基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法
【專利摘要】基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法。本發(fā)明屬于道路工程養(yǎng)護(hù)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比設(shè)計(jì)方法。本方法包括以下步驟:①根據(jù)所選微表處類型，篩除RAP中超粒徑顆粒；②確定RAP料的礦料級(jí)配及舊瀝青含量；③根據(jù)所選微表處目標(biāo)級(jí)配、RAP料礦料級(jí)配及舊料摻配比例確定RAP料與新集料的比例；④優(yōu)選改性乳化瀝青；⑤和易性測(cè)試；⑥確定油量范圍；⑦確定最佳瀝青用量；⑧確定再生微表處混合料的配合比。該方法可使RAP料在微表處中的得到合理運(yùn)用，以獲得路用性能優(yōu)越的再生微表處混合料，具有良好的推廣價(jià)值。
【專利說明】
基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于道路工程養(yǎng)護(hù)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于扭剪試驗(yàn)的再生微表 處混合料配合比設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國交通事業(yè)迅速發(fā)展，以高速公路為骨架的干線公路網(wǎng)絡(luò)基本形成，公路里程 不斷增長。大量的瀝青路面進(jìn)入了翻修階段，翻修下來的大量舊料不但堆放困難，而且如果 處理不當(dāng)，就會(huì)對(duì)土壤、水源造成較嚴(yán)重的污染，因此，如何處理路面舊料是我國公路建設(shè) 迫切需要解決的問題。當(dāng)前我國采用的路面再生技術(shù)存在諸如舊料利用率不高、再生路面 性能不足、耗能高等缺陷，瀝青路面再生利用技術(shù)已成為當(dāng)代公路建設(shè)中進(jìn)一步發(fā)展的技 術(shù)瓶頸之一。在環(huán)境的日益惡化與資源、能源的巨大壓力下，開發(fā)利用RAP料（回收瀝青路面 材料)的新型道路材料的研究與應(yīng)用就顯得尤為迫切。
[0003] 微表處是采用適當(dāng)級(jí)配的石肩或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）與聚合物 改性乳化瀝青、外摻劑和水按一定比例拌合而成的流動(dòng)狀態(tài)的瀝青混合料，將其均勻地?cái)?鋪在路面上形成的瀝青封層。微表處有很多優(yōu)點(diǎn)，具有防水、耐磨、提高路面防滑性能和路 面平整度及美觀度，防止路面老化與松散，有效延長路面的使用壽命，還可以填補(bǔ)車轍，作 為新建道路的表面磨耗層，減少石料使用，降低工程造價(jià)。微表處技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)國家是路 面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的主要手段，20世紀(jì)80年代開始在我國研究應(yīng)用。由于微表處對(duì)其組成材料 有著極高的要求，本行業(yè)的研究方向主要集中在石料的堅(jiān)固性、耐磨性，瀝青的粘附性、磨 光值等方面，在摻加 RAP料的技術(shù)方面國內(nèi)外鮮有研究，再生微表處混合料配合比設(shè)計(jì)方法 尚處于空白階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于扭剪 試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比設(shè)計(jì)方法，該方法可使RAP料在微表處中的得到合理運(yùn)用， 以獲得路用性能優(yōu)越的再生微表處混合料。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： ① 用與所選微表處級(jí)配的最大粒徑對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)篩篩除大于該粒徑的RAP料； ② 確定RAP料的礦料級(jí)配及舊瀝青含量AC，依據(jù)規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn) 規(guī)程》(JTG E20-2011)及《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)進(jìn)行試驗(yàn)確定； ③ 按以下方法確定RAP料與新集料的比例， a. 計(jì)算目標(biāo)級(jí)配及RAP料礦料級(jí)配各篩孔分計(jì)篩余，計(jì)算各篩孔目標(biāo)篩余和RAP篩余的 比值，將該比值的最小值作為RAP礦料摻配比例的最大值M max， b. 根據(jù)工程要求，選取小于Mmax的RAP礦料摻配比例Μ， c. 確定RAP料與新集料的比例為1: [M( 1+ACV( 100-Μ)]; ④ 采用Vialet粘附性試驗(yàn)來優(yōu)選改性乳化瀝青； ⑤ 通過和易性測(cè)試檢驗(yàn)初選用水量或者乳化瀝青用量范圍； ⑥ 通過粘聚力試驗(yàn)、浸水lh濕輪磨耗和負(fù)荷輪粘砂試驗(yàn)確定出最佳乳化瀝青用量范 圍； ⑦ 對(duì)步驟⑥確定的最佳乳化瀝青用量范圍，再用扭剪試驗(yàn)確定最佳乳化瀝青用量； ⑧ 確定出再生微表處混合料的配合比。
[0006] 步驟⑤的和易性測(cè)試檢驗(yàn)方法為，將已拌合均勻的瀝青混合料通過加料口加入帶 有扭矩扳手的料桶中；校準(zhǔn)測(cè)試儀的扭矩扳手；通過扭矩扳手帶動(dòng)攪拌軸以12r/min~ 20r/min勻速旋轉(zhuǎn)，在扭矩扳手上得到扭矩值，利用該扭矩值計(jì)算得到瀝青混合料的和易性 指數(shù)。
[0007] 步驟⑦的扭剪試驗(yàn)方法為，成型30cm X 30cm X 5cm的車轍板;在瀝青用量范圍內(nèi)變 換不同的瀝青用量，在車轍板上攤鋪lcm厚的再生微表處混合料，常溫下放置2 24h，使用環(huán) 氧樹脂膠將扭剪盤粘在鋪有微表處混合料的車轍板上，25°C靜置養(yǎng)生至少12h，然后將試件 在40°C保溫2 5個(gè)小時(shí);使用扭矩扳手測(cè)定不同油石比再生微表處混合料的扭矩峰值，以與 扭矩峰值對(duì)應(yīng)的瀝青用量作為最佳瀝青用量。
[0008] 步驟⑧的具體方法為，在①~⑦所確定的配比基礎(chǔ)上，再對(duì)配比的再生微表處進(jìn) 行粘聚力試驗(yàn)、浸水6d的濕輪磨耗試驗(yàn)，再生微表處用于車轍填充時(shí)還需進(jìn)行負(fù)荷車輪試 驗(yàn)；當(dāng)各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時(shí)，即確定①~⑦的配比為最佳配比，反之，改變?cè)?驗(yàn)條件，重復(fù)①~⑦的操作步驟。
[0009] 步驟④中，優(yōu)化改性乳化瀝青的Vialet試驗(yàn)具體過程為， a.將RAP料用4.75mm、9.5mm標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，從粒徑4.75-9.5mm的RAP料中取出接近立方體 形狀規(guī)則的集料49顆，選取幾種改性乳化瀝青參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》 (JTG E20-2011)中T0660瀝青與集料的低溫黏結(jié)性試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算集料殘留率，各種 改性乳化瀝青進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，取平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。所述集料殘留率由下式確定，
b.比較各種改性乳化瀝青對(duì)應(yīng)的集料殘留率，選擇與最大集料殘留率對(duì)應(yīng)的改性乳 化瀝青進(jìn)行后續(xù)配合比設(shè)計(jì)。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明填補(bǔ)了 RAP料在微表處中運(yùn)用的技術(shù)空白，提出了基于扭剪試驗(yàn)的最佳瀝青用 量的確定方法。依據(jù)本方法所設(shè)計(jì)的再生微表處的路用性能優(yōu)于普通微表處混合料，具有 良好的推廣價(jià)值。
[0011] 下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的工藝方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明不僅限于下述的實(shí)施方 式。
[0014] 1、本實(shí)施例選用的級(jí)配類型為MS-m，其最大粒徑為9.5mm，用9.5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩篩除 超粒徑顆粒。
[0015] 2、通過燃燒爐法和篩分試驗(yàn)確定RAP料礦料級(jí)配如表1所示： 表1 RAP料礦料級(jí)配
RAP料的瀝青含量為4.3%。
[0016] 3、目標(biāo)級(jí)配如表2所示。
[0017] 表2 MS-ΙΠ 目標(biāo)級(jí)配
目標(biāo)級(jí)配與RAP料礦料級(jí)配各篩孔分計(jì)篩余及對(duì)應(yīng)篩孔比值如下表3所示。
[0018] 表3篩分匯總結(jié)果表
表3最小比值為54%，確定用RAP來合成MS-3目標(biāo)級(jí)配最大的RAP摻量為54%。本實(shí)施例選 用30%、40%、50%三個(gè)摻量，各摻量對(duì)應(yīng)的RAP料與新集料的比例為：1:2.24、1:1.44、1:0.96。 [00 19] 4、將RAP料用4 · 75mm、9 · 5mm標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，從粒徑4 · 75-9 · 5mm的RAP料中取出接近立 方體形狀規(guī)則的集料49顆與可供選擇的A、B、C三種改性乳化瀝青分別Vialet試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié) 果如表4所示。
[0020] 表4不同改性乳化瀝青與RAP料之間的黏結(jié)性試驗(yàn)結(jié)果
選擇A型改性乳化瀝青進(jìn)行后續(xù)配合比設(shè)計(jì)。
[0021] 5、利用瀝青混合料和易性指數(shù)測(cè)試儀測(cè)試再生微表處在50s、70s、90s、110s、 130s、150s、170s、190s、210s時(shí)的扭矩值，試驗(yàn)結(jié)果如下： 表5摻加 RAP料微表處混合料和易性測(cè)試結(jié)果(單位:N · m)
30%、40%、50%摻量再生微表處混合料實(shí)測(cè)扭矩和拌合時(shí)間之間的回歸方程分別為： ff=0.08T+5.23 ff=0.057T+4.006 ff=0.044T+2.75 式中:W--和易性測(cè)試得到的扭矩值，N · m T一一微表處混合料拌合時(shí)間，S; 利用回歸方程計(jì)算得到拌合120s時(shí)的扭矩值W標(biāo)及實(shí)測(cè)的拌合時(shí)間為120s的扭矩值％測(cè) 如下表所示。
[0022] 表6再生微表處混合料120s扭矩值
摻加再生料的微表處混合料的和易性測(cè)試結(jié)果都滿足W^i〈W標(biāo)，是滿足工作性能要求。 [0023] 6、改變?yōu)r青用量通過濕輪磨耗試驗(yàn)和負(fù)荷輪粘砂試驗(yàn)確定再生微表處的油量范 圍如下： 表7再生微表處混合料油量范圍
[0024] 7、在瀝青用量范圍內(nèi)變換不同的瀝青用量進(jìn)行扭剪試驗(yàn)，確定摻30%、40%及50% RAP再生料的最佳瀝青用量分別為:6.0%、5.8%、5.5%。
[0025] 8、對(duì)確定最佳油量的再生微表處進(jìn)行了粘聚力試驗(yàn)、浸水6d的濕輪磨耗試驗(yàn)及負(fù) 荷車輪試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)其技術(shù)指標(biāo)均符合技術(shù)規(guī)范要求，通過上1-7步驟確定的配比可作為最 佳配比。浸水6d的濕輪磨耗試驗(yàn)及負(fù)荷車輪試驗(yàn)結(jié)果如下： 表8再生微表處混合料浸水6d的濕輪磨耗試驗(yàn)結(jié)果
[0026]表9再生微表處混合料負(fù)荷輪車轍試驗(yàn)結(jié)果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法，其特征在于包括以下步 驟： ① 用與所選微表處級(jí)配的最大粒徑對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)篩篩除大于該粒徑的RAP料； ② 確定RAP料的礦料級(jí)配及舊瀝青含量AC; ③ 按以下方法確定RAP料與新集料的比例， a. 計(jì)算目標(biāo)級(jí)配及RAP料礦料級(jí)配各篩孔分計(jì)篩余，計(jì)算各篩孔目標(biāo)篩余和RAP篩余的 比值，將該比值的最小值作為RAP礦料摻配比例的最大值M max， b. 根據(jù)工程要求，選取小于Mmax的RAP礦料摻配比例Μ， c. 確定RAP料與新集料的比例為1: [M(1+AC)/(100-M)]; ④ 采用Vialet粘附性試驗(yàn)來優(yōu)選改性乳化瀝青； ⑤ 通過和易性測(cè)試檢驗(yàn)初選用水量或者乳化瀝青用量范圍； ⑥ 通過粘聚力試驗(yàn)、浸水lh濕輪磨耗和負(fù)荷輪粘砂試驗(yàn)確定出最佳乳化瀝青用量范 圍； ⑦ 對(duì)步驟⑥確定的最佳乳化瀝青用量范圍，再用扭剪試驗(yàn)確定最佳乳化瀝青用量； ⑧ 確定出再生微表處混合料的配合比。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法，其特 征在于:步驟⑤的和易性測(cè)試檢驗(yàn)方法為，將已拌合均勻的瀝青混合料通過加料口加入帶 有扭矩扳手的料桶中；校準(zhǔn)測(cè)試儀的扭矩扳手；通過扭矩扳手帶動(dòng)攪拌軸以12r/min~ 20r/min勻速旋轉(zhuǎn)，在扭矩扳手上得到扭矩值，利用該扭矩值計(jì)算得到瀝青混合料的和易性 指數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法，其特 征在于：步驟⑦的扭剪試驗(yàn)方法為，成型30cm X 30cm X 5cm的車轍板;在瀝青用量范圍內(nèi)變 換不同的瀝青用量，在車轍板上攤鋪lcm厚的再生微表處混合料，常溫下放置2 24h，使用環(huán) 氧樹脂膠將扭剪盤粘在鋪有微表處混合料的車轍板上，25°C靜置養(yǎng)生至少12h，然后將試件 在40°C保溫2 5個(gè)小時(shí);使用扭矩扳手測(cè)定不同油石比再生微表處混合料的扭矩峰值，以與 扭矩峰值對(duì)應(yīng)的瀝青用量作為最佳瀝青用量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法，其特 征在于:步驟⑧的具體方法為，在①~⑦所確定的配比基礎(chǔ)上，再對(duì)配比的再生微表處進(jìn)行 粘聚力試驗(yàn)、浸水6d的濕輪磨耗試驗(yàn)，再生微表處用于車轍填充時(shí)還需進(jìn)行負(fù)荷車輪試驗(yàn)； 當(dāng)各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時(shí)，即確定①~⑦的配比為最佳配比，反之，改變?cè)囼?yàn)條 件，重復(fù)①~⑦的操作步驟。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于扭剪試驗(yàn)的再生微表處混合料配合比的選配方法，其特 征在于： 步驟④中，優(yōu)化改性乳化瀝青的Vialet試驗(yàn)具體過程為， a ·將RAP料用4 · 75mm、9 · 5mm標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，從粒徑4 · 75~9 · 5mm的RAP料中取出接近立方 體形狀規(guī)則的集料49顆，選取幾種改性乳化瀝青與集料的低溫黏結(jié)性試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算 集料殘留率，各種改性乳化瀝青進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，取平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，集料殘留率由 下式確定，b.比較各種改性乳化瀝青對(duì)應(yīng)的集料殘留率，選擇與最大集料殘留率對(duì)應(yīng)的改性乳 化瀝青進(jìn)行后續(xù)配合比選定。
【文檔編號(hào)】G06Q50/26GK105868862SQ201610219997
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】李國鋒, 郝培文, 蔣鶴, 劉剛, 王春, 李樹繁, 嚴(yán)恒, 唐江, 沈盼, 李佳佳, 李昌洲, 李愛民
【申請(qǐng)人】云南公投建設(shè)集團(tuán)有限公司, 長安大學(xué)