, 最终完成泡沫沥青冷再生混合料目标配合比设计。
关键词：旧沥青路面,结合料,冷再生,路用性能,技术标准
参考文献
[1]沥青路面冷再生技术手册.人民交通出版社.
[2]JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程.人民交通出版社.
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