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摘要：随着目前我国高等级沥青路面进入维修和改造时期的临近，必将面临更多的沥青路面材料再生利用问题，泡沫沥青再生混合料因其资源利用率高、低能耗、低污染、施工方便等特点在我国有着广泛的应用前景。然而泡沫沥青再生混合料中沥青与骨料的粘结性能不及热拌沥青混合料，因此本文基于贝雷法设计泡沫沥青再生混合料级配以期使集料形成骨架密实结构，从而提高其性能。
关键词：贝雷法级配设计;泡沫沥青再生混合料;骨架密实结构
0 引言
泡沫沥青是将一定的水注入热沥青使其体积发生膨胀，形成大量的沥青泡沫，经过很短的时间沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与集料接触时，沥青泡沫瞬间化为数以百万计的“小颗粒”，散布于细粒料（特别是粒径小于0.075mm）的表面，形成粘有大量沥青的细料填缝料，经过拌和压实，这些细料能填充于湿冷的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。可用于泡沫沥青稳定的材料相当广泛,但必须满足一定的级配要求。泡沫沥青混合料的性能依赖于细集料含量，0.075 mm通过率要求在5%～20%之间，然而考虑到实际道路材料特征以及实际应用情况可知0.075 mm通过率要求在5%即可[1]。另外考虑到泡沫沥青混合料中沥青的粘结性能不及热拌沥青混合料，因此有必要对泡沫沥青混合料的级配进行优化，使其形成骨架密实结构，从而提高其性能，贝雷法设计的思路就是设计骨架密实结构，因此，本文基于贝雷法设计泡沫沥青再生混合料级配以期提高其性能。
1 贝雷法介绍
贝雷法是一种系统的级配合成方法，采用该法设计的级配，粗集料能形成嵌挤而作为混合料的骨架。贝雷法提出了用于评价矿料性质的一系列参数，这些参数直接和VMA，空隙率和压实性能相关，不但有助于更好的理解集料级配与混合料中空隙体积的关系，也为评价合成级配提供了一套工具。贝雷法进行级配设计需先确定：①选取密度；②0.075mm通过率；③粗集料体积组成；④细集料体积组成。
贝雷法是以公称最大粒径(NMPS)的0.22倍(第一控制筛孔.PCS)来划分。矿料组成确定以后，需对集料的嵌挤进一步分析。分析时先将合成级配分成三部分:第一部分是合成级配的粗集料部分，即最大粒径与PCS之间的集料；合成集料的细集料又被分成粗，细两部分，其分界点称为第二控制筛和第三控制筛。贝雷法进而对PCS以下的细料作进一步的划分，分为较粗的细料和较细的细料，依次类推，又提出两个控制筛孔:第二控制筛孔SCS=PCS×0.22；第三控制筛孔TCS=SCS×0.22[2]。当合成级配决定后，贝雷法提出3参数对其进行分析。应用贝雷法提出3参数对其进行分析。
(1) CA比
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表1 密级配沥青混合料的控制筛孔.png)
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2 贝雷法级配设计及检验
某高速公路原路面回收材料级配如表2所示：
表2 各档料级配组成.png)
表1 各档料级配组成.png)
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表2 各档料密度值.png)
（1）初步计算粗细料组成比例
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粗集料间隙率计算公式为：
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假定上述空隙率完全有细料按干密度填充，每cm3体积所需细料量为：0.463×2.04=0.945g，则粗细料总量为：2.288 g。粗细料初步组成为：
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（2）考虑粗料中含细料和细料中含粗料对组成比例的影响，对初步计算粗细料组成比例进行调整，公称最大粒径取19mm，则粗细料划分界限（PCS）为4.75mm，粗料中所含细料为：.png)
细料中所含粗集料为：41.3%×（1-83%）=7.02%（P4.75=83%）
对粗集料调整为：
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对细集料调整为：
FA：41.3%+7.02%-1.53%-13.0%=33.8%
（3）考虑0.075mm通过率对集料比例进行调整合成集料中含0.075mm以下料为：.png)
FA：33.8%×5.4%=1.8%（P0.075=5.4%）.png)
表3 合成级配.png)
表4 合成级配检验数值.png)
同其它混合料设计方法相比，贝雷法仅限于级配的设计，需参考马歇尔设计方法确定最佳沥青含量，才能设计出各项路用性能均佳的混合料。
3 泡沫沥青再生混合料的制备及性能测试
3.1混合料拌和用水量及油石比的确定
3.1.1 拌和用水量的确定
泡沫沥青混合料在拌和与压实时需要加入一定的水,以保证较好的拌和效果与压实度。然而过多的水会影响压实效果及混合料强度。因此拌和压实过程中必须确定最佳用水量。参照现行《公路土工试验规程》（JTG E40）T0131 的方法，对合成矿料进行击实试验，确定最佳含水率。通过击实试验可知最佳含水量为5.7%。根据Wirtgen公司提供的经验公式[5]进行确定需加入水的质量。公式如下：.png)
表5 需加入集料的含水量.png)
3.1.2 最佳泡沫沥青用量OAC
本次采用的泡沫沥青，膨胀率为10，半衰期为11s, 以预估的沥青用量为中值，按照一定间隔形成4个泡沫沥青用量，即为：2%、3%、4%、5%，保持在集料最佳含水率OWC情况下所要求的加水量不变，在室温25℃左右将料倒入拌和桶,采用低速档拌和均匀,然后缓慢注入所需的最佳用水量(水温在25℃左右),接着变换搅拌机至高速档,拌和同时喷洒泡沫沥青。喷洒结束继续拌和约30 s,再将泡沫沥青混合料移至一密闭容器中存放,成型马歇尔标准试件。将试样连同试模一起侧放在40℃的鼓风烘箱中养生至恒重，养生时间一般不少于40h，以确保混合料中不含水分。考虑到泡沫沥青作为柔性基层材料,其特性与沥青混合料有一定的相似性,因此采用间接抗拉强度(ITS)作为混合料设计的控制指标。将各组油石比试件进行15℃劈裂试验、浸水24h的劈裂试验。根据劈裂强度试验和浸水劈裂强度试验结果，结合工程实际经验，综合确定最佳泡沫沥青用量OAC，试验结果如表6所示。
表6 泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度试验结果.png)
泡沫沥青冷再生混合料15℃劈裂强度大于0.40 MPa，干湿劈裂强度比不小于75的技术标准6]可以得到当沥青用量为3%时，泡沫沥青混合料性能最优且达到要求。
3.2 泡沫沥青混合料性能试验
3.2.1 马歇尔试验
泡沫沥青再生混合料一般用作基层，因此试验温度推荐采用40℃的试验温度。
表7 马歇尔试验结果.png)
从以上数据可知当沥青用量为3%时，泡沫沥青混合料性能最优且马歇尔稳定度＞5 kN[6]。
3.2.2 单轴压缩试验 ——确定抗压强度
参照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定试件制作试件，试验温度20℃±0.5℃，加速速度为5mm/min。以最佳油石比及最佳掺水量进行泡沫沥青混合料试件制作，然后在室温环境下养生24小时，后将每个试件放置在密封的塑料袋中，置于40℃的烘箱中进一步养生48h。后在20℃恒温水浴中保温3h。试验结果如表8所示。
表8 泡沫沥青混合料抗压强度试验结果.png)
为保证再生混合料强度和稳定性要求，对几组再生混合料无侧限抗压强度试验最大值、最小值、平均值、标准差数据分析，针对本次试验试件，提出95%的保证率，保证率系数为2.01。泡沫沥青冷再生混合料无侧限抗压强度平均值为3.06 MPa，泡沫沥青冷再生混合料代表性无侧限抗压强度为算数平均值的下置信界限，即为2.8。泡沫沥青冷再生混合料作为基层材料时的无侧限抗压强度（MPa）范围为：2.8～3.3。
3.2.3车辙试验 ——确定泡沫沥青混合料动稳定度
由于泡沫沥青再生混合料一般用作基层，因此推荐采用40℃的试验温度。试验参照JTJ052规程T0703:沥青混合料试件制作方法（轮碾法）进行。结果如下：
表9 泡沫沥青混合料车辙试验结果.png)
泡沫沥青混合料动稳定度DS远大于2800，满足沥青路面技术规范要求。
4 结论
贝雷法设计避免以往仅根据道路等级，凭经验或有关规范选择级配范围，而不考虑不同地区材料的特性导致混合料性能差异很大的局限性。本文基于贝雷法设计骨架密实结构级配，并结合马歇尔设计法设计泡沫沥青混合料，通过试验可知骨架密实结构的泡沫沥青混合料性能优越。
参考文献
[1]拾方治，马卫民. 沥青路面再生技术手册.人民交通出版社,2006. [2]William R V, William J P, Samuel H C•Bailey method for gradation selection in HMA mixture design [R].Transportation Research Circular Number E-C044,2002.
[3]于新,吴建浩.贝雷法应用探讨[J].公路,2003,(8):83-87.
[4]中华人民共和国行业标准. JTJ 058-2000. 公路工程集料试验规程.北京：人民交通出版社，2000.
[5]德国维特根公司.维特根冷再生手册[Z],2001.
[6]中华人民共和国行业标准.公路沥青路面再生技术规范（JTG F41-2008）[S].北京：人民交通出版社，2008.