杨道忠

摘要：本文在津滨高速改扩建工程项目的基础上，分析了不同成型方法对泡沫沥青冷再生混合料配合比设计的影响。试验结果表明：振动成型方法与传统的重型击实成型方法相比，更接近实际工程环境，具有一定的优势。振动成型方法可以以较小的拌合用水量达到较大的密实度，同时以较小的沥青用量获得较大的干湿劈裂强度。

关键词：津滨高速；泡沫沥青；冷再生；成型方法；劈裂强度

Molding Methods Effect on The Design Procedures For Cold Recycling Mixture With Foamed Bitumen

Abstract: This paper on the bisis of Jinbin high-speed reconstruction and extension project, analysis of different molding methods foamed bitumen cold recycling Mixture than design. The results showed that: vibration molding methods compared with the traditional heavy compaction molding method, closer to the actual engineering environment, has certain advantages. Vibration molding methods can achieve greater density to the smaller mixing water consumption, while a smaller amount of asphalt larger wet and dry splitting strength.

Key Words: Jinbin speed; foamed bitumen; cold recycling; molding method; splitting strength

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

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1 引言

目前，在自然和行车的作用下，特别是近年来超载严重，加速了道路各种病害的产生，缩短了道路维修养护的间隔时间，道路养护、改造任务也越来越重。传统的道路改造方法均是将旧沥青路面和结构层全部挖除，然后再重新做基层和面层，由此将会产生大量废旧路面材料，如果将其废弃不仅仅是浪费资源，更加污染环境。因此，怎样使这些废旧路面材料重新利用受到了人们的关注和重视[1]。

路面冷再生技术作为一项绿色环保技术，目前已成为国外广泛采用的路面维修技术，国内对此项技术也日益关注。以天津为例，津滨高速公路为天津中心城区联系滨海新区核心区最重要的高速通道，其改扩建过程中就采用了此项环保技术。改扩建工程中应用泡沫沥青为粘结剂的路面再生材料，由于回收的材料本身性质存在不确定性，因而很有必要对其配合比进行优化设计，以保证良好的路用性能[3]。本文基于两种成型方式对泡沫沥青冷再生混合料配合比中的材料组成进行优化，设计出符合质量标准的泡沫沥青冷再生混合料用于道路中。为天津地区应用泡沫沥青冷再生技术提供可靠的参考依据。

2 原材料与试验方法

2.1原材料

本项目采用滨州A-70号沥青，其各项技术指标均符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的相关规定。水泥符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》中关于“普通硅酸盐水泥的技术要求”的规定。

沥青路面回收材料严格按照“分别回收、分开堆放、不得混雜”的原则进行回收，回收时选用冷铣刨、机械开挖等方式，减少材料变异性。不同规格料堆之间必须设置隔墙，隔墙高度应不小于1.5米。分级后的回收沥青路面材料（RAP）应避免长时间的堆放，且堆放高度不得大于3m（指沥青面层回收材料）。如因季节等原因需长期存放时，应采取防水苫盖措施。

2.2试验方法

本项目采用两种成型试验方法对泡沫沥青冷再生混合料配合比设计进行优化。一种是传统的马歇尔试验方法，另一种是振动成型法。两种方法基于不同的试件成型方式、不同的试件大小。马歇尔设计方法主要成型标准为Ф101.6 mm×63.5 mm马歇尔试件，振动法是根据振动压实设备成型Ф150 mm×150 mm试件。本文通过两种试件成型方式运用击实试验和干湿劈裂强度试验来确定泡沫沥青冷再生混合料配合比中的最佳拌合用水量及沥青用量，以此来研究成型方法对泡沫沥青冷再生混合料配合比设计的影响。并根据试验结果提出更适合用于泡沫沥青冷再生配合比设计的成型方法。

3 结果与分析

3.1确定泡沫沥青冷再生混合料级配

级配设计主要是为了确定再生混合料中铣刨料、新集料以及水泥剂量的比例。本文先将回收的沥青路面面层铣刨料分成两档，以4.75mm标准筛为界，从铣刨料的筛分结果可以看出，为了使混合料的合成级配满足要求级配范围，需要掺加一定比例的细集料，选择加入的水泥剂量为1.5%。泡沫沥青混合料级配设计计算结果见表1、图1所示。

表1 泡沫沥青冷再生混合料级配设计表

图1 泡沫沥青冷再生混合料级配曲线

3.2确定最佳拌和用水量

研究表明，在拌和泡沫沥青冷再生混合料时，需加入适量的水充当润滑剂作用才能使泡沫沥青冷再生混合料获得最佳压实效果，也只有充分压实才能保证混合料初期强度达到规定值[4]。然而拌和用水量过少则会达不到润滑作用，过多则会影响压实效果和混合料的强度。因此，在拌和前必须确定一个最佳拌和用水量。本文通过击实试验来确定混合料的最大干密度和最佳含水量，最佳拌合用水量为最佳含水量的80%。

重型击实和振动击实方法确定的冷再生混合料最佳含水量、最大干密度试验结果见表2和图2、图3所示。

表2 泡沫沥青冷再生混合料击实试验结果

图2 泡沫沥青冷再生混合料重型击实曲线

图3 泡沫沥青冷再生混合料振动击实曲线

由表2试验结果可见，振动击实的最大干密度明显比重型击实的最大干密度大，但含水量相比较少。这主要是由于在振动击实过程中会迫使水运动，使其具有一定的动能，从而水会相对较容易地挤入材料颗粒间的空隙中，故其需要少量的水就能使混合料易达到密实状态。特别当振动频率与散碎颗粒的固有频率相近时产生共振，更易于压实并形成结构。因此，振动成型设计方法要比传统的马歇尔设计方法更接近实际，更具有一定的优势。

根据击实结果最终确定用于马歇尔设计方法的最佳拌和用水量为4.1%，用于振动成型设计方法的最佳拌合用水量为3.8%。

3.3确定最佳泡沫沥青用量

研究表明，泡沫沥青用量的多少对其冷再生混合料的性能有很大影响[5]。本文采用两种成型方法来分析对比不同掺量下泡沫沥青冷再生混合料的干湿劈裂强度及两者比值的大小，并通过试验结果确定沥青的最佳掺量。试验结果见表3、图4和图5所示。

表3 泡沫沥青冷再生混合料试验结果

图4 泡沫沥青冷再生混合料马歇尔设计结果

图5 泡沫沥青冷再生混合料振动压实设计结果

从图4和图5曲线走势可以看出，干湿劈裂强度的大小都随沥青用量的增多，呈现先增后减的趋势，不同的成型方法在干湿劈裂强度达到最大时所对应的沥青用量不同。结果表明采用传统的马歇尔设计方法确定的泡沫沥青冷再生混合料最佳沥青用量为2.5%；采用基于振动成型配合比设计方法确定的泡沫沥青冷再生混合料，最佳沥青用量为2.0%。

3 结论

不同的成型方法对泡沫沥青冷再生混合料配合比设计中材料的用量影响很大，不同的成型方法对应的材料用量不同，所带来的经济效益也不同。通过试验结果分析发现，振动成型方法与传统的重型击实成型方法相比，更接近于实际工程环境，可以以较小的拌合用水量达到较大的密实度，同时以较小的沥青掺量可以获得较大的干湿劈裂强度，具有一定的优势，应用于工程实践可以获得更大的经济和社会效益，应用前景较为广阔。

参考文献：

[1] 拾方治, 赫振华. 泡沫沥青混合料物理力学特性的试验研究. 公路, 2004(5): 142-144.

[2] Construction Specification For Full Depth Reclamation With Expanded Asphalt Stabilization. ntario Provincial Standard Specification. 2003. 11

[3] 拾方治, 赫振华, 吕伟民, 徐斌, 朱良谱, 沥青发泡原理及发泡特性的试验研究.建筑材料学报. 2004. 6

[4] 任义军, 刘晓婷. 沥青混合料就地再生施工工艺分析. 养护机械与施工技术. 2005. 4

[5] 王海燕. 沥青路面现场冷再生设计方法的探讨[J]. 天津市政设计, 2002(3): 16-18.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。