泡沫沥青就地再生

第二章再生材料配合比设计

2.1 原材料试验

在泡沫沥青稳定再生层施工前，需用对原就路面进行取样。可以利用WR2500S

就地冷再生机在原旧路上铣刨有代表性的样品。用再生机进行取样，不仅能够获得有关结构层次和路面材料有用的视觉理解，而且提供了提取样品进行试验室测试的机会。通过这些样品，可对原路面结构层的材料质量进行评价，同时这些样品也可以用于配合比设计，测试结构将有助于确定路面材料最有效的再生处理方式。

2.1.1 选取的铣刨料样品应严格按照相关规范和规程进行下列试验：

（1）级配分析；

（2）塑性指数；

（3）击实试验；

（4）含水量；

2.1.2 对级配不良的铣刨旧料，应通过掺加部分新料以改善其级配，对新加料应取所定料场中有代表性的样品严格按照相关规范和规程进行下列试验：

（1）级配分析；

（2）塑性指数；

（3）相对密度；

（4）碎石或砾石的压碎值；

（5）含水量；

2.1.3 应检验水泥的标号和终凝时间。

2.2 材料要求

2.2.1 泡沫沥青就地稳定再生中的待稳定材料应满足如下要求：

泡沫沥青稳定再生层单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。泡沫沥青稳定再生层的颗粒组成应在表2.1所列级配范围内。待稳定材料的塑性指数不应超过10。塑性指数大于10的待稳定材料，宜加入石灰，或加入水泥和石灰的混合活性填料。

表2.1 泡沫沥青稳定再生基层与底基层混合料的颗粒组成范围

筛孔尺寸（mm）泡沫沥青稳定材料级配范围（%）

粗粒式中粒式细粒式

31.5 100

26.5 90-100 100

19 90-100

13.2 60-85

9.5 60-85

4.75 25-65 35-65 45-75

2.36 30-55 30-55 30-55

0.3 10-30 10-30 10-30

0.075 6-20 6-20 6-20

2.2.2 在25℃稳定材料时，要求用来发泡的基质沥青的膨胀率和半率期最小接受值分别为10倍和8秒，不满足此要求的沥青应放弃使用。

2.2.3 使用的粗细集料质量要求应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40）的规定。单一粗细集料质量要求不能满足要求，但是集料混合料性能满足要求的，

可以使用。

2.2.4 水泥作为再生活性填料时，可以采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥。水泥的初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥，不应使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。水泥应疏松、干燥、无聚团、结块、受潮变质。水泥标号可以为32.5或42.5。

2.2.5 石灰作为再生活性填料时，可以采用消石灰粉或者生石灰粉，石灰技术指标应符合《公路路面基层施工技术规范》的规定。石灰在野外堆放时间较长时应覆盖防潮。。

2.2.6 应采用洁净水用于泡沫沥青稳定再生施工。对水质有疑问时应进行检验。

2.3 准备试样并进行配合比设计

2.3.1 在进行配合比设计的时候，首先要进行基质沥青的基本指标检测和发泡性能检测。沥青的基本指标检测要求如下：

表2.2 沥青技术指标

指标单位测值技术要求试验方法

针入度（25℃、100g、5s） 0.1mm 80～100 T0604

软化点（TR&B）℃≥45 T0606

延度（15℃、5cm/min） cm ≥100 T0605

含蜡量（蒸馏法）％＜2.2 T0615

闪点℃≥245 T0611

溶解度％≥99.5 T0607

密度（15℃） g/cm3 实测 T0603

RTFOT后残留物

质量变化，不大于％±0.8 T0610

残留针入度比（25℃）％≥57 T0604

残留延度（10℃） cm ≥8 T0605

沥青的发泡特性指标如下：

表2.3 沥青发泡特性

发泡用水量发泡温度

160℃ 170℃

膨胀率（倍）半衰期（秒）膨胀率（倍）半衰期（秒）

1.0

2.0

3.0

4.0

2.3.2 沥青基本指标检测完成以后就可以进行发泡特性的确定了。步骤如下：（1）沥青发泡温度通常选择160℃、170℃、180℃三个温度；

（2）发泡用水量至少为4个，通常为沥青质量的1%、2%、3%、4%；

（3）将试验机中泵送循环的沥青加热至需要的温度，并在开始试验前至少维持5分钟；

（4）标定沥青的喷射流量，并设置计时器，使每次沥青的喷射量为500g；（5）设定水流量控制器，达到需要的加水量；

（6）将泡沫沥青喷射至钢桶内（钢桶直径275mm），使用试验机配备的标尺，测量桶内泡沫沥青的最大高度，作为最大体积；

（7）使用秒表测量泡沫沥青衰落至最大体积的一半所持续的时间，作为泡沫沥

青的半衰期；

（8）至少重复三次，直到得到每次最大体积和半衰期的读书相似；

（9）对每个温度，至少在3个含水量下，重复步骤5-8；

（10）以含水量（%）为横坐标，膨胀率（倍数）和半衰期（S）为左右纵坐标，根据试验数据绘图，选择能产生最佳发泡效果的发泡温度和发泡用水量。

2.3.3 将代表试样（旧混合料）完全风干，测定旧混合料完全风干后的含水量。

2.3.4 根据旧混合料和新加料的级配确定合成级配，级配范围如表2.1。绘制级配曲线，使设计合成级配在相应的级配范围内。设计的合成级配宜接近表中级配范围的中值。当反复调整不能满意时，应更换新加料设计。

2.3.5 将旧混合料分成以下四个部分：

（1）粒径大于31.5mm的材料；

（2）粒径在19~31.5mm之间的材料；

（3）粒径在13.2~19mm之间的材料；

（4）粒径在4.75~13.2mm之间的材料；

（5）小于4.75mm的材料。

2.3.6 将全部通过31.5mm的材料，再按照筛分结果重新组合成代表性试样，并用19~31.5mm这档材料代替31.5mm以上的材料。符合粗粒式级配的试样举例见表2.2。

表2.2 代表试样重新组合

筛分结果10kg旧混合料各档材料用量

筛孔尺寸（mm）通过率（％）<4.75mm 4.75~13.2mm 13.2~19mm 19~31.5mm

31.5 97.5 (53.6/100×10000)＝5360g （72.3－53.6）/100×10000＝1870g (85.5－72.3)/100×10000

＝1320g (100－85.5)/100×10000＝1450g

19.0 85.5

13.2 72.3

4.75 53.6

2.4 最大干密度和最佳含水量的确定

2.4.1 泡沫沥青稳定基层时添加少量的水泥或者石灰与泡沫沥青配合使用。在施工中普遍使用水泥材料。在配制试样时，水泥剂量为1.5%。水泥剂量以水泥质量占全部材料干质量的百分率表示，即水泥剂量=水泥质量/（水泥质量＋待稳定旧料干质量）。

2.4.2 根据设计配合比确定的新旧料比例进行配料，配料时>31.5mm的材料进行替代。

2.4.3 按公式2.4.1确定试样的干质量。

（2.4.1）

式中：

――试样的干质量，g；

――试样的风干质量，g；

――风干试样的含水量，％。