郭海洋
（河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南郑州 450018）
0 引言
道路维修过程中，由于铣刨、翻挖等工序，产生了大量废旧路面材料，通过沥青路面再生技术可实现废旧料再生利用，是循环经济发展的需求。自“十二五”后，交通运输部对公路养护废旧路面材料循环利用提出了较高的要求，在我国新建道路及道路大中修工程中使用高RAP 掺量冷再生混合料十分重要[1]。基于再生层道路结构设计与材料设计一体化的原则，需优化含有冷再生层路面结构的设计，重点分析材料组成设计，在材料配合比设计中，含水量、沥青稳定剂用量的最佳状态，对沥青混合料的力学性能影响较大。因此，通过对100%、80%两种高掺量泡沫沥青混合料的材料组成设计进行分析研究，希望能够保证混合料组成设计的合理性、可行性[2]。
1 原材料选择
基于工程经济效益与环境效益的多方面考虑，在本地沥青厂现存的两档大型火力发电厂脱硫废水零排放技术路线研究和80%掺量条件下，分析泡沫沥青冷再生材料的组成设计，在设计中，采用新的集料，即石灰岩（10 ～30mm）、机制砂。为保证混合料配合比设计的合理性，需提前检验所有原材料的技术指标，保证技术指标满足规定要求[3]。
（1）沥青。本地区四季分明，位于华北平原，在基质沥青选择中，可采用70#沥青材料。技术指标检测时，重点检测沥青材料的针入度、软化点、延度（10℃、15℃）、闪点、残留针入度等，经检测各项指标均满足规定要求[4]。
（2）RAP。在RAP 旧料选择时，采用了本地区的道路铣刨旧料，根据粒径大小分为两档材料，筛分结果如表1 所示。
表1 RAP筛分结果
在冷再生混合料路用性能分析中，0 ～4.75mm 细铣刨旧料的砂当量影响较大。因此，在使用前，需作砂当量试验，重点对细铣刨旧料当中杂质及黏性土的含量进行检测，并对旧料的洁净情况进行准确的评价与分析。根据现行集料试验相关规定及试验结果显示，87%为细铣刨旧料的砂当量实际检测值，可满足施工规定（＞60%）。
（3）新集料。采用了新集料，即石灰岩（10 ～30mm）、机制砂，同时对新集料的技术指标进行了检测，检测结果显示满足规定要求。
（4）水泥。为保证冷再生混合料的使用性能良好，在混合料内可掺加适量水泥。42.5 普通硅酸盐水泥为试验水泥材料。检测时，重点检测水泥的比表面积、凝结时间、安定性、抗折强度及抗压强度。经检测，均可满足规定要求[5]。
（5）水。选择无污染、无杂质的普通饮用水，可利用土工击实试验确定具体的含水量。
2 泡沫沥青冷再生混合料级配设计
按照现行技术规范要求，在泡沫沥青冷再生混合料级配设计中，可根据粒径大小分为3 种不同的类型，具体如表2 所示。
表2 泡沫沥青混合料级配设计范围
筛分结果显示，两种高RAP 掺量下，泡沫沥青冷再生混合料级配与中粒式级配范围规定基本一致。由表3 可知，在旧铣刨料内，细料含量不多，与0.075mm 筛孔通过率要求不符。因此，可通过内掺法，保证0.075mm筛孔通过率尽可能与级配下限相同，可得出原材料掺配比例，100%RAP 掺量配比为20（＞12mm 旧料）:78.5（＜12mm 旧料）:0（机制砂）:1.5（水泥）；80%RAP 掺量配比为25（＞12mm 旧料）:53.5（＜12mm 旧料）:20（机制砂）:1.5（水泥）。同时，可获取两种高RAP 掺量泡沫沥青混合料合成级配，如表3 所示。
表3 两种高RAP掺量泡沫沥青混合料合成级配
3 发泡试验研究
泡沫沥青混合料需进行发泡试验分析[6]，采用维特根发泡设备，发泡试验时为了确定最佳发泡温度及用水量，所采用的技术指标包括膨胀率、半衰期。试验中发泡用水量控制在1%～4%，发泡温度分为3 个层别，即155℃、165℃、175℃。所得试验结果如表4 所示。
表4 基质沥青发泡试验结果
经上述分析，当发泡用水量为2%～4%的情况下，3 种不同温度环境中膨胀率偏大，温度不同，其相对应的半衰期却很小，与规定要求（8s）不符。采用70#基质沥青是否可以确保冷再生混合料具有较好的性能存在很大争议。因此，，需通过劈裂试验进一步检验与证明。基于半衰期与膨胀率最大原则，最终确定发泡用水量和发泡温度分别为3%、165℃，以此作为70#基质沥青最佳发泡条件。
4 最佳含水量和泡沫沥青含量分析
4.1 最佳含水量
根据级配组成设计分析，均匀拌合泡沫沥青冷再生混合料，拌合用水量控制在9%以内，作重型击实试验，并由此获取两种高RAP 掺量泡沫沥青混合料的最佳含水量和最大干密度，具体如表5 所示。
表5 两种 RAP 掺量下泡沫沥青冷再生混合料最佳含水量和最大干密度
4.2 最佳泡沫沥青用量
为确定最佳泡沫沥青用量，需开展干湿劈裂强度试验，先在拌锅内放入各档集料、水泥材料，均匀拌合，随后加入相应的用水量再次进行搅拌。在试验中，采用不同的泡沫沥青用量进行综合分析[7]，在泡沫沥青喷射环节，必须高度重视拌锅旋转的速度，保证高速运行，确保混合料内泡沫沥青分散均匀。通过劈裂强度试验，可获取不同泡沫沥青用量下两种高RAP 掺量沥青冷再生混合料的干、湿劈裂强度及劈裂强度比，如表6 所示。
表6 两种 RAP 掺量下泡沫沥青冷再生混合料泡沫沥青用量
通过上述探讨，在泡沫沥青用量不同的情况下，两种高RAP 掺量冷再生混合料的干、湿度劈裂强度较大[8]，100%RAP 掺量条件下，泡沫沥青用量在2.5%～3.0%为最佳用量范围，按照干湿度劈裂强度曲线峰值所对应的泡沫沥青含量为最佳泡沫沥青含量的原则，最终确定100%RAP 掺量最佳泡沫沥青用量为2.8%；80%RAP 掺量条件下，泡沫沥青用量在2.0%～2.5%为最佳用量范围，最佳泡沫沥青用量为2.5%。
5 结语
进入21 世纪，我国公路工程施工技术水平不断提升，公路建设也步入了高速发展阶段，在公路建设规模持续扩大的同时，路面病害问题日渐凸显，路面维修会产生大量的废旧沥青路面材料，若直接丢弃，将造成环境污染且浪费沥青资源，无法满足我国可持续发展的要求。泡沫沥青冷再生技术不但能够有效利用RAP 材料，还能节约资源、能源，降低成本。对两种 RAP 掺量下泡沫沥青冷再生材料组成设计进行研究，确定了最佳含水量及泡沫沥青含量，为改善沥青混合料使用性能提供了依据。
