摘要 為有效提升泡沫瀝青冷再生技術(shù)應(yīng)用水平，保證道路基層使用性能，該文章結(jié)合某公路項(xiàng)目柔性基層施工案例，針對(duì)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)綜合探究，通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)，獲得了瀝青穩(wěn)定碎石基層材料配合比，分析了銑刨料摻量對(duì)泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石高溫性能、水穩(wěn)性能、力學(xué)特性、疲勞壽命的影響，確定了銑刨料推薦摻量為30%～40%；通過(guò)實(shí)際工程應(yīng)用，總結(jié)了泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石施工工藝要點(diǎn)，應(yīng)用效果顯著，有效驗(yàn)證了泡沫瀝青冷再生柔性基層材料在工程應(yīng)用中的可行性，該研究對(duì)類(lèi)似工程具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 公路項(xiàng)目；泡沫瀝青；冷再生；柔性基層

中圖分類(lèi)號(hào) U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0114-03

0 引言

泡沫瀝青作為一種新型材料，主要是通過(guò)在熱瀝青材料中摻加水分，并充分?jǐn)嚢瑁蛊渑c水發(fā)生理化反應(yīng)，從而形成氣泡狀瀝青，在進(jìn)行混合料拌和時(shí)，氣泡瀝青能夠均勻包裹集料，顯著提升混合料拌和質(zhì)量和使用性能，具有節(jié)能環(huán)保、性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。公路基層施工中，采用泡沫瀝青冷再生材料，能有效增強(qiáng)基層承載性能，保證道路運(yùn)營(yíng)能力。為此，該文章結(jié)合實(shí)際工程案例，系統(tǒng)分析了泡沫瀝青冷再生在道路基層中的應(yīng)用，以期能有效提升泡沫瀝青應(yīng)用水平，推動(dòng)瀝青再生技術(shù)的全面發(fā)展。

1 原材料與試驗(yàn)方案

1.1 銑刨料

該研究將廢舊瀝青銑刨料（RAP）通過(guò)冷再生方式運(yùn)用于道路基層施工中，其中銑刨料選用某高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)形成的廢料，通過(guò)碎化、篩分、清洗后按照粒徑大小進(jìn)行分類(lèi)保存，以備后續(xù)使用。

1.2 泡沫瀝青

泡沫瀝青主要是在高溫狀態(tài)下，向?yàn)r青內(nèi)部加入水分，通過(guò)連鎖反應(yīng)形成泡沫瀝青，可顯著增強(qiáng)瀝青和集料之間的黏結(jié)性能，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊瀝青銑刨料的再生利用。結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)，該文選用150℃溫度條件與2%水摻量配制泡沫瀝青，并對(duì)其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)實(shí)施檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3 天然集料

集料選用粒徑不小于2.36 mm玄武巖碎石，其壓碎值、堅(jiān)固性等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.4 試驗(yàn)方案

該試驗(yàn)以銑刨料代替集料進(jìn)行泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石材料拌和，銑刨料主要用量為0%、10%、20%～60%，并根據(jù)相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定柔性基層材料級(jí)配類(lèi)型。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)獲得瀝青碎石基層最佳油石比，按照試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)程成型馬歇爾試件，反復(fù)擊實(shí)112次，孔隙率為3%～6%，穩(wěn)定度應(yīng)高于15 kN，試驗(yàn)得到各種銑刨料摻量條件下的穩(wěn)定碎石基層材料油石比，如表1所示：

2 泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石性能研究

2.1 高溫穩(wěn)定性能

瀝青穩(wěn)定碎石材料為柔性材料，能夠均勻承受及傳遞豎向荷載作用，并且能有效提升瀝青和集料之間的黏附性能，顯著增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，防止結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。通過(guò)高溫車(chē)轍試驗(yàn)對(duì)泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石材料高溫穩(wěn)定性實(shí)施檢測(cè)，具體結(jié)果如圖1所示：

從上圖1可知：（1）當(dāng)銑刨料摻量逐漸增大時(shí)，泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石材料動(dòng)穩(wěn)定度呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，變形率持續(xù)下降；（2）當(dāng)瀝青穩(wěn)定碎石材料中銑刨摻量超過(guò)30%時(shí)，其動(dòng)穩(wěn)定度增速及變形降速均逐漸減慢，特別當(dāng)摻量超過(guò)50%后，瀝青穩(wěn)定碎石材料動(dòng)穩(wěn)定度出現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明銑刨料摻量過(guò)大時(shí)，會(huì)在一定程度上影響材料高溫性能。

2.2 水穩(wěn)性能

普通瀝青路面基層材料在雨水侵蝕作用下，會(huì)顯著降低碎石材料結(jié)合效果，影響基層整體穩(wěn)定性，而泡沫瀝青穩(wěn)定碎石以瀝青為膠結(jié)劑，可有效增強(qiáng)材料抗水損能力，通過(guò)殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石材料水穩(wěn)性能實(shí)施檢測(cè)，具體結(jié)果如圖2所示：

從上圖2可知：（1）當(dāng)銑刨料摻量逐漸增大時(shí)，泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石穩(wěn)定度及劈裂強(qiáng)度比均顯著降低，并且降幅越來(lái)越大；（2）當(dāng)瀝青穩(wěn)定碎石材料中銑刨摻量超過(guò)40%時(shí)，其穩(wěn)定度及劈裂強(qiáng)度比不足70%，因此，瀝青穩(wěn)定碎石拌和時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間，確保材料混合均勻。

2.3 動(dòng)態(tài)模量

基層材料必須具有足夠的承載性能和耐久性，試驗(yàn)檢測(cè)中常以動(dòng)態(tài)模量來(lái)評(píng)價(jià)基層力學(xué)性能。根據(jù)最新《公路瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)程》對(duì)瀝青碎石動(dòng)態(tài)模量實(shí)施檢測(cè)，溫度、頻率分別控制在20℃和5 Hz。具體檢測(cè)結(jié)果，如圖3所示：

由圖3可知：（1）當(dāng)銑刨料摻量逐漸增大時(shí)，泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石材料動(dòng)態(tài)模量先增大后減??；（2）銑刨摻量40%條件下，動(dòng)態(tài)模量達(dá)到最大狀態(tài)，其值為9 354 MPa，與常規(guī)瀝青碎石相比，提高16.62%

2.4 疲勞壽命

瀝青穩(wěn)定碎石疲勞壽命一直以來(lái)是研究的重點(diǎn)內(nèi)容，路面基層如果能夠具有優(yōu)良的抗疲勞性能，就能有效保證道路整體穩(wěn)定性，延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)年限。瀝青穩(wěn)定碎石具有良好的彈性性能，能夠自行恢復(fù)結(jié)構(gòu)變形。該文通過(guò)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)進(jìn)行疲勞壽命檢測(cè)，溫度計(jì)應(yīng)變水平分別控制在15℃和450 με。疲勞壽命檢測(cè)結(jié)果，如圖4、圖5所示：

從圖4～5可知：（1）當(dāng)銑刨料摻量逐漸增大時(shí)，泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石疲勞壽命先增大后減小，而勁度模量則先減小后增大；（2）當(dāng)瀝青穩(wěn)定碎石材料中銑刨摻量為20.0%時(shí)，其疲勞壽命達(dá)到最大，其值為29 986次，與常規(guī)瀝青碎石相比，提高49.0%；（3）當(dāng)瀝青穩(wěn)定碎石材料中銑刨摻量為30.0%時(shí)，其勁度模量最小，與常規(guī)瀝青碎石相比，下降12.6%。疲勞壽命提升主要取決于瀝青材料均勻度，銑刨摻量較小時(shí)，可有效提高各集料之間混合的均勻程度，使瀝青材料充分裹覆于集料表面，顯著增強(qiáng)集料黏附效果；而當(dāng)銑刨料摻量較大時(shí)，各集料混合均勻性降低，集料嵌擠不密實(shí)，嚴(yán)重影響瀝青黏附效果。

3 泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石施工工藝

銑刨料摻量對(duì)瀝青穩(wěn)定碎石性能具有重要影響，根據(jù)該文試驗(yàn)分析，推薦銑刨料摻量控制在30%～40%范圍內(nèi)。目前，泡沫瀝青冷再生技術(shù)還不夠成熟，實(shí)際工程應(yīng)用中工藝要點(diǎn)把控不到位，該文結(jié)合實(shí)際工程案例，詳細(xì)總結(jié)了泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石基層施工工藝要點(diǎn)，具體內(nèi)容如下：

3.1 施工準(zhǔn)備

泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石鋪設(shè)前，應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，具體如下：

對(duì)原始道路基層實(shí)施處理，清除表面灰塵、積水、雜物等，確保表面潔凈、干燥；

按照施工組織計(jì)劃合理安排機(jī)械、人員、材料等，確保滿足實(shí)際施工需求，同時(shí)，應(yīng)科學(xué)規(guī)劃好施工路線，設(shè)置必要的路面引導(dǎo)標(biāo)志，保障車(chē)輛通行安全；

根據(jù)工程實(shí)際情況，并結(jié)合天氣狀況，合理制訂施工計(jì)劃，避免因不良天氣條件，影響工程施工質(zhì)量。

3.2 銑刨料加工

銑刨料質(zhì)量直接決定冷再生穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量，為有效提高施工效果，最大限度保證基層使用性能，銑刨料碎化處理后，應(yīng)實(shí)施深加工處理，全面清除內(nèi)部雜質(zhì)，確保粒徑、含泥量等相關(guān)指標(biāo)滿足要求。銑刨料加工完成后，按照實(shí)際施工需要，選擇合適粒徑的材料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)備用。

3.3 泡沫瀝青生產(chǎn)

泡沫瀝青冷再生施工工藝主要分為就地冷再生和廠拌冷再生兩種。泡沫瀝青生產(chǎn)原理主要將瀝青升溫至150℃，再加入冷水產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而生成泡沫瀝青。然后在泡沫瀝青中摻加銑刨料、集料充分?jǐn)嚢杈鶆?，進(jìn)而制成瀝青穩(wěn)定碎石材料。

3.4 混合料拌和

嚴(yán)格按照確定的生產(chǎn)配合比，稱(chēng)量出各種材料實(shí)際用量，并將材料冷卻3 min，然后將加入泡沫瀝青，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行充分拌和，時(shí)間約5 min，拌制完成后運(yùn)至指定位置準(zhǔn)備進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

3.5 攤鋪及碾壓

因?yàn)r青穩(wěn)定碎石材料采用冷拌工藝進(jìn)行生產(chǎn)，泡沫瀝青固結(jié)速率較快，拌制完成后應(yīng)盡快進(jìn)行攤鋪及碾壓作業(yè)，以有效確保柔性基層施工質(zhì)量。實(shí)際攤鋪時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制接縫位置攤鋪質(zhì)量，保證布料均勻，接縫自然平順；碾壓作業(yè)時(shí)，應(yīng)利用大噸位壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行碾壓，嚴(yán)格控制碾壓速率，保持勻速、緩慢運(yùn)行，以最大限度保證密實(shí)度、空隙率滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求。瀝青穩(wěn)定碎石施工完成后，應(yīng)按照規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)生，并對(duì)施工質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)，檢測(cè)合格后方能開(kāi)展后續(xù)作業(yè)。

4 結(jié)論

綜上所述，該文章結(jié)合實(shí)際工程案例，系統(tǒng)分析了泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石材料路用性能，得出如下結(jié)論：

（1）當(dāng)銑刨料用量增大時(shí)，泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石高溫性能、動(dòng)態(tài)模量、疲勞壽命均先增大后減小，水穩(wěn)性能持續(xù)降低。

（2）泡沫瀝青采用冷再生方式與銑刨料、集料實(shí)施拌和，可顯著提升材料整體性，但因其采用冷拌工藝進(jìn)行生產(chǎn)，泡沫瀝青固結(jié)速率較快，所拌制完成后應(yīng)盡快進(jìn)行攤鋪及碾壓作業(yè)，以有效確保柔性基層施工質(zhì)量。

（3）泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定碎石作為一種新型基層施工材料，實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行施工，科學(xué)做好施工準(zhǔn)備工作，并加強(qiáng)泡沫瀝青生產(chǎn)、混合料拌和、攤鋪、碾壓等各環(huán)節(jié)質(zhì)量把控，從而全面提升柔性基層施工質(zhì)量；按照推薦銑刨料摻量30%～40%，該工程基層施工質(zhì)量完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，充分驗(yàn)證了泡沫瀝青冷再生柔性基層材料在工程應(yīng)用中的可行性。

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收稿日期：2024-02-23

作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)尚勇（1989—），男，本科，工程師，主要從事公路水運(yùn)工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)工作。