泡沫沥青厂拌冷再生

定时控制喷嘴开关
沥青
水
空气
泡沫沥青
图1 泡沫沥青发泡示意图
二
泡沫沥青发泡特性及工艺原理
图2 发泡后的沥青
二
泡沫沥青发泡特性及工艺原理
● 泡沫沥青发泡性能的评价指标
◆ 膨胀率 泡沫沥青的最大体积／初始沥青的体积。
本工程的膨胀率为20倍。
◆ 半衰期 泡沫沥青的最大体积缩减至1/2最大体积
时，所用的时间（秒）。本工程的半衰期为20秒。 膨胀率越大、半衰期越长的泡沫沥青拌和效果越好，泡沫 沥青混合料的质量越好。
结 构 性 能
三 泡沫沥青混合料的优缺点
●缺点
◆ 泡沫沥青需要专用的生产设备 ◆ RAP混合料的级配调整较困难 ◆有些沥青无法顺利发泡
四 泡沫沥青混合料原材料的技术要求
● 沥青面层铣刨料(ARP)
◆ 粒径不大于5cm ◆ 其堆放高度应不超过2m
●水
◆为饮用水
●基质沥青
◆符合规范要求 ◆膨胀率不小于10倍 ◆半衰期不小于10s
● 合成级配设计
◆筛分试验，分析其级配组成 ◆加入部分石屑，将级配调入该级配范围 ◆ 试验检测
本工程 铣刨料：石屑=75% ： 25 ％
五 泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计
ห้องสมุดไป่ตู้● 配合比设计
◆确定混合料的最佳含水量及最大干密度（重型击实试
验）
本工程混合料的最佳含水量为5.1%，最大干密度为2.163g/cm3
二 泡沫沥青发泡特性及工艺原理 ●影响沥青发泡特性的主要因素
◆沥青的品种、组分及等级 ◆沥青发泡时的温度 ◆发泡用水量 ◆沥青和水的喷射压力 ◆加入的表面活性物（发泡剂）
二 泡沫沥青发泡特性及工艺原理
● 泡沫沥青的工艺原理
当160℃～170℃的沥青与水相遇时，热沥青与水滴表面发 生能量交换，水滴被加热到100℃以上迅速气化，此时沥青的物 理性质发生变化，其粘度显著降低，表面张力减小，蒸汽泡在一 定的压力下被压入沥青的连续相而迅速膨胀，沥青在蒸汽泡的压 力下体积也急剧膨胀，产生大量泡沫(泡沫沥青)并在很短时间内 (1s)破裂并吸附在细料（小于0.075mm）的表面，形成粘有大 量沥青泡沫的细填缝料（其作用是填充湿冷粗骨料之间的空 隙），经过拌和、摊铺、压实混合料就成为密实、稳定并有一定 强度的结构层。
三 泡沫沥青混合料的优缺点
●优 点 一
材 料 及 工 艺
◆可用于处治各种类型的材料（包括劣质的路面料） ◆节约资源、减少污染、利于环保
◆混合料可存放较长时间，保持其工作度
◆混合料可用作修复沥青路面和基层的病害 ◆生产工艺简单，能源消耗少，降低成本 ◆施工期短，养护工作量小，可尽快开放交通 ◆有较强的抗变形和抗疲劳性能 ◆有较高的剪切强度、水稳定性 ◆有利于柔性路面与半刚性路面的联结 ◆本身不会产生裂缝，能吸收半刚性路面的反射裂
六 泡沫沥青场拌冷再生施工工艺
六 泡沫沥青场拌冷再生施工工艺
■ 拌和过程中的注意事项
▲沥青的温度要控制在160 ℃ ~170 ℃ ▲经常检验沥青的发泡效果(膨胀率和半衰期) ▲每日2次对拌制出的泡沫沥青混合料进行检测
六 泡沫沥青厂拌冷再生施工工艺
◆运输 ■自卸车应前后移动按前、后、中分三部分装料 ■ 应采用干净、有金属底板的自卸汽车运输，车辆底
一
西阎高速公路大修工程概况
陕西西安~阎良高速公路是国道主干线（GZ40）二连 浩特至河口陕西境内的一段，全线路基宽度28米，双向四车 道，于2002年建成通车。经过五年的运行，路面出现了不 同程度的病害。 ●车辙 ●波浪 ●拥包 ●龟裂 ● 纵、横向裂缝等
一
西阎高速公路大修工程概况
●原路面结构形式为 4cm AK-16A型沥青混凝土抗滑表层 5cm AC-20Ⅰ型中粒式沥青混凝土中面层 6cm AC-25Ⅱ粗粒式沥青混凝土下面层 20cm二灰稳定砂砾基层 28cm二灰稳定土底基 ●大修后路面结构形式为 4cmAC-13 型沥青混凝土抗滑表面层 6cmAC-20型中粒式沥青混凝土下面层 14cm泡沫沥青厂拌冷再生混合料基层 20cm二灰稳定砂砾基层 28cm二灰稳定土底基
筛孔(mm) 上限 沥青路面铣刨料 下限 合成级配
图7 RAP料及合成级配级配曲线图
五 泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计
◆ 最佳沥青用量的确定
■确定的混合料最佳含水量，对合成级配加入适量的水 ■加入4～5种不同的泡沫沥青用量 ■进行马歇尔击实成型试件 ■成型后于室温下放置24h后放入40℃恒温鼓干燥箱养生72h ■将试件分为两组，一组放置在空气中24h，另一组放置于25 ℃ ±1℃的水浴中保温24h ■测定试件干、湿状态下的劈裂强度，计算残留劈裂强度比 ■经综合分析确定最佳泡沫沥青用量
泡沫沥青厂拌冷再生 施工技术简介
严晓生 刘建兰 中交第二公路工程局有限公司 二〇〇七年五月
内
容
●前言 ●西安~阎良高速公路工程概况 ●沥青的发泡特性及工艺原理 ●泡沫沥青厂拌冷再生混合料的优、缺点 ●泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计 ●泡沫沥青厂拌冷再生混合料的施工工艺 ●泡沫沥青厂拌冷再生混合料的检测 ●结语 ●有待探讨的问题
●水泥
◆ 32.5号普通硅酸盐水泥,初凝时间≮3h，终凝时间≮6h
● 石屑
◆符合规范要求 ◆ 0.075mm的通过率应在8％以上
◆砂当量应≥60
五 泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计
通过试验选定基质沥青 现场RAP材料随机取样 分析RAP料中集料级配及沥青含量
确定沥青发泡温度和用水量
确定混合料的级配 土工击实方法确定混合料的最大干密 度，最佳含水量。
前
言
自2000年以来，我局完成了约800公里高等级公路改 (扩)建及大修工程。其中水泥砼路面约300多公里；沥青路 面约500多公里，包括四车道拓宽为六车道约100公里，四 车道拓宽为八车道约150公里；其它四车道沥青路面改建 （大修）约250公里，其中泡沫沥青厂拌冷再生21.29公 里。今年承接泡沫沥青厂拌冷再生工程约46公里。 在此，将我局西（安）~阎（良）高速公路项目，泡沫 沥青厂拌冷再生施工技术向在座各位作一交流，请各位领 导，各位专家给予指正。
◆W2000铣刨机 3台 ◆ 山猫清扫车 1台 ◆ KMA200泡沫沥青混合料厂拌冷再生设备 1套 ◆日工4000型拌和机 1套 ◆摊铺机 ABG525 1台 ABG423 2台 ◆压路机 20t以上单钢轮振动钢轮压路机 2台 13t以上双钢轮振动钢轮压路机 5台 26T胶轮压路机4台 ◆自卸汽车 不少于 60辆 ◆智能型沥青洒布车 1辆 ◆洒水车 3辆
部及两侧均应清扫干净
■运料车辆均有蓬布覆盖并扣牢，防止泡沫沥青再生
混合料在运输过程中水分散失
■运料车辆不得撞击摊铺机
六 泡沫沥青厂拌冷再生施工工艺
◆摊铺
■ 采用一台ABG-525摊铺机半幅全宽铺筑方案 ■ 摊铺速度宜为2~3m/min ■使混合料保持在中轴以上连续、匀速、不间断的摊铺 ■泡沫沥青再生层松铺系数为1.27 ■局部离析和弹簧现象应设专人及时处理 ■应设专人对厚度、横坡度等进行跟踪检测
◆确定合成级配
■ 原则 ▲ 应尽量使合成级配满足泡沫沥青混合料级配范围的要求 ▲ 混合料0.075mm的通过率应保证在6％以上
五
100 90 80 70
泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计
◆ 本工程的合成级配
通过率(%)
60 50 40 30 20 10 0 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16 19 26.5 31.5 37.5
六 泡沫沥青场拌冷再生施工工艺 ◆ 铣刨 ■ 原沥青路面全厚15cm一起铣刨（基层１cm拉毛) ■ 铣刨注意点
▲速度4~6m/min为宜 ▲铣刨不要超深，也不要留下夹层 ▲铣刨侧面要清理干净，不得有是松动颗粒
六 泡沫沥青场拌冷再生施工工艺
◆ 铣刨面清扫、病害调查、路面补强 ■ 铣刨面要求整洁、无污染
二 泡沫沥青发泡特性及工艺原理 ● 沥青的发泡特性
沥青在高温（一般为160℃左右）条件下，加入少量 （2%左右)的水，由于水的急速气化，使沥青剧烈膨胀，发生 “爆炸”产生大量泡沫，同时沥青表面积迅速增大，体积膨胀数 倍至数十倍，但在很短的时间内（约1s）沥青又恢复原状。
二 泡沫沥青发泡特性及工艺原理
前
言
泡沫沥青是1962年由美国森义教授发明的，但发展 较慢，直到上世纪90年代，随着施工机械的发展而得到 普遍的重视。 泡沫沥青是在高温条件下（一般为160℃左右）的沥 青中加入少量（2%左右)的水，由于水的急速气化，使 沥青剧烈膨胀，发生“爆炸”产生大量泡沫，同时沥青表面 积迅速增大，体积膨胀数倍至数十倍，在很短时间内（约 1s）沥青又恢复原状，由于沥青膨胀形成了大量泡沫， 因此，称为泡沫沥青。沥青的发泡过程是一个复杂的物理 力学过程，不是化学变化过程。
选取5种不同的泡沫沥青用量制作马歇尔试件 将试件放置24小时后脱模，置于40℃烘箱内养生72小时 测定试件的干、湿劈裂强度、劈裂强度比，确定最佳沥青用量 进行设计沥青用量的低温抗裂、抗水损、疲劳等性能试验
确定生产配合比
图5 泡沫沥青配合比设计流程图
五 泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计
● 沥青发泡试验
二
泡沫沥青发泡特性及工艺原理
图3
膨胀率 及半衰期
二
泡沫沥青发泡特性及工艺原理
● 本工程的沥青发泡特性曲线
40 35 30 25 20 15 10 5 0 1.0
膨胀率（倍）
20 15 10 5 0 1.5 2.0 用水量(%) 膨胀率 3.0 4.0
半衰期
图4 沥青发泡特性曲线
半衰期(s)
35 30 25
一
西阎高速公路大修工程概况
为了改善行车条件、 提高通行能力、确保行 车安全；同时为了充分利用原沥青路面铣刨料， 节约资源、减少污染、降低造价、缩短工期，陕 西省高速集团在总结试验路的成功经验基础上， 决定采用泡沫沥青厂拌冷再生技术对西安~阎良 高速公路路面进行大修。这是我国首次大面积采 用泡沫沥青厂拌冷再生技术对高速公路路面进行 大修的工程。
本工程最佳沥青用量为混合料总质量的2.3%
五 泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计 ● 混合料的性能验证试验
◆高温抗变形性能（车辙试验） ◆抗水损害性能（冻融劈裂、浸水马歇尔） ◆低温抗裂性能 ◆抗疲劳性能 ▲ 目的 评价泡沫沥青冷再生混合料的路用性能
六 泡沫沥青厂拌冷再生施工工艺
● 投入的主要机械设备
六 泡沫沥青厂拌冷再生施工工艺
图8
KMA200泡沫沥青拌和设备
图9 山猫清扫车
六 泡沫沥青厂拌冷再生施工工艺
● 工艺流程
铣刨面清扫、病害处理
原沥青路面铣刨
铣刨料运输
泡沫沥青再生混合料拌和
泡沫沥青再生混合料摊铺
泡沫沥青再生混合料运输
泡沫沥青再生混合料碾压
养生
洒布粘层油铺下面层
图10 泡沫沥青场拌冷再生施工工艺流程图
前
言
泡沫沥青厂拌冷再生是沥青砼路面再生利用 的一种方法。 泡沫沥青厂拌冷再生混合料是指原沥青砼路 面经过铣刨后，将铣刨料运回拌和厂，通过筛 分，并按一定比例加入石屑、水泥等外掺剂，另 外喷入由专用设备对沥青进行发泡后的泡沫沥 青，边拌和边喷洒组成的拌和均匀的混合料。 评价泡沫沥青发泡性能的主要指标是膨胀率 （发泡体积倍数）和半衰期（最大体积缩减至一 半的时间）。
前
言
我国九五和十五期间建成通车的高速公路，由于种种原 因，早期损坏现象较普遍。随着交通量的迅速增长，有的道 路交通十分拥挤，加上超载、重载车的出现并形成渠化交 通，使高速公路路面损坏严重，有的已危及交通安全。因此, 各地交通主管部门也制定了提高路面的表面功能、改善路面 的行驶条件；提高路面的承载能力和耐久性等相应的对策， 包括对高速公路进行改(扩)建或大修等方案，来提高道路通 行能力，确保交通安全。
■病害调查
▲对弯沉>38.5 的路段，用泡沫沥青再生混合料进行 基层补强 ▲横缝 热沥青贯缝 ▲纵缝 两侧个各2m范围内采用干拌水泥碎石桩加 固后，再用热沥青灌缝
六 泡沫沥青场拌冷再生施工工艺
◆ 拌和 ■ 采用维特根KMA200连续式拌和机拌和 ■ 控制系统调整铣刨料、石屑及沥青 （2.3%）、水泥（1.7%）、水（2%）的比例；在 拌和缸中边喷沥青边拌合，以保证泡沫沥青混合料连续 拌和的均匀性 ■铣刨料中的超粒径颗粒由料斗上的过滤网清除 ■ 在机拌和出料口加装成品料仓（连续拌和，减 少离析）
◆设备 维特根WLB10型便携式沥青发泡试验机 ◆目的 ▲测定泡沫沥青的膨胀率和半衰期
▲ 确定沥青最佳发泡温度和最佳用水量
本工程沥青最佳发泡温度为160～170℃，发泡用水 为沥青用量的2％
五 泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计
图6
维特根WLB10型便携式沥青发泡设备
五 泡沫沥青厂拌冷再生混合料配合比设计