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沥青发泡设备的工艺参数:发泡用水量、膨胀率与半衰期的控制方法

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发泡效果由膨胀率与半衰期共同描述,而两者都随发泡用水量变化。本文说清这三个参数各自的含义与相互关系,给出按温拌、冷再生等不同用途权衡取值的思路,并说明如何依据现行规范开展发泡试验,用试验数据标定沥青发泡设备的工作参数,供施工与技术人员参考。

沥青发泡设备的工艺参数:发泡用水量、膨胀率与半衰期的控制方法

同一台沥青发泡设备,发泡用水量调大一格,出来的泡沫可能就完全变了样。发泡效果的好坏,最终落在三个参数上:发泡用水量、膨胀率与半衰期。前者是现场可调的输入,后两者是描述结果的输出。本文说明三者的含义、相互关系与取值方法。11120605sBYtBA.webp

一、三个参数各自的含义

在沥青发泡设备上,发泡用水量指注入高温沥青中的水的质量与沥青质量之比,通常以百分数表示。它是操作人员可以直接设定的变量,决定了有多少水参与汽化膨胀。

膨胀率指发泡状态下沥青最大体积与未发泡时沥青体积之比,反映泡沫把沥青撑开的程度,也间接反映可用来裹覆集料的沥青表面积。比值越大,同样的沥青能覆盖的集料越多。

半衰期指泡沫沥青从最大体积衰减至最大体积一半所需的时间,描述泡沫的稳定性。半衰期越长,泡沫维持体积的时间越久,留给拌和与裹覆的时间窗口就越宽裕。

二、发泡用水量是唯一的主动变量

三个参数中,只有发泡用水量可以现场主动调整。加水越多,参与汽化的水量越大,沥青被撑开的程度越高,膨胀率随之上升;但气泡壁被拉得更薄,结构更容易失稳,半衰期随之缩短。这就是膨胀率与半衰期的此消彼长关系。

用水量偏低时情况相反:泡沫量不足,沥青分散程度有限,裹覆能力下降。因此用水量不是越大越好,而是在两个指标之间找与用途匹配的平衡点。

沥青温度会叠加影响这一关系:温度偏高时汽化更剧烈,同样的用水量往往对应更大的膨胀率;温度偏低则发泡不充分,泡沫状态不稳定。参数标定因此要结合现场沥青温度一起做。

三、按用途权衡取值

膨胀率与半衰期很难同时取到最优,需要按用途侧重,工程实践中通常按下面的方向取舍:

温拌用途偏向较大的膨胀率,希望在泡沫形成的瞬间获得明显的降黏效果。

冷再生用途偏向较长的半衰期,需要有足够时间把沥青薄膜均匀裹覆到 RAP 与新集料上。

沥青温度偏低时,可适当增加发泡用水量以补偿发泡不足,但要接受半衰期缩短的代价。

参数一经确定,应固定沥青温度与用水量,避免频繁调整造成批次间波动。

需要提醒的是,各标准对膨胀率的限值要求并不统一,例如有地方标准取不小于 10 倍,也有取不小于 12 倍,具体限值应随项目所执行的标准而定,不能用某一个数值代表全行业要求。111206273sRsfX.webp

四、发泡性能的试验方法

沥青发泡试验测定的就是泡沫沥青的发泡性能,试验方法见现行《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)附录 C。室内试验的一般做法是:在若干组沥青温度与发泡用水量组合下分别制取泡沫沥青,测定每一组合的膨胀率与半衰期,据此绘制指标随用水量变化的曲线,再结合目标用途选定工作参数。

试验规程方面也需要注意更替:现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的编号为 JTG 3410—2025,自 2025 年 10 月 1 日施行,替代原 JTG E20—2011,其前言写明增补了 1 项泡沫沥青发泡性能试验。引用标准时应以现行版本为准。

五、从试验到设备参数的标定顺序

试验得到的是材料层面的最优组合,把它落到沥青发泡设备上还需要按顺序推进。以康德孚美的 AF-BOX 微米级沥青发泡系统为例,标定通常按下面的顺序进行:

先固定沥青品种与加热温度,确认设备出料温度稳定。

在设定温度下按不同发泡用水量做发泡试验,得到该沥青的膨胀率与半衰期曲线。

按目标用途选定工作点,并把对应的用水量写入操作规程。

连续生产中定期抽检泡沫状态,确认实际输出与试验结论一致。

发泡用水量的调节范围与调节精度决定参数标定的颗粒度,额定产能则要与拌缸的匹配关系一并考虑,这几项均按项目配置,由厂家核算确认。与发泡设备配套的其他沥青深加工设备,可参见沥青深加工设备列表。

六、结语

发泡用水量、膨胀率与半衰期构成一组清晰的输入输出关系:用水量可调,膨胀率与半衰期随之变化,且此消彼长。把参数用好,一是按用途确定侧重,二是用规范规定的发泡试验取得数据,而不是凭经验估。康德孚美是东南大学的长期合作伙伴,在胶结材料与再生材料的试验评价方面具备技术协作基础。若需开展发泡试验或标定设备参数,可联系刘经理,手机/微信 13639470101。

康德孚美2010年注册成立,高新技术企业,专注彩色路面材料研发生产、沥青深加工技术开发与应用。主营彩色沥青材料、沥青发泡设备、沥青再生剂,拥有40000㎡产研基地与专业技术团队,可提供材料供应、成套设备、路面施工一体化解决方案。如需技术咨询或项目报价,欢迎在线留言联系我们

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