0 引 言

2005年4月，西宝高速公路武功县境内修筑了一段1.5 km长的泡沫沥青冷再生试验段，揭开了泡沫沥青冷再生技术在中国国内高速公路大中修工程中成功应用的序幕[1]。自此以后，泡沫沥青冷再生技术在国内受到的关注日益增加。该技术的优点主要表现在：第一、工程实用性强，施工过程受环境影响因素小，阴雨天亦可施工，养生时间短；第二、经济效益高，泡沫沥青冷再生旧料利用率高，能耗低[2-4]。沥青发泡装置是泡沫沥青再生技术中极为关键的机械设备，其性能的好坏将直接影响泡沫沥青混合料的性能[5-6]。

虽然泡沫沥青冷再生技术在中国发展已有20年左右的时间，但室内试验和现场施工所使用的设备大多来自于进口设备，如某公司生产的WLB10试验发泡机。中国有企业通过学习和研究生产了国内首台集生产泡沫沥青冷再生混合料、水泥稳定土、级配碎石和二灰混合料于一身的冷再生设备——XCL300R。本文以重庆市永川区境内S209省道改造工程为依托，首次通过国产沥青发泡设备进行发泡试验，经室内试验、试验段施工及现场检测，对国产泡沫沥青冷再生设备首次在西南地区普通公路中的应用效果进行评价。

图1 沥青发泡机

图2 发泡试验

1 泡沫沥青混合料室内试验

1.1 室内发泡试验

沥青的发泡效果将直接影响泡沫沥青混合料的性能，所以发泡是十分重要的环节。评价沥青的发泡效果主要根据其膨胀率和半衰期，《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)中对泡沫沥青的技术要求为，膨胀率≥10倍，半衰期≥8 s。此次室内试验采用国产XLB10P型沥青发泡机，如图1所示。沥青采用70#石油沥青。试验温度选定为140 ℃、150 ℃、160 ℃、170 ℃，每种温度下对应的含水量为1.5%、2%、2.5%、3%(占泡沫沥青质量百分比)。试验结果如图2所示。由图2可知，膨胀率、用水量和温度正相关，半衰期、用水量和温度负相关，这与之前其他学者所做的试验结果一致。通过对比几组试验，选定温度为160 ℃，掺水量为3%作为沥青发泡的最佳发泡条件，相应的膨胀率平均值为11.3倍，半衰期平均值为11 s。经室内发泡试验确定该机械的发泡效果良好，膨胀率及半衰期关系明显且都满足规范要求。

1.2 室内试验所确定的其他参数

1.2.1 级配

合成级配时根据规范《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)选用中粒式级配。最终的合成级配如图3所示。

图3 合成级配

1.2.2 最佳含水率

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51—2009)中规定的击实试验确定泡沫沥青混合料的最佳外掺水量为4.5%。

1.2.3 最佳泡沫沥青用量

试验采用7种泡沫沥青用量分别为：2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%进行试验,水泥含量采用规范推荐的1.5%。将各集料按合成级配比例称量、搅拌均匀后加入泡沫沥青拌和均匀，按《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)制作、养护马歇尔试件，试件养护完成后按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)进行劈裂强度试验。经试验确定最佳泡沫沥青掺量为3%。

在泡沫沥青混合料室内拌制阶段，泡沫沥青性能稳定，但由于沥青发泡机缺少拌和装置，室内试验只有采用人工拌和，导致混合料均匀性及力学性能受到影响。

2 试验段施工

2.1 项目概况

该试验段位于重庆市永川区境内，常年雨量充沛，湿度大，夏天易出现连晴高温，对路面的水稳性及高温性有较高的要求。原路面结构层组合型式为：4 cm AC-13C+6 cm AC-20C+20 cm 5%水泥稳定碎石底基层。经现场考察发现该路段所发生的病害多为龟裂、车辙、坑槽及裂缝，且龟裂及车辙情况较为严重。

改建方案如下：将原路面10 cm面层用铣刨机一次性去除，将RAP回收且加工处理后用于泡沫沥青混合料的生产，泡沫沥青冷再生层上加铺2层沥青混合料。具体路面结构更改为：4 cm AC-13C+6 cm AC-20C+8 cm泡沫沥青冷再生层+20 cm 5%水泥稳定碎石基层。

2.2 泡沫沥青混合料的生产

使用XCL300R泡沫沥青厂拌冷再生设备生产泡沫沥青混合料，设备如图4所示。通过现场检测，泡沫沥青的技术性能满足规范要求，发泡指标与室内试验所确定的结果一致。生产时通过铲运机将预处理的RAP，粗骨料、石屑加入到指定料仓，通过精确控制系统自动放料，经传送带运输至一级搅拌缸，同时加入水泥、水进行拌和，经连续式搅拌设备将集料运送至二级搅拌缸，同时喷入泡沫沥青进行搅拌，搅拌完成后经传送带运输至储存仓，经自卸车运输至现场进行摊铺作业。