沥青路面再生技术现状（高性能泡沫沥青就地冷再生技术在路面修复工程中的应用）

摘要：结合安庆市S344安新路路面修复工程，进行泡沫沥青再生混合料配合比设计，阐述了泡沫沥青就地冷再生技术的施工工艺。同时通过检测不同运营时期冷再生下面层芯样劈裂强度，跟踪观测冷再生路面长期力学性能。试验结果与工程实践表明，提出的配合比参数以及现场施工工艺合理可行，可为类似泡沫沥青冷再生工程项目提供参考。

0 引言

沥青路面冷再生技术作为一种高效环保技术，对原路面进行病害整体处置、材料再生利用，可以有效缓解道路病害，提高路面结构整体性[1]。我国于 20 世纪 90 年代引进了就地冷再生技术，对一些旧路进行改造，并于 2008 年，编制出版了 《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41—2008） [2]。经过十余年的发展实践，2019年，交通运输部发布了最新版 《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521—2019） [3]，进一步完善了沥青路面再生工艺体系分类、路面设计和配合比设计方法等。本文依托安徽省安庆市某二级公路路面修复工程，对老路面层进行高性能泡沫沥青就地冷再生处理，提出相关的配合比参数以及现场施工工艺，可为同类工程提供参考。

1 工程概况

S344 安新路原路面结构为：3cm 细粒式沥青碎石 4cm中粒式沥青碎石 20cm水泥稳定碎石 30cm级配碎石。2014年中修养护时为原道路加铺4cm 细粒式沥青混凝土罩面。

该路线运行多年以来，出现了龟裂、纵横裂缝、块状裂缝等多种路面病害。本项目采用结构性修复处治，对原路面沥青面层进行100%利用，采用高性能泡沫沥青就地冷再生作为道路下面层使用。

2 泡沫沥青混合料配合比设计

2.1 原材料

2.1.1 发泡用沥青

采用金陵石化 70号普通道路石油沥青，指标符合技术要求。

2.1.2 水泥

采用P·O42.5缓凝硅酸盐水泥，其强度和凝结时间等相关技术指标符合 《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30—2005） 的要求。

2.1.3 新集料

新集料由安庆地区石料加工厂提供，集料表面洁净、干燥、没有杂质，且经过试验检测，各项参数均符合国家相关规范要求。

2.1.4 RAP

现场采用泡沫沥青就地冷再生机按切削深度 10cm，铣刨速度 4m/min 进行铣刨取样，室内铣刨料筛分试验分别按铣刨料直接风干筛分得到的级配以及经过抽提工序后的级配进行筛分，得到两种不同级配如表1所示。

旧混合料中最大粒径偏小，均小于26.5，粗骨料含量较少，这与老路路面细粒式和中粒式沥青碎石的路面结构相符。因此配合比设计需通过添加粗集料对混合料级配进行优化调整。

2.2 泡沫沥青冷再生混合料配合比设计

泡沫沥青冷再生配合比以抽提后筛分级配为基础，掺配不同比例的新集料组成合成级配[4]。本项目冷再生层作为下面层，采用粗粒式沥青混合料，混合料的最终配比为：铣刨料 （RAP）∶碎石∶水泥=93.5∶5∶1.5，如图1所示。

2.2.1 发泡参数的确定

对于泡沫沥青而言，用膨胀率和半衰期指标来评价其发泡效果。一般情况下膨胀率和半衰期变化是负相关的，半衰期越长，膨胀率越大，泡沫沥青性质越佳[5]。

本 文 在 3 种 不 同 沥 青 试 验 温 度 （ 155℃ 、 160℃ 、165 ℃） 情况下进行室内发泡试验。通过每组试验的膨胀率与半衰期来最终确定最佳发泡温度与发泡用水量，最终确定的沥青发泡条件如表2所示。

2.2.2 最佳含水率、最大干密度的确定

混合料在拌制以及碾压的时候都需要掺入适量的水，提高施工和易性，保证混合料能够达到要求的压实度。最佳含水率以及最大干密度的确定方法有重型击实法和振动成型法两种，为检验这两种方法在冷再生设计和施工过程中的适用性，通过室内试验进行对比，其结果如表 3所示。

通过两种方法所得最大干密度和最佳含水量的对比分析可知，冷再生混合料振动成型法最大干密度较重型击实法大，存在约 1.02~1.04 的系数关系，即 ρ 振≈1.03ρ 重；冷再生混合料振动成型法最佳含水量较重型击实法小约 0.3%。因此，为进一步指导现场施工，提高现场压实控制标准，采用振动击实试验确定冷再生混合料的最佳含水量为5.6%，最大干密度为 2.153g/cm3。

2.2.3 泡沫沥青最佳用量的确定

采用 4 种不同沥青用量 （1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）制作马歇尔试件，养生后进行劈裂强度试验。以两组试件劈裂强度的平均值计算干湿劈裂强度比，以此为指标确定其最佳沥青用量。经综合比选确认，当沥青用量为2.5%时，再生混合料的干湿劈裂强度、干湿劈裂强度比取得最大值，且满足技术指标要求。

依据以上试验确定的泡沫沥青用量设计值，重新拌和泡沫沥青冷再生混合料，并对其进行性能试验，试验结果如表4所示。

由表 4可知，该配合比下的再生料符合技术指标要求，且再生料具有较好的水损害能力和高温稳定性。

3 泡沫沥青冷再生现场施工工艺

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3.1 施工机械

高性能泡沫沥青冷再生主要施工机械设备包括 3800CR高性能泡沫沥青冷再生机、摊铺机、压路机、沥青加热罐车、撒布车等设备。

3.2 集料、水泥撒布

水泥以及集料采用撒布车撒布，水泥、集料撒布量按配合比现场标定。

3.3 再生机作业

再生机工作速度控制在 4m/min。安排经验丰富的施工人员在再生机后连续观测拌和材料是否均匀，一旦发现沥青出现条状或结团现象，应立即停止施工。

3.4 摊铺碾压

现场虚铺系数设定为 1.2，摊铺机与再生机速度同步，摊铺施工时应注意控制好横坡和厚度，现场采用平衡梁控制摊铺平整度和厚度。

碾压过程中，初压采用双钢轮压路机碾压1~3遍，复压采用单钢轮压路机振动压实3~5遍；终压采用轮胎压路机静压4~6遍。

3.5 开放交通

在开放交通条件下进行养生，再生层在完成压实至少1d 后开放交通。为避免车轮对表层的破坏，在再生层上均匀喷洒慢裂乳化沥青。

4 施工质量检测及长期性能评价

为检验高性能泡沫沥青就地冷再生技术的应用效果，参照相关规范[3]对再生路段施工质量关键指标以及长期路用性能进行检测，主要包括压实度、现场混合料劈裂强度、不同运营时间冷再生芯样劈裂强度等。

4.1 现场质量控制指标

4.1.1 现场压实度

现场碾压结束后，按频率要求进行压实度检测，部分路段检测结果见表5。

以振动击实法确定的最大干密度为标准，现场压实度仍满足规范要求的≥99%，表明现场碾压方案合理，现场碾压施工质量控制良好。

4.1.2 现场混合料劈裂强度

施工现场前后连续施工10d，每个施工日对现场泡沫沥青混合料取样进行15℃室内劈裂强度检测。检测结果如图2所示。

由图2可知，现场生产的泡沫沥青混合料干劈裂强度均大于 0.6MPa，干湿劈裂强度比均大于 80%，均满足规范要求。

4.2 混合料长期路用性能监测

为评价泡沫沥青冷再生长期路用性能，对依托项目冷再生层长期路用性能进行监测，在现场施工结束后 7d、30d、100d分别进行了跟踪取芯，对芯样进行15℃室内劈裂强度检测，结果如图3所示。

可以看出，随着道路运营时间的增加，泡沫沥青冷再生层芯样强度呈逐渐递增的趋势。运营 100d后，芯样干劈裂强度已经满足混合料室内试验设计指标0.6MPa的要求。

5.结语

本文依托安庆市 S344 安新路路面修复工程，通过高性能泡沫沥青就地冷再生技术的应用，经检测分析，结果表明相关指标均满足规范要求。并就不同运营时期冷再生下面层芯样劈裂强度，跟踪观测了冷再生路面长期力学性能，结果表明，施工运营后 100d内，冷再生层芯样劈裂强度随道路运营时间的增加呈增长趋势，后续长期力学性能有待进一步跟踪。

综上，高性能泡沫就地冷再生技术可充分利用老路废料，节约成本，实现资源的再生利用；有效修复路面病害，提高行车安全性和稳定性；通过加强现场施工的精细化、标准化管理，保证泡沫沥青冷再生层的最终质量。高性能泡沫就地冷再生技术符合社会发展的需求，具有广阔的发展前景，应将室内试验与工程实践相结合，进一步推广与应用。

参考文献：

[1] 拾方治，吕伟民，徐斌，等 . 泡沫沥青冷再生混合料的性能与生产工艺[J]. 中国公路， 2005（13）：93-95.

[2] 交通部公路科学研究院.公路沥青路面再生技术规范：JTG F41—2008[S]. 北京：人民交通出版社，2008.

[3] 交通部公路科学研究院.公路沥青路面再生技术规范：JTG/T 5521—2019[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司，2019.

[4] 李秀君，胡畔，李有为，等 . 泡沫沥青冷再生混合料铣刨料级配的研究[J]. 水资源与水工程学报，2015（2）：200-203.

[5] 徐金枝 . 泡沫沥青及泡沫沥青冷再生混合料技术性能研究[D]. 西安：长安大学，2007.

来源：交通世界 2021年第29期

作者：林结海（安庆市公路管理服务中心怀宁分中心，安徽 安庆 246000）

作者简介：林结海 （1969—），男，安徽怀宁人，高级工程师，从事公路工程建设与养护工作。

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