泡沫沥青也叫膨胀沥青，是一种新式的沥青拌和物，在工业发达国家已得到了越来越普遍的应用。泡沫沥青主要有以下两种用途：一是用泡沫沥青进行劳动密集型道路的施工。对于许多发展中国家，存在着大量的过剩劳动力，迫切需要许多就业机会，因此对于一些低等级公路，可以适当采用劳动密集型的道路施工技术；二是利用泡沫沥青对沥青路面进行就地冷再生；沥青路面再生技术是一项绿色环保技术，80年代后期在德国、意大利、荷兰、英国等工业发达国家得到了迅速发展，目前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一。美国的道路有50％采用了沥青混凝土再生料，使平均直接建设成本下降了20％以上，并对能源和环保等产生了更大的间接社会效益。沥青路面再生技术的常用方法有三种：现场冷再生技术、现场热再生技术和工厂热法再生技术。从节约能源和运输费用的角度看，现场冷再生是最合适的方式。采用泡沫沥青作为道路现场冷再生的一种再生剂和稳定剂，有其突出的特点 [1]。对旧有路面及基层材料（也可掺入一定比例的新石料），利用发泡技术使沥青成泡沫状态与再生的骨料粘结在一起，经过摊铺碾压成型，就形成了全厚式的沥青基层。泡沫沥青混凝土具有很好的抗疲劳和抗车辙性能，对交通流量大的道路只需在上面加铺一层新的沥青面层，对小交通流量的路面进行表面处理即可。进入21世纪以后，我国的许多高等级公路将陆续进入修复阶段，每年约有12％的路面要大修，初步估计沥青路面材料的废弃量每年将达到220万t。对这些废弃材料利用再生技术进行回收，将其用于路面新建或路面维修工程，既有利于环保，又可节约大量投资。在我国原材料资源日益紧张、资金短缺、道路交通量不断增大的情况下，现场冷再生技术的应用意义重大。目前，利用泡沫沥青进行道路就地冷再生的技术在我国尚处于起步阶段，并不成熟和完善。河北省邯郸市在1998年铺筑了泡沫沥青再生试验路。石家庄和廊坊等地也已陆续铺筑了泡沫沥青再生路段。2004年7月，在无锡新区锡宅路铺筑了600m泡沫沥青就地冷再生试验路。随着众多泡沫沥青再生路段的修建，国内对该技术的认识和研究也日益深厚，为今后的合理使用奠定了良好的基础。
1、泡沫沥青的产生机理及其特点：所谓泡沫沥青，就是通过向热沥青中加入一定量的经过精确计量的冷水（通常为沥青质量的1％～2％）而制成的。当注入的冷水遇到热的沥青时，沥青体积发生膨胀，因而会产生大量的泡沫，表面活性进一步增强。对于粘度值较大或高等级的沥青，通常需要加入一定的压力，促进泡沫的生成。在发泡的过程中，沥青的粘度显著降低，使之能与高速搅拌状态下的冷湿集料具有很好的裹覆性能，而且这种裹覆作用在常温下只针对集料中的细集料，通过裹覆细料形成高粘度的沥青胶浆，并在压实作用下粘结粗集料形成强度，增加了混合料的粘聚性。泡沫沥青产生的过程中并没有化学反应，所以不改变沥青本身的各种物理性质，仅是利用汽化阶段使沥青的表面积大量增加，体积大大膨胀，粘度暂时降低的有利条件，增加沥青同矿料的裹覆面，改善沥青与矿料拌和的和易性，减少沥青混合料中自由沥青的厚度，从而节省沥青用量；评价沥青发泡效果的两个参数是膨胀率和半缩期。膨胀率是指沥青与水拌和发泡后达到的最大体积与沥青未发泡前体积的比值；半缩期是指白发泡的最大体积为准起算，至体积缩减至一半所经过的时间。膨胀率越大，泡沫沥青与集料的接触就越充分，拌制的泡沫沥青混合料质量就越好。半缩期越长，泡沫越不容易缩减，从而可与集料有较长的时间进行拌和。提高泡沫沥青混合料的质量。所以生产泡沫沥青的关键在于控制使用准确的用水量及获得最佳的膨胀率；与乳化沥青和其他稳定剂（如水泥）相比，泡沫沥青具有独特的技术特点和应用效果，其优势在于：
a）单价及运输价格较低，因为泡沫沥青只要采用一般常用的针入度级沥青即可，且添加的水量相当少，而不像乳化沥青需要加入较多的水进行乳化，且由于运输量的减少，而使运输成本大大降低；
b）施工速度快，道路碾压后几乎能够立即开放交通；
c）不必对骨料进行加热，也不必对沥青进行乳化，既节约了能源，又提高了工效；
d）储存期可达一个月，而不会影响其使用性能；
e）对全厚式技术进行更深的稳定处理，可达30cm厚；
f）与传统的热拌沥青混合料相比，具有更好的结构承载力、抗车辙和抗疲劳性能；
g）与水泥处治粒料相比更有柔性，不会有收缩龟裂的问题产生。
*泡沫沥青的缺点是：
a）沥青成功发泡需要较高的温度（约160℃～180℃）；
b）泡沫沥青的生产及施工需要使用专门设备和特殊机具；
c）作处治基层时，比石灰和粉煤灰材料造价高；
d）泡沫沥青混合料需要采用连续级配；
e）泡沫沥青混合料不耐水的侵害，故完成的泡沫沥青层大都需要在上面加铺较能抗水及耐磨的热拌沥青混凝土层。
2、泡沫沥青混合料的技术性能和设计方法
2.1技术性能
2.1.1温度稳定性：泡沫沥青混合料的温度敏感性较常规的HMA低。泡沫沥青的高温稳定性和低温抗裂性均优于热拌沥青混合料。
2.1.2抗车辙性能：有关泡沫沥青抗车辙性能的研究比较少。澳大利亚昆士兰交通部门曾采用ImageFlats材料进行了两种方式的泡沫沥青混合料车辙试验，即压实后立即试验和压实24h后试验。试验结果相差很大，前者在不到2000次轮碾试验时车辙深度就超过了14mm，而后者在经过10 000次后，其车辙深度仍小于lmm。
2.1.3水稳定性：泡沫沥青混合料的强度特性与含水量密切相关，因为该类混合料的沥青用量相对较少，而空隙率较高。为了提高混合料的水稳定性，必须采用较大的沥青用量，这样，混合料的密度增加，细粒料就能裹覆更多的沥青，使其水稳定性提高。也可以加入水泥作为填料来改善材料的水稳定性。
2.1.4抗疲劳性能：抗疲劳性能是决定泡沫沥青混合料结构承载能力的一个重要因素。泡沫沥青混合料的力学特性介于粒料类和水泥处治类材料之间。Bissada的研究表明了泡沫沥青混合料的疲劳特性不如常规的HMA [2]，Little等人的研究也显示该类混合料的疲劳响应低于常规的HMA，但高于乳化沥青处治的优质集料[3]。
2.2设计方法：泡沫沥青混合料是由泡沫沥青与路面材料混合在一起而得到的混合料。混合料的设计通常采用马歇尔法，主要是确定沥青的发泡性能和确定最佳沥青用量。其步骤如下：
a）对需翻新的路面进行调查评估 包括地下水和排水情况、旧路的纵断面和结构层厚度、路基强度等；
b）对能够回收再利用的材料进行检测 包括沥青含量、材料含水量、混合料的级配等；
c）确定泡沫沥青混凝土各种材料的用量比例 对塑性指数大于12的材料需掺加1％～2％的熟石灰，同时为了增加沥青的粘附性，可加入l％～2％的水泥；
d）确定泡沫沥青的膨胀率及半缩期经由改变加入的冷水量，可以调整沥青的膨胀率和半缩期，并据此选择最佳用水量；
e）制备泡沫沥青混合料试件，确定最佳沥青用量。一般配比设计要求拌制至少五种不同沥青用量的混合料，将试件经适当的养护后，再进行评估试验，一般采用间接拉伸试验，求得不同泡沫沥青用量试件的间接拉伸强度值，以最大的间接拉伸强度所对应的沥青用量作为最佳沥青用量；
f）对泡沫沥青混凝土的工程性能进行评价 确定最佳沥青含量后，针对其配比再制作试件，通过稳定度、流值试验、回弹模量及疲劳试验对工程性能作出评价。
3、泡沫沥青在劳动密集型道路施工中的应用：泡沫沥青混合料的温度仅高出环境温度几倍，因此特别适宜于采用手工摊铺，适用于修筑耐久性基层。这种冷拌沥青混合料不仅仅局限于使用优质碎石，较其他的冷法混合工艺适用于更广泛的骨料种类，比如天然砾石或砂子也可以与泡沫沥青进行很好的拌和；对于劳动密集型施工而言，冷拌泡沫沥青混合料的最大优点在于它的存放时间较长，可以在摊铺前露天存放几个星期而不必担心会出现质量问题。由于泡沫沥青和骨料的拌和是一个冷的过程，而不必像热拌混合料的生产那样受温度的限制，在拌和后可以立即摊铺，因此手工摊铺是完全可行的。这种施工方法在南非已非常普遍。对于轻交通道路，在泡沫沥青混合料铺层上进行沥青稀浆表面处置可以进一步强化施工过程的劳动力密集程度，因此稀浆的组成材料可以采用人工 供料，拌和后的混合料也可以采用人工摊铺。施工时，先将卡车装载的冷拌泡沫沥青混合料倾倒在已铺好的下部基层上，然后用手工摊开，通过利用基准线和直尺参考道路标桩来控制铺层的厚度和形状。在小型施工中，可以采用人行横道压实用的小型振动压路机进行压实，而对于大型工程，则需用自重为9t左右的振动压路机进行压实；采用冷拌泡沫沥青混合料进行劳动密集型施工具有如下优点：a）与热拌沥青混合料相比，大大降低了环境污染，不存在废气和灰尘的排放问题，冷拌和过程中产生的噪音也很低；b）拌和过程不需要对骨料进行烘干加热，因此消除了热拌和工艺中对骨料进行烘干加热的成本；c）适用于多种骨料，如碎石、天然砾石、砂子甚至铣刨沥青材料；d）因为是一种冷拌混合料，因此允许采用效率很低的手工摊铺施工，可以在我国低等级乡村公路中适当加以利用。
4、泡沫沥青在沥青路面冷再生中的应用：道路就地冷再生技术指的是充分利用现有旧的铺层材料（面层或者基层），必要时加入部分新骨料，按一定比例加入一定量的稳定剂，在自然环境温度下就地连续地完成材料的铣刨、破碎、拌和、摊铺及压实成型，从而修筑出具有所需性能质量的新基层的作业技术。施工中使用稳定剂是为了提高冷再生材料的强度，恢复因路面老化而导致的材料性能衰退，其类型主要有水泥、乳化沥青、泡沫沥青、石灰、粉煤灰、高炉矿渣等；利用泡沫沥青对现有道路进行冷再生的突出特点是：
a）仅使用一种粘结料就可以获得高质量的基层，与其他冷再生方法相比，这种工艺的经济性是显而易见的，其粘结料的成本相当低；
b）提高了非粘结砾石道路的等级和道路的承载能力，其铺层被持续加强以抵抗交通磨耗及雨水的侵蚀，同时也消除了因灰尘和石子造成的交通危险；
c）用泡沫沥青作为新粘结料进行粘结层及部分非粘结基层道路的冷再生，可以获得满足预期交通载荷要求的新基层，与水泥相比，可以产生更为柔性的铺层。
5、泡沫沥青混凝土的施工工艺如下：
a）对旧有路面进行铣刨破碎，也可加入其他碎石骨料和再利用的原有沥青混合料；
b）泡沫沥青产生后直接喷洒在再生机的拌和罩壳内．与路面材料充分拌和，在粒料中，泡沫沥青用量一般为3％～5％（重量百分比），当被再生材料本身含有较多沥青时，其用量可降低为2％～3％，也可以在使用泡沫沥青做稳定剂的同时，加入少量（一般为1％～2％）的水泥；
c）摊铺、压实成型，即使用轮胎式压路机进行初压，钢轮压路机进行终压；
d）最后进行表面处理或用热拌沥青混合料加铺一层新的沥青表面层即可。
6、结语：泡沫沥青是一种新的沥青混合料冷拌技术．将其用于道路冷再生工程，不仅可以解决传统道路维修价格高、浪费资源和污染环境等问题，而且可以充分利用旧有材料，具有节省能源、不产生污染等环保优势，是经济效益较高的路面修复技术。根据统计资料，我国90％以上的高等级公路沥青路面基层或底基层采用半刚性材料，但由于使用这一方法造成路面的早期损坏非常严重，故发达国家已很少采用半刚性基层沥青路面这种结构。而泡沫沥青作为一种新型的道路材料已引起许多国家道路界的重视，应用泡沫沥青混凝土作为路面底层，就可以解决半刚性基层沥青路面结构带来的问题，既能有效避免早期病害的发生，又能解决大量路面材料废弃后造成的污染和浪费问题；目前，我国急需研究并建立一套适合我国实际情况的设计和施工规程，以便于这项新技术得到大力推广与应用，进一步提高我国公路建设的质量和水平。 |
