摘 要

泡沫温拌沥青混合料技术是绿色环保的路面技术。研究了沥青发泡的过程，采用沥青发泡方法，可使施工温度降低20~30℃,泡沫温拌沥青混合料的施工和易性、裹附性、可压实性与热拌沥青混合料相当。在发泡温度160℃与发泡用水量2%的条件下，泡沫温拌Sup-20沥青混合料的体积参数与各项路用性能均满足技术要求沥青网sinoasphalt.com。在盘兴高速泡沫温拌Sup-20中面层试验路取得了较好的效果。

关键词 泡沫温拌沥青技术 | 泡沫温拌沥青混合料 | 和易性 | 裹附性 | 可压实性

国民经济社会发展纲要明确提出了“生产方式绿色、低碳水平上升，能源资源开发利用效率大幅提高，能源和水资源消耗、碳排放总扯得到有效控制”的目标要求，实现环境质量总体改善的经济社会发展基本理念。在公路建设领域，沥青路面温拌技术属于绿色低碳技术[1-4]。

沥青路面温拌技术分为机械发泡类与添加剂类。泡沫温拌沥青技术具备高效节能、绿色环保、缩短施工周期、减小施工老化等特点，同时，不需要添加剂，仅需沥青质量2%的水，具有经济性的优势。采用机械发泡温拌技术，可降低沥青混合料拌和温度20℃，具有显著的经济环境效益[5-7]。

采用泡沫温拌沥青混合料在拌和生产过程中所排放的有害气体大大降低，其中与温室气体相关的二氧化碳和氮氧化合物气体排放分别下降61.5%和73.5%;二氧化硫和烟尘排放量分别下降74.6%和53.8%,具有重要的社会效益。相比热拌沥青混合料，每吨泡沫温拌沥青混合料节约重油1.21kg，约4元，节能18.8%。相比较添加剂类温拌技术，每吨泡沫温拌沥青混合料节约30元，具有显著的经济效益[8-10]。

本文围绕泡沫温拌沥青混合料技术，开展沥青发泡效果分析、泡沫温拌Sup-20沥青混合料配合比设计研究，并在盘兴高速中面层试验路验证效果。

1沥青发泡效果分析

1.1沥青发泡原理

沥青发泡的基本过程如图1所示。整个过程沥青的化学性质没有发生改变，只是物理性质的暂时改变。当冷水滴(环境温度)与高温沥青(140℃以上)接触时，热沥青与小水滴表面发生热量交换，将水滴加热至100℃，产生蒸汽，导致体积膨胀，同时沥青冷却。蒸汽泡在一定压力下压入沥青的连续相；随着融有大量蒸汽泡的沥青从喷嘴喷出，蒸汽膨胀，从而使略微变凉的沥青形成薄膜状，并依靠薄膜的表面张力将气泡完全裹覆。此时，在蒸汽膨胀过程中，沥青膜产生的表面张力将抵抗蒸汽压力直到达到一种平衡状态，一般能够维持数秒的时间；发泡过程中产生的大量气泡以一种亚稳态的形式存在，随着沥青膜在常温下冷却和气泡中蒸汽的冷凝，沥青膜表面张力与蒸汽压力的平衡状态被打破，最终导致气泡破灭。

1.2沥青发泡特性的评价指标

对于沥青的发泡效果，主要用膨胀率(发泡体积倍数)和半衰期两个指标加以评价。膨胀率是指沥青在发泡状态下测量的最大体积与未发泡状态下的体积之比。半衰期是指泡沫沥青从最大体积缩小至该体积一半所用的时间。

最佳发泡条件一般由沥青温度和发泡用水量组成，最佳发泡条件下的发泡效果称作最佳发泡效果。实际操作时主要是通过改变发泡温度和用水量，来研究膨胀率与半衰期的变化关系，以期找到最佳的发泡效果，并在这种状态下拌制泡沫温拌沥青混合料。

1.3发泡试验

试验采用Wirtgen公司生产的WLB10S沥青发泡实验机，在室温20℃左右对沥青进行发泡试验，选择两种发泡温度，分别是150、160℃，每种温度下发泡用水量分别取沥青质量的1.5%、2.5%、3.5%和4.5%，测试其膨胀率与半衰期，见图2。

本次发泡试验，160℃曲线位于最上方，在该曲线上选择膨胀率和半衰期都较高的位置，可得出该沥青的最佳发泡条件如表1所示。

2泡沫温拌Sup-20沥青混合料配合比设计

泡沫温拌Sup-20沥青混合料配合比设计结果，如表2~4所示，混合料各项体积指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)技术要求。

根据旋转压实体积指标试验结果，选择沥青用量4.0%为最佳沥青用量。采用马歇尔击实法对配合比设计结果进行验证，马歇尔试验体积指标及性能指标验证结果如表5所示。

3试验路施工

3.1工程概况

2016年11月23日在盘兴高速路面工程开展了泡沫温拌SBS改性沥青中面层Sup-20试验段试铺工作，进行了过程控制与施工质量检测，主要包括：后场拌和楼控制、施工现场摊铺、碳压、沥青混合料性能试验(级配、油石比、体积性能指标)、压实度、渗水系数检测等。试铺段施工概况如表6所示。

3.2生产配合比设计

依据拌和楼泡沫温拌改性沥青Sup-20中面层配合比设计结果，混合料各项体积指标均满足JTGF40-2004技术要求。表7和表8分别给出了生产配合比的材料比例和设计级配。

根据旋转压实体积指标试验结果，选择沥青用桩4.0%为最佳沥青用量。采用马歇尔击实法对生产配合比设计结果进行验证，马歇尔试验体积指标及性能指标验证结果均满足要求。

3.3试验路铺筑

2016年11月23日在盘兴高速路面工程YK8+750~YK8+980段落进行了泡沫温拌改性沥青Sup-20中面层试验段施工。为将泡沫温拌实施效果与热拌实施效果进行对比，泡沫温拌试验段实施方案如表9所示。

(1)拌和楼控制

平均生产周期为50~60s左右，干拌时间为35s，平均拌和楼产量为220t/h左右，拌和楼各项参数见表10。

采用中交西筑JD-4000型拌和楼，拌和楼生产由计算机全程自动控制。拌和楼整体生产较为稳定，各料仓计量波动偏差基本满足允许误差要求；从拌和的混合料外观看，沥青裹覆均匀，未出现花白料现象。

(2)沥青混合料运输

根据泡沫温拌实施方案，检测了热拌沥青混合料、降10℃泡沫温拌混合料、降20℃泡沫温拌混合料出厂温度。

抽检结果如表11所示。

混合料出厂温度控制较稳定，175°C热拌混合料出厂温度波动区间为170-180°C，165°C温拌混合料出厂温度波动区间为160-170°C，155℃温拌混合料出厂温度波动区间为150℃～160 ℃。

(3)沥青混合料摊铺

现场摊铺沥青混合料温度检测结果如表12所示。

(4)沥青混合料压实

现场沥青混合料辗压温度检测如表13所示。

3.4试验路检测

(1)渗水试验

对泡沫温拌Sup-20试验路的渗水系数进行检测，渗水系数分布如图3所示。从渗水系数检测结果看，拌和温度降低10°C泡沫温拌段落现场渗水系数检测结果最佳，合格率为100%;拌和温度降低20℃泡沫温拌段落渗水系数合格率合格率为90%。泡沫温拌段落渗水系数与热拌段落相比，具有较好的封水效果。

(2)压实度检测

对泡沫温拌Sup-20试验路进行压实度检测，取芯压实度散点图见图4,压实度合格率为100%。泡沫温拌Sup-20压实度与热拌相当，可以保证混合料辗压密实。

4结语

通过沥青发泡效果分析、泡沫温拌Sup-20沥青混合料配合比设计，以及试验路施工，得到以下结论：

(1)沥青发泡的过程，化学性质没有发生改变，只是物理性质的暂时改变。采用沥青发泡方法，使得施工温度降低20-30℃，泡沫温拌沥青混合料的施工和易性、裹附性、可压实性与热拌沥青混合料相当。

(2)在发泡温度160℃与发泡用水量2%的条件下，泡沫温拌Sup-20沥青混合料的体积参数与各项路用性能均满足技术要求。

(3)盘兴高速泡沫温拌Sup-20中面层试验路的工程应用表明：分别采用降温10℃与20的两种方案，室内混合料各项指标、试验路现场渗水与压实度检测，均与热拌沥青混合料相当。

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