[01076026]沥青路面泡沫沥青就地冷再生关键技术与工程应用研究

我国现有等级公路中，以半刚性基层路面结构为主要结构形式，其中绝大部分是沥青路面。沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，具有噪音低、平整度好、抗滑、防渗、维修方便等优点，其设计年限一般为12~15年。但是，我国的沥青资源比较贫乏，特别是高品质道路沥青紧缺，据统计，高速公路每公里约需耗用沥青350~400t（四车道）。多年来，大部分高速公路建设所使用沥青都是依赖于进口，其高昂的费用让人瞠目结舌。20世纪90年代建设的道路已经陆续进入大、中修阶段，我国现有两种主要道路维修方案为直接加铺和翻挖重建，为了节省投资、避免资源浪费、减少环境污染，旧路面材料回收利用的再生技术的研究与推广势在必行。泡沫沥青就地冷再生技术就是利用专用冷再生设备在现场将原有路面结构同时铣刨、破碎，并根据需要添加新料，在常温下与新的稳定剂（泡沫沥青、水泥）一次性拌和，压实成型后，成为路面一个结构层次的整套工艺。泡沫沥青无论用于道路现场再生还是厂拌再生，其实际工程应用都不复杂，同时又可以节省大量工程成本。而面对日益紧张的能源和人们迫切关注的环境问题，泡沫沥青稳定再生基层技术为其开创了一条新型、环保的道路施工工艺。因此本次课题依托311国道鹿邑段研究泡沫沥青冷再生技术的相关问题，以推广发展该技术。课题围绕泡沫沥青就地冷再生混合料所用泡沫沥青的发泡效果改善方法、泡沫沥青在混合料中分散均匀性、泡沫沥青冷再生混合料设计方法优化及泡沫沥青冷再生混合料抗剪性能等进行研究，通过研究，得出以下结论：结果：（1）所选发泡剂多数对泡沫沥青冷再生混合料的干劈裂强度影响不大，但会大大增强混合料的水稳定性，个别发泡剂如阳离子中裂型乳化剂能把残留强度比提高到0.9以上，说明其在旧集料表面生成的化学键起到了抗剥离的作用。（2）较好的沥青发泡效果以及较高的矿料温度有助于改善泡沫沥青的分散均匀性，还可以增大泡沫沥青裹覆的集料最大粒径。（3）泡沫沥青冷再生混合料拌和用水量在合理的范围内时，泡沫沥青可以均匀分散，但当拌和用水量过多或过少时，沥青易发生结团。（4）通过室内试验，研究拌和成型温度对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响。通过研究提出泡沫沥青冷再生混合料适宜的施工温度及相应的材料质量控制标准，并依此对现行泡沫沥青冷再生混合料设计方法进行了优化。（5）、研究了提高偏低成型温度下泡沫沥青冷再生混合料性能的措施与方法。研究表明增加沥青用量对偏低温度下成型的混合料的干湿劈裂强度和稳定度的提高贡献很小，对于细料含量较少的混合料甚至起到了反作用。在10℃温度下成型泡沫沥青冷再生混合料，当压实次数增加到105次时的压实状态与25℃温度下、采用标准击实法成型的混合料的状态相当。（6）有限元计算表明，再生层模量达到2000MPa以上，再生层层底易开裂；再生层模量低于700MPa，沥青面层易剪切变形。因此建议泡沫沥青冷再生层模量在700MPa—2000MPa之间较合适。（7）采用单轴贯入试验，测定泡沫沥青再生混合料在不同条件下的抗剪强度，基于对工程现场泡沫沥青冷再生混合料的动稳定度的统计分析，得出了不同气候区泡沫沥青冷再生混合料动稳定度标准。测定泡沫沥青再生混合料动稳定度及抗剪强度，回归动稳定度与抗剪强度的相关关系，从而得出了不同气候区抗剪强度的标准。（8）根据依托工程G311国道鹿邑段（桩号K33+450~K36+60）道路改建工程，与传统铣刨加铺方案相比，节约投资56.4万元，约占总投资的20%。节约热拌混合料新料4627吨，节省能耗6771669MJ，约231吨标准煤，减少碳排放9.2t。