泡沫沥青再生水泥稳定级配碎石基层技术应用

泡沫沥青再生水泥稳定级配碎石基层技术应用摘要：针对2008年京沈高速公路（天津段）维修中应用泡沫沥青就地冷再生技术进行研究，首次将水泥稳定级配碎石基层作为再生材料利用，简述就地冷再生施工工艺。试验路铺筑期间，对现场材料力学性能进行检验和评价，并在试验路铺筑结束后对其路面使用性能进行跟踪检测调查。关键词：泡沫沥青水泥稳定碎石力学性能就地冷再生泡沫沥青冷再生技术是利用专用设备对旧沥青路面进行铣刨、回收、破碎、筛分，然后掺加一定比例的稳定剂（泡沫沥青）、水、新集料及水泥重新拌和摊铺，最后碾压成型，形成具有一定路用性能新结构层的整套技术。该项技术可以将原路面材料重复利用，节约资源，并可从根本上改变原路面材料性状。按施工工艺可分为厂拌法再生和现场就地再生，本文结合试验路工程进行了研究和探索。1试验路工程概况试验路位于京沈高速公路（天津段）北京～沈阳第三车道k95+500～k96+500处。原路面结构为：4cm抗滑表层(AK-13)+4cm抗滑表层(AK-16I)+5cm中粒式沥青混凝土(AC-25I)+6cm粗粒式沥青混凝土(AC-30II)+20cm水泥稳定级配碎石基层+2×15cm石灰粉煤灰(12%)+15cm石灰土(10%)。行车道原设计弯沉为33.0(0.01mm)。通车数年来交通量巨大及超载严重，通过路面检测调查发现，原路面存在严重的车辙、沉陷、横向裂缝和纵向裂缝等多种病害，且路面弯沉值平均在100(0.01mm)以上，承载能力较差。设计维修方案：4cm改性沥青混凝土（AC-13C）+改性沥青热拌碎石应力吸收层+18cm泡沫沥青再生沥青面层+20cm泡沫沥青再生水泥稳定级配碎石基层（CTB）。2室内试验研究2.1沥青发泡性能当常温水滴与高温沥青接触时，沥青的部分热量传递给水并使之急速气化形成蒸汽泡，在一定压力下，这些蒸汽泡被压入沥青的连续相使其体积急剧膨胀，瞬间产生大量的沥青泡沫，沥青粘度变得相当低，这种状态下的沥青称为泡沫沥青，其与拌合好的集料结合后形成泡沫沥青混合料。沥青发泡性能用膨胀率和半衰期综合评价，膨胀率是指在沥青发泡状态的最大体积与未发泡状态体积的比值。半衰期是指泡沫沥青最大体积缩小到该体积一半所用的时间。两者分别表征泡沫沥青与集料的结合面积和时间，所以沥青发泡性能好坏直接影响泡沫沥青混合料性能。试验路铺筑前对所提供的黄骅A级70号重交石油沥青依据《公路沥青路面再生技术规范》（JTGF41—2008）中规定进行发泡性能测试，得到其膨胀率、半衰期与发泡温度、发泡用水量的关系如图1和图2。图1膨胀率与发泡用水量变化关系图2半衰期与发泡用水量变化关系由图1和图2可以看出：在同一发泡温度下，膨胀率随着发泡用水量的增加而增大，尤其在发泡用水量大于2%时较为明显，半衰期则随着用水量的增加而减小；在同一发泡用水量下，沥青温度越高，膨胀率越大，半衰期越小。主要是由于发泡温度升高增大了沥青能量，较大发泡用水量增加了泡沫数量，使膨胀率增大，但同时沥青表观粘度降低，相应沥青薄膜的弹性降低，不利于泡沫本身的稳定，从而导致半衰期减小。根据试验结果确定最佳发泡温度为160℃，最佳发泡用水量（Wopt）为2.5%，此条件下获得最佳发泡效果：膨胀率18倍，半衰期17秒。2.2混合料级配及配合比泡沫沥青材料特殊的形成机理决定了其对集料级配具有一定的要求。试验路开工前采用铣刨机对原路面沥青面层进行铣刨剔除后，再对CTB铣刨取料进行筛分试验，级配控制范围选择经过室内研究确定的CTB优化级配，试验结果见图3,CTB铣刨料级配曲线为A1。图3级配设计曲线筛分结果表明CTB铣刨料中4.75mm以下各筛孔通过率偏低不符合优化级配范围，应添加细集料进行调整。为充分利用旧路材料，选择底基层石灰粉煤灰作为细集料，通过配合比设计确定掺配比例：CTB:石灰粉煤灰(12%)=75%:15%，设计级配曲线如A2（现场级配检测如A3）。尸迟常通过室内呢配合比试益验确定泡每沫沥琴青赔CT味B脸混合料最情佳泡沫沥素青用量欲(区OAC犁)建为欠2.7你%摇，水泥用脾量量1.8数%敬，最大干混密度锐为长2.09级g/cm岸3卡，档最佳含水救量着7.2吴%碌。表3剃现场材料否试验及检读测司3.撕1套毛体积密靠度香试验路铺催筑后，对歌达到养生博龄期的泡童沫沥青再仗生趣CT拉B校层提取芯臣样并测定锡其毛体积虾密度，研仇究表明该拼材料与普备通沥青混撑合料相比监吸水率较犹大芬(慰一般臂在难2.5尘%佛以嚼上拾)疲，所以采记用蜡封法特进行试验笑，并计算荐空隙率，障试验结果行见玻表石1惰。兼表吸1尚挪芯样毛体绘积密度试纸验结果塌芯样位置血毛体积密绿度础g/cm恶3陪空隙率乎%搭k95+礼650卵2.12顺6.6揉k95+潜738印2.16鼠5.3滋k95+左870粱2.17貌5.0忆k96+绞145奏2.13已6.3郑k96+奖320际2.15希5.5民K仰96+4偏45度2.19赔4.8旁试验结果危表明，泡侧沫沥青再岩生丝CT日B居芯样毛体愚积密度范模围碎在赴2.1谋2录～胜2.19明g/cm鸭3棕之间，空专隙率范钻围协4.8多%森～鸽6.6摆%层。该密度革值小于热酷拌沥青混敬合料的密泡度球2.羊4我～妻2.5g芬/cm笑3既，而孔隙仿率偏大。灿主要是由匹于再生混押合料中添五加了一定据量石灰粉店煤灰，且途泡沫沥青垫混合料不伙如热拌沥轰青混合料抽容易压实凑。另外，欧泡沫沥青恨混合料中骆含有一定闻量的水分惧，当水分阿蒸发后在何混合料内得部产生部津分空隙。征3.坐2炕劈裂强度东试验瑞泡沫沥青遥材料重要养的力学控写制指标之沫一是劈裂宰强度（锻ITS羞），通过画ITS脸试验可以冬间接划测试材料孩的抗拉强虽度，检验熔混合料中苹粘结剂与稠集料的结昌合能力和济抗裂性能绵。试验路表铺筑后按等不同龄期套分别提取链芯样，测礼试论其绞15俭℃小下崇IT新S怨值，并计租算滚干湿劈裂夏强度比楼，煤试验结果券见醋表熔2蓄。辽表拆2总鸣芯样劈裂阿强度试验膝结果赏龄期天荷平均浸捆水施ITS妙MPa稀干湿劈裂技强度焰比何%协有效芯样拐数量个乎偏差系翁数你%来2振0.26信70苍10慕7.5派4通0.37道83窑10视8.1梁30产0.40烘沈79沾12供6.2缩90流0.41逮78菠10争6.8齿稼雀辛注：表中于平均厨浸滤水都IT呢S侍为将芯样全置怕于眨2非5尼℃管恒温水浴蚕中亮23致h券后册，书1南5程℃肝恒温水浴济中糖1稀h想。呜由试验结桥果可知，零泡沫沥青董再赴生摸CT轰B瞎材超料芽4病d崭龄期的浸香水议IT辫S洽值设为摧0.37没MP惧a横，干湿劈咏裂强度撑比道83笔%粗，且其前僵期浸蝶水配IT锐S佣值增长较就快，后期框趋缓。与筹热拌沥青模混合料典善型强度值唤（捎0.调6龙～均1.6M络P痛a多）相比偏柱低。抵3.波3磨无侧限抗疾压强度及深抗压敬回弹模量骨试验室为研究泡薯沫沥青再砍生永CT岩B箱混合料力溉学性能，灵试验室采尼用造MT恋S仁对试验路中龄守期鉴7备d锅芯样进行寒无侧限抗去压强度欣（弹UC惠S点）和抗压乘回弹模量轻测试苍。试验结颂果见鹿表坑3率。久表赠3狂和芯样抗压扇强度及抗圾压回弹模址量试验结删果点项目捆范围环平均值选芯样数量恐标准差本MPa敏个惨MPa康UCS劲2.催4密～陈3.5玉2.9救8坟0.18孙抗压回弹竭模量眉90箭0朴～避1400猴1175汁.2敲8窃35.7归5颂注铜:葬芯样置滴于唤20怠℃嫁水丛中括24渐h蛛后进行育试验教，正保证率系遣数厕95局%籍。骡试验结果厌表明，泡奔沫沥青再卡生到CT剪B醉材料的平垄均抗压强饮度值谈为避2.9M刊P和a袖，其抗压值回弹模量价与热拌沥珍青混合料称（爪120毫0忧～率1600见MP齐a粮）和半刚扛性材料毒（名130慧0伪～咳1700园MP顺a同）相比偏畅小，可知碍该材料属袜于一种半漠柔性材料蜻。两3.她4舒试验路弯径沉跟踪检阳测绍路面弯沉散是反映结萝构层承载吵力的重要律指标之一砖，试验路纯铺筑结束桐后，定期辨对其进行钟弯沉跟踪如检测，并顽与原路面往弯沉比较夕，检测结嘴果见小图载4搬。梅图坊4党像试验路弯筛沉检测结伶果绘弯沉检测趣表明：原该路面弯沉财值较大，矮其平均值寒和代表值秩均仆在休10醒0蓝（东0.01半m罢m凤）以上，庙说明承载害能力较差乏，而再生妖后的路面好强度得到怖了较大的护改善，其虏前期承载斥力有了显暑著提高，塞路面结构渴总体强度街呈增大趋插势。转4肿施工工艺他试验路铺亮筑采用德翠国维特根征公司生产丘的冠WR42陆0阵0厌就地冷再愈生机与水互泥稀浆拌阴合车、热时沥青罐车饲组成再生炉机组来完纯成。就地仆冷再生机瑞由铣刨、举拌合及摊产铺三部分选组成，配谱备了泡沫冻沥青发生匆装置和自地动化程度兽很高的水锅泥、泡沫跌沥青计量狮控制设备愚，能够准偿确控制水捡泥及泡沫党沥青用量洒。混合料抹拌合采用齿双卧轴强屠制搅拌系裕统，并带皱有自动找坦平装置摊杰铺及熨平贤装置。就塌地再生速桐度一般控粒制滚在饭2.师5肠～毙3.5m闻/mi兴n捷之间。实鬼际再生过帆程中需注泻意几方面雷情况袭：抗①得施工中应榆注意观察站再生混合屋料中沥青霞分布情况显，如发现搂有饥“亮沥青胶染团通”谨说明泡沫耕沥青分布升不均匀，护应测试沥排青发泡效凉果、检查些拌合仓压虫力及混合喇料级配、欧含水量等砍；剥②挎再生速度以应保持匀幕速，不要讽忽快忽慢软以减少水爽泥、泡沫氏沥青剂量摄波动，尽厅量避免再宾生过程中泄长时间停弱顿，以免室混合料过王于干燥，蹲影响压实驰效果猪；浓③困就地再生盖方式特点筐是把铣刨崭、拌合及浸摊铺合并斧为一个工舍序，由于牙原结构层她厚度存在阴一定差异你，所以再意生时需注呢意铣刨后爹槽底情况享，发现有沫夹层时适容当调整再冠生深度，论避免在再买生层和原纵结构层之斩间形成松私散夹层。葬试验路混桑合料碾压功采用初压炮、复压和诊终压组合治方式。初择压采用悍悄马单钢轮匆振动压路轮机从外侧厘向路中心听碾压，相晶邻碾压带欣应重脑叠昏1/三3项～北1/只2脏轮宽，碾帖压模式为扶静压一遍秀、强振两哥遍、弱振悼两遍；复蛾压紧接初引压进行，搂复压采用锹双钢轮振涌动压路机显高频低幅讨振动碾压赵，达到要舍求压实度固，并无明尊显轮迹；献终压紧跟洞复压进行都，采用轮爹胎压路机赏进行揉搓胀压实，当饲再生层表泊面较干时养应边碾压情边洒水，陆碾压至表盈面平整密岔实，无较兆大孔隙和嫌明显轮迹详为止。压彻实度（灌转砂法）检伍测表明，内再生层平煌均干密度狐为普2.11蹈g/cm影3茧，平均含哪水量兽为龄6.9握%扁，压实度域达兴到悦101兆%垄。碾压需顺注意下列软几项膨：姿①呀压路机起竹车、停车雕要缓慢，莫不得在未酬碾压完毕义的混合料把上急停或泡掉头。压育路机碾压奇过程中为罩避免出现螺混合料粘双轮现象或误者混合料看表面较干车时，可向置压路机碾丙压轮喷洒赞少量水搜；叠②效混合料含绞水量是影俊响再生材择料压实效合果的重要盐因素之一重，由于再壶生材料中忍含有石灰款粉煤灰，曲其最佳含杯水量略偏坟大，碾压桂过程可能肥出现局部肃混合料含累水量过大巴引膏起志“备弹斧簧绍”状现场难以暖压实，应编严格控制婶含水量先；淡③海严格控制位碾压顺序竿、模式及玩遍数，避断免出现局善部漏压或穿过压情况育。另外，沉同过对碾蜘压前后结趟构层厚度挪测量计算喝出棋20c葡m乓泡沫沥青蒸再截生努CT畜B散混合料现洞场虚铺系林数是在叫1.3烧8点～讨1.4慎1倚之间。结语棚泡沫沥青竿再厉生似CT纸B纽试验路工喊程醉在京沈高厌速公路维痰修中获得敢了成功应字用。试验权路通车一赚年后，路悉面状况良桃好，平整测度、弯沉守及路面损丑坏等各项茫检测指标耍均在允许猜范围内。孕随着该技就术的研究纱与应用，凡对于解决搞我国高等粉级道路土水泥稳定脸类基层破城坏问题将蒸会起到巨瓜大作用。顺通过试验窃路的铺筑仰，我们获扎得一些有闯关该材料刚力学性能歉参数及数蠢据，并总孟结一些施侮工经验，段为该项技里术今后的员试验研究播与应用提伐供参考数群据。红参考文献慕：祝[1]宁慎田梅咏，物许世鸣，倘张永平，型拾方项治烟.箭泡沫沥青蛾厂拌冷再祖生技术在镇公路大修揭中的应舍用定[J]寨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