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泡沫瀝青冷再生技術應用研究

文檔作者：王菊蕊王軒文檔來源：河南交通職業(yè)技術學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月14日
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上一篇：劈離竹材土釘墻基坑圍護的研究與應用

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２０１４ 年８ 月下
第４３ 卷　第１６ 期
施　工　技　術
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 　９９
ＤＯＩ：１０?? ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１４１６００９９
泡沫瀝青冷再生技術應用研究
王菊蕊， 王　軒
（河南交通職業(yè)技術學院， 河南鄭州　４５０００５）
［摘要］ 對泡沫瀝青冷再生技術方案的選擇及材料設計配合比進行了介紹，并對影響配合比因素進行討論。通過
對泡沫瀝青冷再生材料力學性能研究分析，探討了就地冷再生技術的設計和施工控制的關鍵因素。結合施工，總
結了泡沫瀝青就地冷再生技術內(nèi)涵和特點及原理和施工工藝。
［關鍵詞］ 泡沫瀝青； 冷再生； 力學性能； 試驗； 研究
［中圖分類號］ Ｕ４１６?? ２６ ［文獻標識碼］ Ａ　　　?。畚恼戮幪枺?１００２?８４９８（２０１４）１６?００９９?０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｏａｍ Ａｓｐｈａｌｔ Ｃｏｌｄ
Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｗａｎｇ Ｊｕｒｕｉ，Ｗａｎｇ Ｘｕａｎ
（Ｈｅ’ｎａｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ， Ｈｅ’ｎａｎ　４５０００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｃｈｅｍｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｉｎ?ｐｌａｃｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｆｏａｍｅｄ ｂｉｔｕｍｅｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ａｒｅ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ
ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃｏｌｄ ｉｎ?ｐｌａｃｅ
ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｉｎ?ｐｌａｃｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｗｉｔｈ ｆｏａｍｅｄ ｂｉｔｕｍｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ， ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｓｕｍｍｅｄ ｕｐ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏａｍｅｄ ａｓｐｈａｌｔ； ｃｏｌｄ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ； ｔｅｓｔ； ｒｅｓｅａｒｃｈ
［作者簡介］ 王菊蕊，講師，Ｅ?ｍａｉｌ： ｈｎｗｙ１９７９＠１２６． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１４?０２?２７
０　引言
泡沫瀝青冷再生技術是直接將原路面一定厚
度銑刨、破碎，加入穩(wěn)定劑和適當比例的新骨料就
地拌合，碾壓成型的路面改造方法之一。這種方法
能夠?qū)崿F(xiàn)降低道路維修成本，保持路面結構完整
性，兼有柔性結構層的特點，且施工周期短等優(yōu)點。
廢舊路面材料的再生利用，不僅節(jié)約資源，保護生
態(tài)環(huán)境，同時也具有很好的經(jīng)濟和社會效益。
１　泡沫瀝青冷再生技術原理
泡沫瀝青冷再生技術是通過向高溫的瀝青中
加入準確計量的冷水，熱瀝青與小水滴表面發(fā)生熱
量交換，水滴加熱同時瀝青冷卻，水急速汽化產(chǎn)生
蒸汽，瀝青表面積增加，體積膨脹，產(chǎn)生大量泡沫，
表面活性增強，形成大量的瀝青泡沫，隨著融有蒸
汽泡的瀝青噴出，瀝青形成薄膜狀，依靠表面張力
將氣泡裹覆，蒸汽壓力與瀝青膜表面張力維持短暫
平衡狀態(tài)，瀝青泡沫破裂。當泡沫瀝青與骨料接觸
時，瀝青泡沫散布于細粒料的表面，加之與冷濕骨
料有很好的裹覆性能，形成粘有大量瀝青的細料填
縫料，經(jīng)過拌合、壓實作用下形成強度，增加黏聚
性，使混合料達到穩(wěn)定。
２　工程概況
省道豫０２ 線是豫西南一條重要通道，由于近年
來交通量的增加，原路面已經(jīng)不能滿足交通量的需
要，破壞比較嚴重。選取試驗路段進行現(xiàn)場調(diào)查及
試驗，路面破損主要以縱橫向裂縫較多，局部松散、
坑槽、沉陷較為典型，路面橫坡較差，過村鎮(zhèn)地段尤
為嚴重，行車舒適性差。路段彎沉試驗和承載板測
試結果如圖１ 和表１ 所示。
表１　承載板調(diào)查結果
Ｔａｂｌｅ １　Ｓｕｒｖｅｙ ｆｏｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｌａｔｅ
編號樁位測量位置回彈模量
１ 左側(cè)路面面層下５ｃｍ 承載面１４１?? １３
２ 左側(cè)路面面層下５ｃｍ 承載面１３７?? ５６
３ 右側(cè)路面面層下５ｃｍ 承載面１４２?? ８７
４ 右側(cè)路面面層下５ｃｍ 承載面１３９?? ５１
１?。埃?施工技術 第４３ 卷
圖１　彎沉檢測結果
Ｆｉｇ． １?。模澹妫欤澹悖簦椋铮?ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ
３　確定維修方案
原路結構為２５ｃｍ 厚二灰碎石＋ ８ｃｍ 厚瀝青
層，路況調(diào)查結果顯示，原有路面的病害主要集中
在瀝青面層，為大面積的龜裂、塊狀裂縫、剝落和坑
槽，同時結合開挖調(diào)查和取芯結果來看，路面基層
整體性能尚好，仍具有較高的強度。確定維修方案
時，如果能夠充分利用現(xiàn)有的瀝青面層，改造成具
有一定柔性、且能有效抑制裂縫的瀝青再生層，則
是一種較為理想的結果。因此采用泡沫瀝青冷再
生技術進行路面維修，能夠較好地利用現(xiàn)有路面結
構層，同時有效解決現(xiàn)有路面病害且合理控制施工
成本，最終確定維修方案為１５ｃｍ 厚泡沫瀝青再生
層＋５ｃｍ 厚瀝青碎石層。
４　泡沫瀝青冷再生混合料配合比設計
４?? １　泡沫瀝青試驗檢測
泡沫瀝青性能常用膨脹比和半衰期來表征，膨
脹比指在泡沫狀態(tài)所達到的最大體積和發(fā)泡結束
后體積的比值，而半衰期則是指泡沫瀝青體積縮減
所經(jīng)過的時間。瀝青特性、溫度、用水量等因素對
其性能影響很大。以瀝青（ＡＨ?７０）、不同的發(fā)泡用
水量進行室內(nèi)發(fā)泡試驗，測試其膨脹比和半衰期等
指標，其結果如表２ 和圖２、圖３ 所示。
表２　試驗結果
Ｔａｂｌｅ ２?。裕瑁?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
發(fā)泡用水量／ ％ 溫度／ ℃ 膨脹比半衰期／ ｓ
１ １４０ ９ ２１
１６０ １３ １８
２ １４０ １３ １４
１６０ ２２ １０
３ １４０ ２２ ８
１６０ ２９ ９
４ １４０ ２７ ７
１６０ ３１ ８
　　從圖表中可以看出，瀝青溫度越高，其性能越
好；膨脹比隨著用水量的增加而增長，半衰期則隨
著相應降低，用水量的選擇，主要依據(jù)有利于混合
料中瀝青的均勻分布，就其性能而言，泡沫瀝青最
佳的狀態(tài)既要求膨脹比較大，又要求較長的半衰
期，兼顧二者發(fā)泡用水量取值２％。
圖２　用水量與膨脹比關系
Ｆｉｇ． ２?。裕瑁?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒ
ｕｓｅ ａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ
圖３　用水量與半衰期關系
Ｆｉｇ． ３?。裕瑁?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｗａｔｅｒ ｕｓｅ ａｎｄ ｈａｌｆ?ｌｉｆｅ
４?? ２　材料組成設計
選取代表性路段采用再生機現(xiàn)場隨機取樣，通
過對銑刨料篩分試驗，發(fā)現(xiàn)銑刨料中０?? ０７５ｍｍ 顆粒
含量較少，篩分通過率僅０?? ３％ 左右，這樣對混合料
拌合不利，拌合效果較差。且當細料不足時，就泡
沫瀝青來說，不能均勻散布，容易形成油料塊，降低
混合料的和易性，影響強度和穩(wěn)定性。因此需要加
入一定的細料如石屑改善級配。根據(jù)目前常用級
配建議范圍，結合現(xiàn)場瀝青銑刨料取樣的篩分結
果，配合比設計采用摻配一定量的石屑和水泥，表３
初步計算出混合料的組合設計。
表３　泡沫瀝青再生混合料組成設計
Ｔａｂｌｅ ３?。模澹螅椋纾?ｆｏｒ ｆｏａｍｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ
銑刨料／ ％ 石屑（０ ～５ｍｍ） ／ ％ 水泥／ ％ 瀝青用量／ ％
７０ ３０ １?? ５ ２?? ５ ～３?? ５
　　選?。?組不同泡沫瀝青用量的試樣進行混合料
的力學性能試驗，結果分析如表４ 所示。
表４　瀝青含量試驗結果分析
Ｔａｂｌｅ ４?。牛穑澹颍椋恚澹睿簦幔?ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｔｅｎｔ
瀝青含
量／ ％
穩(wěn)定
度／ ｋＮ
流值／
ｍｍ
干劈裂強
度／ ｋＰａ
濕劈裂強
度／ ｋＰａ
殘留強度
比／ ％
２?? ５ ６?? ２４ ２?? ４５ ２７５ ２２２ ８２?? ３
３?? ０ ５?? ５６ ２?? １８ ３１０ ２５８ ８５?? ８
３?? ５ ５?? １１ １?? ８１ ３１４ ２７９ ８７?? ９
　　根據(jù)當?shù)貧鉁厍闆r，結合試驗結果，采用瀝青
２０１４ Ｎｏ． １６ 王菊蕊等：泡沫瀝青冷再生技術應用研究 １?。埃?
用量２?? ７％用于試驗路段施工。
５　冷再生結構層檢測結果及分析
５?? １　結構層壓實度試驗分析
按材料組成設計進行重型擊實試驗，試驗結果
最佳含水量為６?? ４％，最大干密度為２?? １３ｇ／ ｃｍ３，以
此最大干密度作為壓實度檢測的標準密度。
施工過程堅持現(xiàn)場取樣，實測含水量；并以實
驗室無側(cè)限抗壓強度和劈裂強度來評價現(xiàn)場冷再
生材料質(zhì)量，定期現(xiàn)場測試泡沫瀝青溫度和發(fā)泡效
果；同時對再生層測試現(xiàn)場壓實度和平整度。使用
灌砂法檢測試驗段的壓實度時，發(fā)現(xiàn)存在壓實度變
異較大現(xiàn)象，說明試驗確定的最大干密度與實際施
工狀況有一定差距，分析原因存在以下幾點可能。
１）再生材料的影響　銑刨材料級配有較大變
化，加之病害修補使用材料與原路面材料不同，也
會影響壓實度變異性；確定現(xiàn)場最大干密度時，室
內(nèi)土工擊實試驗頻率未達到規(guī)范要求，對最大干密
度的準確程度存在影響，只選取一個標準密度，對
壓實度變異性產(chǎn)生影響。
２）材料含水率的影響　現(xiàn)場施工時，局部路段
含水量較大，道路銑刨料含水量不均勻，施工過程
對銑刨料翻耙晾曬難以做到均勻統(tǒng)一，直接影響壓
實度的變異性。
３）壓實機械與施工工藝影響　由于采用冷再
生工藝，常溫狀態(tài)銑刨混合料膠結黏度較大，就壓
實度而言比一般材料要求較高，適當選用大噸位壓
路機均勻壓實，會減小壓實度的變異性。
５?? ２　冷再生材料力學性能試驗分析
在銑刨、拌合后，立刻現(xiàn)場隨機取料密封，進行
室內(nèi)試驗，主要實測混合料干濕劈裂強度、穩(wěn)定度
等指標，測試結果如表５ 所示。
表５　再生材料力學性能試驗結果
Ｔａｂｌｅ ５　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
試驗
編號
穩(wěn)定度
（６０℃） ／ ｋＮ
干劈裂強度
（２５℃） ／ ｋＰａ
浸水劈裂強度
（２５℃） ／ ｋＰａ
干濕強
度比／ ％
１ ７?? ４４ ０?? ３０ ０?? ２２ ７３?? ３
２ ６?? ９９ ０?? ３３ ０?? ２５ ７５?? ６
３ ５?? ８４ ０?? ３５ ０?? ２９ ８２?? ３
４ ６?? ３９ ０?? ３９ ０?? ３１ ７９?? ５
５ ７?? ５８ ０?? ４４ ０?? ３４ ７７?? ３
６ ６?? ７５ ０?? ４２ ０?? ３６ ８５?? ７
　　試驗結果表明：冷再生混合料的兩項決定性指
標均滿足設計要求， 即２５℃ 干劈裂強度均≥
０?? ３ＭＰａ，６０℃馬歇爾穩(wěn)定度均≥５ｋＮ。
５?? ３　鉆樣取芯力學性能試驗分析
對試驗路段７ｄ 后取芯進行無側(cè)限抗壓強度試
驗，取標準芯樣試件直徑為１５ｃｍ，厚度為１５ｃｍ，標
準溫度２０℃， 無側(cè)限抗壓強度試驗結果如表６
所示。
表６　鉆芯取樣無側(cè)限抗壓強度試驗
Ｔａｂｌｅ ６?。眨睿悖铮睿妫椋睿澹?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｅｄ ｃｏｒｅ
試驗點位
編號
無側(cè)限抗壓
強度／ ＭＰａ
試驗點位
編號
無側(cè)限抗壓
強度／ ＭＰａ
１ １?? ０６ ６ １?? ４８
２ ０?? ９９ ７ １?? ５８
３ １?? ０４ ８ ０?? ９４
４ １?? ４ ９ １?? ９８
５ １?? ２ １０ １?? ７６
　　數(shù)據(jù)分析可知，冷再生結構層無側(cè)限抗壓強度
基本符合要求，但是部分試件底部有輕微的松散現(xiàn)
象，這是由于冷再生材料主要依靠機械壓實作用，
因此施工中壓實環(huán)節(jié)是影響成型和質(zhì)量的關鍵。
重視壓實工藝，采用較大噸位的壓實機械進行高幅
低頻壓實是重要的施工環(huán)節(jié)。
６　結語
１）結合工程實際，針對泡沫瀝青就地冷再生技
術在材料設計、施工控制及質(zhì)量檢測等方面進行總
結，通過對泡沫瀝青性能和冷再生混合料性能研
究，為使用冷再生技術進行路面維修提供可以借鑒
的思路和方法。
２）通過對泡沫瀝青冷再生混合材料配合比設
計研究，對其壓實度、取芯強度等試驗數(shù)據(jù)的分析，
初步分析了影響泡沫瀝青冷再生技術的關鍵因素。
３）冷再生技術最大特點是充分利用原有材料，
就地再生且滿足路面技術要求，因此施工現(xiàn)場控制
是保證施工質(zhì)量的關鍵，加強現(xiàn)場試驗檢測能力，
以便及時進行控制與調(diào)整。較為重要的是對于厚
度較大的冷再生基層加強拌合，采用重型壓實機械
壓實、養(yǎng)護，科學施工，是保證施工質(zhì)量的核心。
參考文獻：
［ １ ］　張春孌． 泡沫瀝青就地冷再生技術的應用［Ｊ］． 中外公路，
２０１２（６）：２９４?２９７．
［ ２ ］　曹林濤，張大亮，楊孝華． 瀝青路面就地冷再生施工問題及對
策分析［Ｊ］． 公路交通科技：應用技術版，２０１１（７）：４２?４４．
［ ３ ］　李峰，黃頌昌，徐劍． 泡沫瀝青衰變方程與發(fā)泡特性評價［Ｊ］．
同濟大學學報：自然科學版，２０１１（７）：１０３１?１０３４．
［ ４ ］　張遠君． 泡沫瀝青在就地冷再生中的應用技術研究［Ｄ］． 西
安：長安大學， ２００８．
［ ５ ］　周斌． 瀝青路面冷再生方法研究［Ｄ ］． 西安：長安大學，２００９．

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