泡沫瀝青課件

泡沫瀝青冷再生技術(shù)泡沫瀝青冷再生技術(shù)泡沫瀝青的歷史發(fā)展泡沫瀝青的工作原理泡沫瀝青的特性與發(fā)泡質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的特點(diǎn)泡沫瀝青冷再生混合料的設(shè)計(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)泡沫瀝青冷再生的施工工藝與設(shè)備泡沫瀝青的歷史發(fā)展泡沫瀝青的歷史發(fā)展泡沫瀝青并不是一項(xiàng)新技術(shù)，早在40余年前泡沫瀝青已經(jīng)有了工程應(yīng)用。1928年AugustJacobi在德國開發(fā)了第一個(gè)熱瀝青的泡沫系統(tǒng)并注冊了專利。1957年美國IOWA州立大學(xué)的LadisCasanyi教授用水蒸氣噴射到熱瀝青中來產(chǎn)生泡沫瀝青并第一個(gè)指出其用作冷拌混合料粘結(jié)劑的潛力。泡沫瀝青的歷史發(fā)展1971年澳大利亞的美孚石油公司（MobilOil）發(fā)明并注冊了用噴水代替蒸汽的泡沫瀝青發(fā)生裝置，使泡沫瀝青的生產(chǎn)更加實(shí)用而經(jīng)濟(jì)。1991年美孚公司的專利終結(jié)，泡沫瀝青技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了更為廣泛的應(yīng)用，并開發(fā)了許多新的泡沫瀝青系統(tǒng)。泡沫瀝青的歷史發(fā)展在上世紀(jì)70年代泡沫瀝青主要作為穩(wěn)定劑用于土壤等筑路材料的穩(wěn)定處理。上世紀(jì)90年代泡沫瀝青開始用于廠拌冷再生技術(shù)和就地冷再生技術(shù)中。21世紀(jì)初泡沫瀝青將它的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展至溫拌瀝青技術(shù)中，用于降低瀝青混合料的和易性。泡沫瀝青的的工作原理泡沫瀝青的工作原理早期的泡沫瀝青是由一定壓力和溫度的水蒸氣噴射進(jìn)熱瀝青而生成的。由于需要蒸汽鍋爐等專門的設(shè)備，在經(jīng)濟(jì)上增加了生產(chǎn)成本，使用也很不方便。尤其是對于要移動(dòng)的現(xiàn)場施工機(jī)械用水蒸氣來生產(chǎn)泡沫瀝青是很不實(shí)用的。泡沫瀝青的工作原理MobileOil的專利技術(shù)第一個(gè)提出了用噴水代替水蒸氣的泡沫瀝青發(fā)生裝置泡沫瀝青的工作原理上世紀(jì)90年代新開發(fā)的泡沫瀝青發(fā)生裝置增加壓縮空氣的噴射，使水滴與瀝青混合更好而有助于泡沫瀝青的形成。泡沫形成機(jī)理微小的水滴與熱瀝青接觸；高溫的瀝青將熱量傳給水滴表面將其加熱至100℃以上，而自身的溫度隨之降低；當(dāng)傳遞給水的熱量大大超過水的蒸發(fā)潛熱時(shí)，導(dǎo)致爆發(fā)般地產(chǎn)生大量水蒸氣，并在發(fā)泡室內(nèi)急劇膨脹；泡沫形成機(jī)理水蒸氣形成的壓力將瀝青吹成一個(gè)個(gè)被瀝青膜包圍的氣泡，氣泡在蒸汽膨脹壓力下繼續(xù)吹大直至瀝青膜的表面張力與蒸汽壓力相平衡；隨著水蒸氣熱量的消失，壓力在下降，氣泡的體積也隨之縮小，直至消失。由于瀝青的導(dǎo)熱性很差，所以泡沫可以在一定的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。

泡沫破滅機(jī)理

導(dǎo)致泡沫破滅的形式和原因可以從兩方面來分析：氣泡內(nèi)壓力過大或?yàn)r青膜的強(qiáng)度不足，使氣泡的體積不斷增大，瀝青膜的厚度不斷減薄，氣泡的膨脹壓力與表面張力無法保持平衡而導(dǎo)致氣泡破裂；由于邊界傳熱的效果使氣泡內(nèi)溫度和壓力不斷下降，氣泡的體積縮小、變癟而最終消失。泡沫瀝青的特性

與發(fā)泡質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)泡沫瀝青的特性

----膨脹率衰減曲線泡沫瀝青的特性

----膨脹率衰減曲線泡沫瀝青發(fā)泡質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)最大膨脹率—泡沫瀝青在發(fā)泡過程中的最大體積與泡沫完全消失后粘結(jié)劑的體積之比；半衰期—泡沫瀝青在發(fā)泡過程中從最大體積衰減到最大體積的一半時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；發(fā)泡指數(shù)—衰減曲線下與泡沫瀝青最小膨脹率水平線之間的面積。影響泡沫瀝青發(fā)泡質(zhì)量的因素加水量瀝青溫度瀝青、水、空氣的噴射壓力瀝青的性質(zhì)影響泡沫瀝青發(fā)泡質(zhì)量的因素在上述因素中注入熱瀝青中的水量和熱瀝青的溫度是對發(fā)泡質(zhì)量影響最大的因素。瀝青、水、空氣噴射壓力主要影響瀝青和水滴的霧化和均勻的程度，對發(fā)泡過程起輔助的作用。影響泡沫瀝青發(fā)泡質(zhì)量的因素對于膨脹率和半衰期來說通常是存在矛盾的，高的膨脹率，隨拌著低的半衰期，而高半衰期則隨拌著低的膨脹率。影響泡沫瀝青發(fā)泡質(zhì)量的因素瀝青的性質(zhì)對發(fā)泡質(zhì)量的影響主要是由瀝青中硬瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)的比例決定的。瀝青質(zhì)多的硬瀝青不利于發(fā)泡，輕質(zhì)油分多的軟瀝青則更容易發(fā)泡。通常認(rèn)為用于泡沫瀝青的應(yīng)為90~110#較軟的瀝青，但70#瀝青的效果也很好。影響泡沫瀝青發(fā)泡質(zhì)量的因素160~170℃℃70#瀝青的發(fā)泡曲線160~170℃℃90#瀝青的發(fā)泡曲線泡沫瀝青的衰減曲線泡沫瀝青的衰減曲線Jenkins教授的衰減方程：式中：ER(t)—在時(shí)刻的膨脹率;ERm—最大膨脹率;τ—半衰期。

瀝青可發(fā)泡性的評價(jià)指標(biāo)發(fā)泡指數(shù)FI=A1+A2泡沫瀝青

冷再生技術(shù)的特點(diǎn)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的特點(diǎn)泡沫瀝青復(fù)拌冷再生混合料（FoamedAsphaltColdReclaimingMix）是一種用于半剛性（半柔性）基層的瀝青穩(wěn)定材料，它可以用路拌的方法也可以用廠拌的方法來生產(chǎn)。它與熱拌瀝青碎石柔性基層（ATB）和用于柔性基層的冷再生瀝青混合料（ColdRecyclingMix），在形成機(jī)理、材料要求、配合比的設(shè)計(jì)等方面都有很大差別。瀝青與集料裹覆特點(diǎn)的差別乳化瀝青泡沫瀝青熱拌瀝青穩(wěn)定處理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)粗集料部分裹覆，瀝青-細(xì)料砂漿粘結(jié)粗料集料瀝青膜裹覆瀝青-粉料砂漿與粗料形成點(diǎn)狀的粘結(jié)集料由瀝青膜連續(xù)裹覆瀝青與集料裹覆特點(diǎn)的差別瀝青與集料裹覆特點(diǎn)的差別泡沫與冷集料接觸后破碎成碎片瀝青與集料裹覆特點(diǎn)的差別泡沫瀝青在應(yīng)用過程中對集料的級配要求有較多的細(xì)料，粉料的含量應(yīng)至少在5%以上。缺少0.075mm以下的粉料會導(dǎo)致瀝青泡沫破裂后粘在細(xì)料上而使細(xì)料結(jié)團(tuán)，不能均勻地形成粗集料之間的粘結(jié)點(diǎn)，而導(dǎo)致混合料強(qiáng)度和穩(wěn)定性的削弱。裹覆著瀝青的粉料形成“焊接點(diǎn)”瀝青與集料裹覆特點(diǎn)的差別材料類型的差別乳化瀝青泡沫瀝青熱拌瀝青穩(wěn)定處理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)碎石天然礫石RAP碎石RAP碎石天然礫石RAP填料碎石0~50%RAP含水量的差別乳化瀝青泡沫瀝青熱拌瀝青穩(wěn)定處理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)90%OMC+50%乳化瀝青用量90%OMC+50%乳化瀝青用量70~90%OMC干應(yīng)用再生劑的差別乳化瀝青泡沫瀝青熱拌瀝青穩(wěn)定處理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)不用再生劑用再生劑不用再生劑用再生劑柔性程度的差別乳化瀝青泡沫瀝青熱拌瀝青穩(wěn)定處理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)加水泥不加水泥半柔性接近柔性接近半剛性半柔性柔性初始強(qiáng)度增長速率的差別乳化瀝青泡沫瀝青熱拌瀝青穩(wěn)定處理(Reclaiming&Stabilization)冷再生(ColdRecycling)慢慢中等快初始強(qiáng)度增長速率的差別泡沫青復(fù)拌冷再生技術(shù)的特點(diǎn)

——小結(jié)泡沫青復(fù)拌冷再生技術(shù)的特點(diǎn)經(jīng)破碎后的瀝青路面回收材料是作為集料顆粒(黑色集料)加入到混合料中去的，因而不要求已老化的舊瀝青恢復(fù)至新瀝青的性能；集料顆粒之間的粘結(jié)不是靠裹覆在顆粒上的瀝青膜連接的，而是依靠帶有瀝青的粉料粘在粗集料表面而形成點(diǎn)狀的粘結(jié)；混合料的強(qiáng)度在相當(dāng)程度上要靠粗集料之間的嵌擠結(jié)構(gòu)和內(nèi)摩擦力；無結(jié)合料基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理泡沫青復(fù)拌冷再生技術(shù)的特點(diǎn)瀝青的加入量較少，通常最佳瀝青用量在2.5%~3.5%之間，過多的瀝青會導(dǎo)致細(xì)料結(jié)團(tuán)而降低混凝土的強(qiáng)度；集料之間的潤滑不是靠瀝青，主要靠添加水分來實(shí)現(xiàn)?；旌狭蠑備?、碾壓過程的和易性較差，要求更大的壓實(shí)功；不像常規(guī)的瀝青碎石基層（ATB）那樣，通常是密級配的混合料其空隙率只有3%~6%，而泡沫瀝青混合料的基層其空隙率很少會低于10%。泡沫青復(fù)拌冷再生技術(shù)的特點(diǎn)泡沫瀝青混合料對水分非常敏感，因此混合料對抗水損害的能力較差；在泡沫瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)中，需要對兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，即最佳的用水量和最佳的泡沫瀝青用量。泡沫瀝青基層的優(yōu)缺點(diǎn)半柔性----與水泥穩(wěn)定基層比有一定柔性但比密級配瀝青基層柔性差，但有較強(qiáng)的抗變形能力；應(yīng)用簡單、容易----不需像熱拌瀝青攪拌設(shè)備那樣龐大而復(fù)雜的機(jī)組；泡沫瀝青基層的優(yōu)缺點(diǎn)采用普通瀝青，而且用量較少，在費(fèi)用上比熱拌瀝青和乳化瀝青混合料節(jié)??；強(qiáng)度增長速率較乳化瀝青基層快；抗水損害能力較差。泡沫瀝青冷再生混合料的設(shè)計(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)泡沫瀝青冷再生混合料的設(shè)計(jì)方法泡沫瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)和回收料的處理礦料級配設(shè)計(jì)確定冷再生混合料最佳含水量馬歇爾試件的制作與養(yǎng)生試件密度測定馬歇爾試驗(yàn)和間接拉伸試驗(yàn)確定最佳用水量與最佳泡沫瀝青用量礦料級配料設(shè)計(jì)泡沫瀝青冷再生混合料的設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)條件技術(shù)要求間接拉伸強(qiáng)度ITS(劈裂強(qiáng)度),kPa干試件：15℃試驗(yàn)溫度濕試件：25℃水溫調(diào)節(jié)24小時(shí)≮400殘留強(qiáng)度比TSR,%同上≮75馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度，kN40℃試驗(yàn)溫度濕試件：25℃水溫調(diào)節(jié)24小時(shí)≮5殘留穩(wěn)定度，%同上≮75凍融劈裂TSR，%≮70南非CSIR的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)條件技術(shù)要求間接拉伸強(qiáng)度ITS(劈裂強(qiáng)度),kPa干試件：25℃試驗(yàn)溫度濕試件：（50mm真空下60min）下或25℃水溫調(diào)節(jié)24小時(shí)≮200殘留強(qiáng)度比TSR,%同上≮50回彈模量,MPa同上1500~6000動(dòng)態(tài)蠕變模量,MPa≮20Wirtgen1998的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)條件技術(shù)要求間接拉伸強(qiáng)度ITS(劈裂強(qiáng)度),kPa干試件：25℃試驗(yàn)溫度濕試件：（50mm真空下60min）下或25℃水溫調(diào)節(jié)24小時(shí)；干試件：≮350殘留強(qiáng)度比TSR,%同上≮75回彈模量,MPa同上2500~5000美國Iowa州的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)條件技術(shù)要求間接拉伸強(qiáng)度ITS(劈裂強(qiáng)度),kPa干試件：25℃試驗(yàn)溫度濕試件：25℃水20min,50mm真空50min,25℃水10min≮200殘留強(qiáng)度