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泡沫沥青冷再生技术应用研究

文档作者：王菊蕊王轩文档来源：河南交通职业技术学院		点击数：	更新时间： 2025年11月14日
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２０１４ 年８ 月下
第４３ 卷　第１６ 期
施　工　技　术
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 　９９
ＤＯＩ：１０􀆰 ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１４１６００９９
泡沫沥青冷再生技术应用研究
王菊蕊， 王　轩
（河南交通职业技术学院， 河南郑州　４５０００５）
［摘要］ 对泡沫沥青冷再生技术方案的选择及材料设计配合比进行了介绍，并对影响配合比因素进行讨论。通过
对泡沫沥青冷再生材料力学性能研究分析，探讨了就地冷再生技术的设计和施工控制的关键因素。结合施工，总
结了泡沫沥青就地冷再生技术内涵和特点及原理和施工工艺。
［关键词］ 泡沫沥青； 冷再生； 力学性能； 试验； 研究
［中图分类号］ Ｕ４１６􀆰 ２６ ［文献标识码］ Ａ　　　　［文章编号］ １００２⁃８４９８（２０１４）１６⁃００９９⁃０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｏａｍ Ａｓｐｈａｌｔ Ｃｏｌｄ
Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｗａｎｇ Ｊｕｒｕｉ，Ｗａｎｇ Ｘｕａｎ
（Ｈｅ’ｎａｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ， Ｈｅ’ｎａｎ　４５０００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｃｈｅｍｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｉｎ⁃ｐｌａｃｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｆｏａｍｅｄ ｂｉｔｕｍｅｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ａｒｅ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ
ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃｏｌｄ ｉｎ⁃ｐｌａｃｅ
ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｉｎ⁃ｐｌａｃｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｗｉｔｈ ｆｏａｍｅｄ ｂｉｔｕｍｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ， ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｓｕｍｍｅｄ ｕｐ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏａｍｅｄ ａｓｐｈａｌｔ； ｃｏｌｄ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ； ｔｅｓｔ； ｒｅｓｅａｒｃｈ
［作者简介］ 王菊蕊，讲师，Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｈｎｗｙ１９７９＠１２６． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１４⁃０２⁃２７
０　引言
泡沫沥青冷再生技术是直接将原路面一定厚
度铣刨、破碎，加入稳定剂和适当比例的新骨料就
地拌合，碾压成型的路面改造方法之一。这种方法
能够实现降低道路维修成本，保持路面结构完整
性，兼有柔性结构层的特点，且施工周期短等优点。
废旧路面材料的再生利用，不仅节约资源，保护生
态环境，同时也具有很好的经济和社会效益。
１　泡沫沥青冷再生技术原理
泡沫沥青冷再生技术是通过向高温的沥青中
加入准确计量的冷水，热沥青与小水滴表面发生热
量交换，水滴加热同时沥青冷却，水急速汽化产生
蒸汽，沥青表面积增加，体积膨胀，产生大量泡沫，
表面活性增强，形成大量的沥青泡沫，随着融有蒸
汽泡的沥青喷出，沥青形成薄膜状，依靠表面张力
将气泡裹覆，蒸汽压力与沥青膜表面张力维持短暂
平衡状态，沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与骨料接触
时，沥青泡沫散布于细粒料的表面，加之与冷湿骨
料有很好的裹覆性能，形成粘有大量沥青的细料填
缝料，经过拌合、压实作用下形成强度，增加黏聚
性，使混合料达到稳定。
２　工程概况
省道豫０２ 线是豫西南一条重要通道，由于近年
来交通量的增加，原路面已经不能满足交通量的需
要，破坏比较严重。选取试验路段进行现场调查及
试验，路面破损主要以纵横向裂缝较多，局部松散、
坑槽、沉陷较为典型，路面横坡较差，过村镇地段尤
为严重，行车舒适性差。路段弯沉试验和承载板测
试结果如图１ 和表１ 所示。
表１　承载板调查结果
Ｔａｂｌｅ １　Ｓｕｒｖｅｙ ｆｏｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｌａｔｅ
编号桩位测量位置回弹模量
１ 左侧路面面层下５ｃｍ 承载面１４１􀆰 １３
２ 左侧路面面层下５ｃｍ 承载面１３７􀆰 ５６
３ 右侧路面面层下５ｃｍ 承载面１４２􀆰 ８７
４ 右侧路面面层下５ｃｍ 承载面１３９􀆰 ５１
１　００ 施工技术 第４３ 卷
图１　弯沉检测结果
Ｆｉｇ． １　Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ
３　确定维修方案
原路结构为２５ｃｍ 厚二灰碎石＋ ８ｃｍ 厚沥青
层，路况调查结果显示，原有路面的病害主要集中
在沥青面层，为大面积的龟裂、块状裂缝、剥落和坑
槽，同时结合开挖调查和取芯结果来看，路面基层
整体性能尚好，仍具有较高的强度。确定维修方案
时，如果能够充分利用现有的沥青面层，改造成具
有一定柔性、且能有效抑制裂缝的沥青再生层，则
是一种较为理想的结果。因此采用泡沫沥青冷再
生技术进行路面维修，能够较好地利用现有路面结
构层，同时有效解决现有路面病害且合理控制施工
成本，最终确定维修方案为１５ｃｍ 厚泡沫沥青再生
层＋５ｃｍ 厚沥青碎石层。
４　泡沫沥青冷再生混合料配合比设计
４􀆰 １　泡沫沥青试验检测
泡沫沥青性能常用膨胀比和半衰期来表征，膨
胀比指在泡沫状态所达到的最大体积和发泡结束
后体积的比值，而半衰期则是指泡沫沥青体积缩减
所经过的时间。沥青特性、温度、用水量等因素对
其性能影响很大。以沥青（ＡＨ⁃７０）、不同的发泡用
水量进行室内发泡试验，测试其膨胀比和半衰期等
指标，其结果如表２ 和图２、图３ 所示。
表２　试验结果
Ｔａｂｌｅ ２　Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
发泡用水量／ ％ 温度／ ℃ 膨胀比半衰期／ ｓ
１ １４０ ９ ２１
１６０ １３ １８
２ １４０ １３ １４
１６０ ２２ １０
３ １４０ ２２ ８
１６０ ２９ ９
４ １４０ ２７ ７
１６０ ３１ ８
　　从图表中可以看出，沥青温度越高，其性能越
好；膨胀比随着用水量的增加而增长，半衰期则随
着相应降低，用水量的选择，主要依据有利于混合
料中沥青的均匀分布，就其性能而言，泡沫沥青最
佳的状态既要求膨胀比较大，又要求较长的半衰
期，兼顾二者发泡用水量取值２％。
图２　用水量与膨胀比关系
Ｆｉｇ． ２　Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒ
ｕｓｅ ａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ
图３　用水量与半衰期关系
Ｆｉｇ． ３　Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｗａｔｅｒ ｕｓｅ ａｎｄ ｈａｌｆ⁃ｌｉｆｅ
４􀆰 ２　材料组成设计
选取代表性路段采用再生机现场随机取样，通
过对铣刨料筛分试验，发现铣刨料中０􀆰 ０７５ｍｍ 颗粒
含量较少，筛分通过率仅０􀆰 ３％ 左右，这样对混合料
拌合不利，拌合效果较差。且当细料不足时，就泡
沫沥青来说，不能均匀散布，容易形成油料块，降低
混合料的和易性，影响强度和稳定性。因此需要加
入一定的细料如石屑改善级配。根据目前常用级
配建议范围，结合现场沥青铣刨料取样的筛分结
果，配合比设计采用掺配一定量的石屑和水泥，表３
初步计算出混合料的组合设计。
表３　泡沫沥青再生混合料组成设计
Ｔａｂｌｅ ３　Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｆｏａｍｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ
铣刨料／ ％ 石屑（０ ～５ｍｍ） ／ ％ 水泥／ ％ 沥青用量／ ％
７０ ３０ １􀆰 ５ ２􀆰 ５ ～３􀆰 ５
　　选取３ 组不同泡沫沥青用量的试样进行混合料
的力学性能试验，结果分析如表４ 所示。
表４　沥青含量试验结果分析
Ｔａｂｌｅ ４　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｔｅｎｔ
沥青含
量／ ％
稳定
度／ ｋＮ
流值／
ｍｍ
干劈裂强
度／ ｋＰａ
湿劈裂强
度／ ｋＰａ
残留强度
比／ ％
２􀆰 ５ ６􀆰 ２４ ２􀆰 ４５ ２７５ ２２２ ８２􀆰 ３
３􀆰 ０ ５􀆰 ５６ ２􀆰 １８ ３１０ ２５８ ８５􀆰 ８
３􀆰 ５ ５􀆰 １１ １􀆰 ８１ ３１４ ２７９ ８７􀆰 ９
　　根据当地气温情况，结合试验结果，采用沥青
２０１４ Ｎｏ． １６ 王菊蕊等：泡沫沥青冷再生技术应用研究 １　０１
用量２􀆰 ７％用于试验路段施工。
５　冷再生结构层检测结果及分析
５􀆰 １　结构层压实度试验分析
按材料组成设计进行重型击实试验，试验结果
最佳含水量为６􀆰 ４％，最大干密度为２􀆰 １３ｇ／ ｃｍ３，以
此最大干密度作为压实度检测的标准密度。
施工过程坚持现场取样，实测含水量；并以实
验室无侧限抗压强度和劈裂强度来评价现场冷再
生材料质量，定期现场测试泡沫沥青温度和发泡效
果；同时对再生层测试现场压实度和平整度。使用
灌砂法检测试验段的压实度时，发现存在压实度变
异较大现象，说明试验确定的最大干密度与实际施
工状况有一定差距，分析原因存在以下几点可能。
１）再生材料的影响　铣刨材料级配有较大变
化，加之病害修补使用材料与原路面材料不同，也
会影响压实度变异性；确定现场最大干密度时，室
内土工击实试验频率未达到规范要求，对最大干密
度的准确程度存在影响，只选取一个标准密度，对
压实度变异性产生影响。
２）材料含水率的影响　现场施工时，局部路段
含水量较大，道路铣刨料含水量不均匀，施工过程
对铣刨料翻耙晾晒难以做到均匀统一，直接影响压
实度的变异性。
３）压实机械与施工工艺影响　由于采用冷再
生工艺，常温状态铣刨混合料胶结黏度较大，就压
实度而言比一般材料要求较高，适当选用大吨位压
路机均匀压实，会减小压实度的变异性。
５􀆰 ２　冷再生材料力学性能试验分析
在铣刨、拌合后，立刻现场随机取料密封，进行
室内试验，主要实测混合料干湿劈裂强度、稳定度
等指标，测试结果如表５ 所示。
表５　再生材料力学性能试验结果
Ｔａｂｌｅ ５　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
试验
编号
稳定度
（６０℃） ／ ｋＮ
干劈裂强度
（２５℃） ／ ｋＰａ
浸水劈裂强度
（２５℃） ／ ｋＰａ
干湿强
度比／ ％
１ ７􀆰 ４４ ０􀆰 ３０ ０􀆰 ２２ ７３􀆰 ３
２ ６􀆰 ９９ ０􀆰 ３３ ０􀆰 ２５ ７５􀆰 ６
３ ５􀆰 ８４ ０􀆰 ３５ ０􀆰 ２９ ８２􀆰 ３
４ ６􀆰 ３９ ０􀆰 ３９ ０􀆰 ３１ ７９􀆰 ５
５ ７􀆰 ５８ ０􀆰 ４４ ０􀆰 ３４ ７７􀆰 ３
６ ６􀆰 ７５ ０􀆰 ４２ ０􀆰 ３６ ８５􀆰 ７
　　试验结果表明：冷再生混合料的两项决定性指
标均满足设计要求， 即２５℃ 干劈裂强度均≥
０􀆰 ３ＭＰａ，６０℃马歇尔稳定度均≥５ｋＮ。
５􀆰 ３　钻样取芯力学性能试验分析
对试验路段７ｄ 后取芯进行无侧限抗压强度试
验，取标准芯样试件直径为１５ｃｍ，厚度为１５ｃｍ，标
准温度２０℃， 无侧限抗压强度试验结果如表６
所示。
表６　钻芯取样无侧限抗压强度试验
Ｔａｂｌｅ ６　Ｕｎｃｏｎｆｉｎｅｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｅｄ ｃｏｒｅ
试验点位
编号
无侧限抗压
强度／ ＭＰａ
试验点位
编号
无侧限抗压
强度／ ＭＰａ
１ １􀆰 ０６ ６ １􀆰 ４８
２ ０􀆰 ９９ ７ １􀆰 ５８
３ １􀆰 ０４ ８ ０􀆰 ９４
４ １􀆰 ４ ９ １􀆰 ９８
５ １􀆰 ２ １０ １􀆰 ７６
　　数据分析可知，冷再生结构层无侧限抗压强度
基本符合要求，但是部分试件底部有轻微的松散现
象，这是由于冷再生材料主要依靠机械压实作用，
因此施工中压实环节是影响成型和质量的关键。
重视压实工艺，采用较大吨位的压实机械进行高幅
低频压实是重要的施工环节。
６　结语
１）结合工程实际，针对泡沫沥青就地冷再生技
术在材料设计、施工控制及质量检测等方面进行总
结，通过对泡沫沥青性能和冷再生混合料性能研
究，为使用冷再生技术进行路面维修提供可以借鉴
的思路和方法。
２）通过对泡沫沥青冷再生混合材料配合比设
计研究，对其压实度、取芯强度等试验数据的分析，
初步分析了影响泡沫沥青冷再生技术的关键因素。
３）冷再生技术最大特点是充分利用原有材料，
就地再生且满足路面技术要求，因此施工现场控制
是保证施工质量的关键，加强现场试验检测能力，
以便及时进行控制与调整。较为重要的是对于厚
度较大的冷再生基层加强拌合，采用重型压实机械
压实、养护，科学施工，是保证施工质量的核心。
参考文献：
［ １ ］　张春娈． 泡沫沥青就地冷再生技术的应用［Ｊ］． 中外公路，
２０１２（６）：２９４⁃２９７．
［ ２ ］　曹林涛，张大亮，杨孝华． 沥青路面就地冷再生施工问题及对
策分析［Ｊ］． 公路交通科技：应用技术版，２０１１（７）：４２⁃４４．
［ ３ ］　李峰，黄颂昌，徐剑． 泡沫沥青衰变方程与发泡特性评价［Ｊ］．
同济大学学报：自然科学版，２０１１（７）：１０３１⁃１０３４．
［ ４ ］　张远君． 泡沫沥青在就地冷再生中的应用技术研究［Ｄ］． 西
安：长安大学， ２００８．
［ ５ ］　周斌． 沥青路面冷再生方法研究［Ｄ ］． 西安：长安大学，２００９．

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