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泡沫沥青及其在冷再生技术中的应用 ---《沥青与沥青混合料》结课论文 班级：土木C093 姓名：张驰 学号：097261 摘要：将水喷入高温液态沥青（150～180℃）水被迅速汽化，沥青膨胀呈泡沫状，就形成了泡沫沥青，又叫膨胀沥青。泡沫沥青复拌冷再生混合料（Foamed Asphalt Cold Reclaiming Mix）是一种用于半刚性（半柔性）基层的沥青稳定材料，它与热拌沥青碎石柔性基层（ATB）和用于柔性基层的冷再生沥青混合料（Cold Recycling Mix），在形成机理、材料要求、配合比的设计等方面都有很大差别 。 关键词：泡沫沥青，泡沫沥青冷再生技术，基层处治 一、泡沫沥青 1.1泡沫沥青的历史发展 泡沫沥青并不是一项新技术，早在40余年前泡沫沥青已经有了工程应用。 1928年August Jacobi在德国开发了第一个热沥青的泡沫系统并注册了专利。 1957年美国IOWA州立大学的Ladis Casanyi教授用水蒸气喷射到热沥青中来产生泡沫沥青并第一个指出其用作冷拌混合料粘结剂的潜力。 1971年澳大利亚的美孚石油公司（Mobil Oil）发明并注册了用喷水代替蒸汽的泡沫沥青发生装置，使泡沫沥青的生产更加实用而经济。 1991年美孚公司的专利终结，泡沫沥青技术在世界范围内得到了更为广泛的应用，并开发了许多新的泡沫沥青系统。 在上世纪70年代泡沫沥青主要作为稳定剂用于土壤等筑路材料的稳定处理。 上世纪90年代泡沫沥青开始用于厂拌冷再生技术和就地冷再生技术中。 21世纪初泡沫沥青将它的应用领域扩展至温拌沥青技术中，用于降低沥青混合料的和易性。 1.2泡沫沥青的定义 将水喷入高温液态沥青（150～180℃）水被迅速汽化，沥青膨胀呈泡沫状，就形成了泡沫沥青，又叫膨胀沥青。经过很短的时间，沥青泡沫破裂，当泡沫沥青与集料接触时，沥青泡沫间化为数以万计的“小颗粒”，散布于细集料的表面，形成黏有大量沥青的细料填缝料，经过拌和压实，这些细料能填充于粗料之间的空隙，并形成类似砂浆的作用，使混合料达到稳定。整个过程沥青的性质没有发生本质性变化。 1.3泡沫形成及破灭机理 1.3.1泡沫的形成机理 首先，微小的水滴与热沥青接触；高温的沥青将热量传给水滴表面将其加热至100℃以上，而自身的温度随之降低；当传递给水的热量大大超过水的蒸发潜热时，导致爆发般地产生大量水蒸气，并在发泡室内急剧膨胀；水蒸气形成的压力将沥青吹成一个个被沥青膜包围的气泡，气泡在蒸汽膨胀压力下继续吹大直至沥青膜的表面张力与蒸汽压力相平衡；随着水蒸气热量的消失，压力在下降，气泡的体积也随之缩小，直至消失。 由于沥青的导热性很差，所以泡沫可以在一定的时间内保持稳定。 1.3.2泡沫的破灭机理 导致泡沫破灭的形式和原因可以从两方面来分析： 一是气泡内压力过大或沥青膜的强度不足，使气泡的体积不断增大，沥青膜的厚度不断减薄，气泡的膨胀压力与表面张力无法保持平衡而导致气泡破裂；二是由于边界传热的效果使气泡内温度和压力不断下降，气泡的体积缩小、变瘪而最终消失。 1.4评价发泡特性的参数 泡沫沥青发泡特性的评价参数主要有膨胀率、半衰期和发泡指数。 ①膨胀率指沥青发泡膨胀时达到的最大体积与原状沥青体积之比。 ②半衰期指泡沫沥青从最大体积降至最大体积的一半时所需要的时间（单位s）。发泡特性没有上限，一般仅设其最低可接受的下限，通常认为二者的最小可接受值：在25℃稳定材料时，膨胀率为10，半衰期为8s。 ③发泡指数定义为：膨胀率与半衰期曲线下的区域，用以衡量膨胀率与半衰期的组合效应。 1.5影响泡沫沥青发泡质量的因素 影响泡沫沥青发泡质量的因素包括发泡指数、加水量、沥青温度、沥青、水、空气的喷射压力、沥青的性质以及发泡剂等。 发泡指数和在一定拌和时间内集料的温度是影响泡沫沥青分散效果的主要因素：在一定的范围内发泡指数和集料温度越高，混合料的质量越好。 沥青、水、空气 喷射压力主要影响沥青和水滴的雾化和均匀的程度，对发泡过程起辅助的作用。 沥青的性质对发泡质量的影响主要是由沥青中硬沥青质与软沥青质的比例决定的。 沥青质多的硬沥青不利于发泡，轻质油分多的软沥青则更容易发泡。 在热沥青中添加发泡剂能够显著提高沥青的膨胀率。 1.6泡沫沥青的优缺点 泡沫沥青可以增加混合料的剪切强度以及水稳定性能，此外泡沫沥青混合料还有以下优点： ①应用广泛。不仅可以处治道路基层、进行旧路的改造、新建公路基层的施工而且能够用作低等级公路的面层，且不需像热拌沥青搅拌设备那样庞大而复杂的机组； ②储存性能好。与热沥青、乳化沥青混合料相比，存放时间相对比较长（1～3月）； ③施工受季节影响小； ④用量较少，在费用上比热拌沥青和乳