泡沫沥青课件

泡沫沥青冷再生技术泡沫沥青冷再生技术泡沫沥青的历史发展泡沫沥青的工作原理泡沫沥青的特性与发泡质量的评价指标泡沫沥青冷再生技术的特点泡沫沥青冷再生混合料的设计和技术标准泡沫沥青冷再生的施工工艺与设备泡沫沥青的历史发展泡沫沥青的历史发展泡沫沥青并不是一项新技术，早在40余年前泡沫沥青已经有了工程应用。1928年AugustJacobi在德国开发了第一个热沥青的泡沫系统并注册了专利。1957年美国IOWA州立大学的LadisCasanyi教授用水蒸气喷射到热沥青中来产生泡沫沥青并第一个指出其用作冷拌混合料粘结剂的潜力。泡沫沥青的历史发展1971年澳大利亚的美孚石油公司（MobilOil）发明并注册了用喷水代替蒸汽的泡沫沥青发生装置，使泡沫沥青的生产更加实用而经济。1991年美孚公司的专利终结，泡沫沥青技术在世界范围内得到了更为广泛的应用，并开发了许多新的泡沫沥青系统。泡沫沥青的历史发展在上世纪70年代泡沫沥青主要作为稳定剂用于土壤等筑路材料的稳定处理。上世纪90年代泡沫沥青开始用于厂拌冷再生技术和就地冷再生技术中。21世纪初泡沫沥青将它的应用领域扩展至温拌沥青技术中，用于降低沥青混合料的和易性。泡沫沥青的的工作原理泡沫沥青的工作原理早期的泡沫沥青是由一定压力和温度的水蒸气喷射进热沥青而生成的。由于需要蒸汽锅炉等专门的设备，在经济上增加了生产成本，使用也很不方便。尤其是对于要移动的现场施工机械用水蒸气来生产泡沫沥青是很不实用的。泡沫沥青的工作原理MobileOil的专利技术第一个提出了用喷水代替水蒸气的泡沫沥青发生装置泡沫沥青的工作原理上世纪90年代新开发的泡沫沥青发生装置增加压缩空气的喷射，使水滴与沥青混合更好而有助于泡沫沥青的形成。泡沫形成机理微小的水滴与热沥青接触；高温的沥青将热量传给水滴表面将其加热至100℃以上，而自身的温度随之降低；当传递给水的热量大大超过水的蒸发潜热时，导致爆发般地产生大量水蒸气，并在发泡室内急剧膨胀；泡沫形成机理水蒸气形成的压力将沥青吹成一个个被沥青膜包围的气泡，气泡在蒸汽膨胀压力下继续吹大直至沥青膜的表面张力与蒸汽压力相平衡；随着水蒸气热量的消失，压力在下降，气泡的体积也随之缩小，直至消失。由于沥青的导热性很差，所以泡沫可以在一定的时间内保持稳定。

泡沫破灭机理

导致泡沫破灭的形式和原因可以从两方面来分析：气泡内压力过大或沥青膜的强度不足，使气泡的体积不断增大，沥青膜的厚度不断减薄，气泡的膨胀压力与表面张力无法保持平衡而导致气泡破裂；由于边界传热的效果使气泡内温度和压力不断下降，气泡的体积缩小、变瘪而最终消失。泡沫沥青的特性

与发泡质量的评价指标泡沫沥青的特性

----膨胀率衰减曲线泡沫沥青的特性

----膨胀率衰减曲线泡沫沥青发泡质量的评价指标最大膨胀率—泡沫沥青在发泡过程中的最大体积与泡沫完全消失后粘结剂的体积之比；半衰期—泡沫沥青在发泡过程中从最大体积衰减到最大体积的一半时所经历的时间；发泡指数—衰减曲线下与泡沫沥青最小膨胀率水平线之间的面积。影响泡沫沥青发泡质量的因素加水量沥青温度沥青、水、空气的喷射压力沥青的性质影响泡沫沥青发泡质量的因素在上述因素中注入热沥青中的水量和热沥青的温度是对发泡质量影响最大的因素。沥青、水、空气喷射压力主要影响沥青和水滴的雾化和均匀的程度，对发泡过程起辅助的作用。影响泡沫沥青发泡质量的因素对于膨胀率和半衰期来说通常是存在矛盾的，高的膨胀率，随拌着低的半衰期，而高半衰期则随拌着低的膨胀率。影响泡沫沥青发泡质量的因素沥青的性质对发泡质量的影响主要是由沥青中硬沥青质与软沥青质的比例决定的。沥青质多的硬沥青不利于发泡，轻质油分多的软沥青则更容易发泡。通常认为用于泡沫沥青的应为90~110#较软的沥青，但70#沥青的效果也很好。影响泡沫沥青发泡质量的因素160~170℃℃70#沥青的发泡曲线160~170℃℃90#沥青的发泡曲线泡沫沥青的衰减曲线泡沫沥青的衰减曲线Jenkins教授的衰减方程：式中：ER(t)—在时刻的膨胀率;ERm—最大膨胀率;τ—半衰期。

沥青可发泡性的评价指标发泡指数FI=A1+A2泡沫沥青

冷再生技术的特点泡沫沥青冷再生技术的特点泡沫沥青复拌冷再生混合料（FoamedAsphaltColdReclaimingMix）是一种用于半刚性（半柔性）基层的沥青稳定材料，它可以用路拌的方法也可以用厂拌的方法来生产。它与热拌沥青碎石柔性基层（ATB）和用于柔性基层的冷再生沥青混合料（ColdRecyclingMix），在形成机理、材料要求、配合比的设计等方面都有很大差别。沥青与集料裹覆特点的差别乳化沥青泡沫沥青热拌沥青稳定处理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)粗集料部分裹覆，沥青-细料砂浆粘结粗料集料沥青膜裹覆沥青-粉料砂浆与粗料形成点状的粘结集料由沥青膜连续裹覆沥青与集料裹覆特点的差别沥青与集料裹覆特点的差别泡沫与冷集料接触后破碎成碎片沥青与集料裹覆特点的差别泡沫沥青在应用过程中对集料的级配要求有较多的细料，粉料的含量应至少在5%以上。缺少0.075mm以下的粉料会导致沥青泡沫破裂后粘在细料上而使细料结团，不能均匀地形成粗集料之间的粘结点，而导致混合料强度和稳定性的削弱。裹覆着沥青的粉料形成“焊接点”沥青与集料裹覆特点的差别材料类型的差别乳化沥青泡沫沥青热拌沥青稳定处理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)碎石天然砾石RAP碎石RAP碎石天然砾石RAP填料碎石0~50%RAP含水量的差别乳化沥青泡沫沥青热拌沥青稳定处理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)90%OMC+50%乳化沥青用量90%OMC+50%乳化沥青用量70~90%OMC干应用再生剂的差别乳化沥青泡沫沥青热拌沥青稳定处理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)不用再生剂用再生剂不用再生剂用再生剂柔性程度的差别乳化沥青泡沫沥青热拌沥青稳定处理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)加水泥不加水泥半柔性接近柔性接近半刚性半柔性柔性初始强度增长速率的差别乳化沥青泡沫沥青热拌沥青稳定处理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)慢慢中等快初始强度增长速率的差别泡沫青复拌冷再生技术的特点

——小结泡沫青复拌冷再生技术的特点经破碎后的沥青路面回收材料是作为集料颗粒(黑色集料)加入到混合料中去的，因而不要求已老化的旧沥青恢复至新沥青的性能；集料颗粒之间的粘结不是靠裹覆在颗粒上的沥青膜连接的，而是依靠带有沥青的粉料粘在粗集料表面而形成点状的粘结；混合料的强度在相当程度上要靠粗集料之间的嵌挤结构和内摩擦力；无结合料基层结构强度的形成机理泡沫青复拌冷再生技术的特点沥青的加入量较少，通常最佳沥青用量在2.5%~3.5%之间，过多的沥青会导致细料结团而降低混凝土的强度；集料之间的润滑不是靠沥青，主要靠添加水分来实现。混合料摊铺、碾压过程的和易性较差，要求更大的压实功；不像常规的沥青碎石基层（ATB）那样，通常是密级配的混合料其空隙率只有3%~6%，而泡沫沥青混合料的基层其空隙率很少会低于10%。泡沫青复拌冷再生技术的特点泡沫沥青混合料对水分非常敏感，因此混合料对抗水损害的能力较差；在泡沫沥青混合料的配合比设计中，需要对两个参数进行优化，即最佳的用水量和最佳的泡沫沥青用量。泡沫沥青基层的优缺点半柔性----与水泥稳定基层比有一定柔性但比密级配沥青基层柔性差，但有较强的抗变形能力；应用简单、容易----不需像热拌沥青搅拌设备那样庞大而复杂的机组；泡沫沥青基层的优缺点采用普通沥青，而且用量较少，在费用上比热拌沥青和乳化沥青混合料节省；强度增长速率较乳化沥青基层快；抗水损害能力较差。泡沫沥青冷再生混合料的设计和技术标准泡沫沥青冷再生混合料的设计方法泡沫沥青冷再生混合料设计原材料的质量检验和回收料的处理矿料级配设计确定冷再生混合料最佳含水量马歇尔试件的制作与养生试件密度测定马歇尔试验和间接拉伸试验确定最佳用水量与最佳泡沫沥青用量矿料级配料设计泡沫沥青冷再生混合料的设计的技术标准我国的技术标准试验指标试验条件技术要求间接拉伸强度ITS(劈裂强度),kPa干试件：15℃试验温度湿试件：25℃水温调节24小时≮400残留强度比TSR,%同上≮75马歇尔试验稳定度，kN40℃试验温度湿试件：25℃水温调节24小时≮5残留稳定度，%同上≮75冻融劈裂TSR，%≮70南非CSIR的技术标准试验指标试验条件技术要求间接拉伸强度ITS(劈裂强度),kPa干试件：25℃试验温度湿试件：（50mm真空下60min）下或25℃水温调节24小时≮200残留强度比TSR,%同上≮50回弹模量,MPa同上1500~6000动态蠕变模量,MPa≮20Wirtgen1998的技术标准试验指标试验条件技术要求间接拉伸强度ITS(劈裂强度),kPa干试件：25℃试验温度湿试件：（50mm真空下60min）下或25℃水温调节24小时；干试件：≮350残留强度比TSR,%同上≮75回弹模量,MPa同上2500~5000美国Iowa州的技术标准试验指标试验条件技术要求间接拉伸强度ITS(劈裂强度),kPa干试件：25℃试验温度湿试件：25℃水20min,50mm真空50min,25℃水10min≮200残留强度