CN102503270A - 沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，包括以下步骤：1）回收沥青路面材料；2）基层冷再生混合料的配合比设计：其中水泥用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和6%~8%；粉煤灰用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和4%~6%，假设沥青路面材料与风干粘土的质量总和一定，而改变两者各自所占的质量百分比，据此设计沥青路面材料与风干粘土的配比；并通过土工击实方法得到成型试件，并确定用水量；3）冷再生混合料的性能评价实验。本发明的有益效果在于：能利用回收沥青路面材料制备出性能良好的道路基层材料，为沥青路面的维修与改造提供了有效的解决方式，同时废弃物得到了充分的利用，做到节约资源和保护环境。

Description

沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法

技术领域

本发明属于道路工程材料的制备领域，具体涉及一种沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法。

背景技术

目前，我国的公路建设飞速发展，每年投资规模已经超过2000亿元。在二十世纪九十年代以后陆续建成的高速公路已进入大、中修期，大量的翻挖、铣刨沥青混合料被废弃，造成环境污染。而公路建设有极为缺乏优质的沥青材料和石料，大量的使用新石料、开采石矿会导致森林植被减少、水土流失等严重的生态环境破坏。

按照我国沥青路面的设计寿命15-20年预算，从现在起，我国每年大约有12%的沥青路面需要翻修。可再生的沥青混合料预计将达到每年1900万吨，还将以每年15%的速度增长。十年以后，我国沥青路面的大、中修产生的废旧沥青混合料预计回达到8000万吨左右。若全部再生利用，每年可节省直接材料费用120亿元。因此研究沥青再生技术、推广和应用沥青再生技术，对降低建设成本、合理利用资源、保护生态环境以及促进我国公路建设都有着极为重大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，充分结合了实际不同铣刨深度对配比的影响，可操作性好，实用性强。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，其特征在于它包括以下步骤：

1）回收沥青路面材料：采用铣刨或开挖方式将原有沥青路面破碎，随机取样，以获得样品，将取得的样品进行破碎和筛分处理，得到粒径小于或等于2cm的沥青路面材料颗粒；

2）基层冷再生混合料的配合比设计：所述的基层冷再生混合料的组成成分包括有沥青路面材料、风干粘土、水、水泥和粉煤灰，其中水泥用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和6%~8%；粉煤灰用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和4%~6%，假设沥青路面材料与风干粘土的质量总和一定，而改变两者各自所占的质量百分比，据此设计沥青路面材料与风干粘土的配比；并通过土工击实方法得到成型试件，并确定用水量；

3）冷再生混合料的性能评价实验：成型试件脱模后，用塑料袋紧密包裹起来，置于20~25℃的恒温环境中养护，养护时间定为5d和7d；最后对成型试件进行性能评价以确定冷再生混合料的性能指标。

按上述方案，所述的基层冷再生混合料的组成成分还包括有无水硫酸钠，其用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和0.12%~0.15%。

按上述方案，步骤2）的沥青路面材料与风干粘土的用量比例，设计沥青路面材料与风干粘土的配比A/S=0，A/S=1/5，A/S=1/3，A/S=2/5，A/S=1/2，A/S=3/5或A/S=1/1，其中A表示沥青路面材料，S表示风干粘土，均为质量比。

按上述方案，步骤2）所述的土工击实的方法为：按比例称取沥青路面材料与风干粘土；加入水泥、粉煤灰和无水硫酸钠，拌和均匀，然后加水拌和至均匀状态，装模击实，击实分三次进行，每次加料量为混合料总量的三分之一，每次击实27次，试件尺寸为直径10cm，长度12.7cm，最后进行脱模。

按上述方案，确定用水量的方法是：取成型试件分成3~5组，称重，然后烘干，计算烘干以后的样品密度数据，所得样品密度数据中最大样品密度对应的用水量为最佳用水量，并作为制作成型试件的加水量参照值。

按上述方案，所述的冷再生混合料的性能指标包括有无侧限抗压强度、空气养生劈裂强度、浸水劈裂强度，以及浸水劈裂强度与空气养生劈裂强度的比值。

 本发明的有益效果在于：通过合理的配合比设计和养护，能利用回收沥青路面材料（RAP）制备出性能良好的道路基层材料，为沥青路面的维修与改造提供了有效的解决方式，同时废弃物得到了充分的利用，对节约资源与保护环境也是相当有益的。

具体实施方式

沥青道路基层冷再生混合料的配合比设计方法，它包括以下步骤：

1）回收沥青路面材料：采用铣刨或开挖方式将原有沥青路面破碎，随机取样，以获得样品，将取得的样品进行破碎和筛分处理，得到粒径小于或等于2cm的沥青路面材料颗粒（粒径大于2cm的颗粒须再次破碎后方可使用）；

2）基层冷再生混合料的配合比设计：基层冷再生混合料的配合比设计：所述的基层冷再生混合料的组成成分包括有沥青路面材料、风干粘土、水、水泥和粉煤灰，其中水泥用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和6%~8%；粉煤灰用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和4%~6%，为了模拟实际冷再生修复时铣刨出来的回收沥青路面材料与路基土的比例随着铣刨深度的改变而改变这一情况，假设沥青路面材料与风干粘土的质量总和一定，而改变两者各自所占的质量百分比，据此设计沥青路面材料与风干粘土的配比；并通过土工击实方法（参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ 057—94 进行）得到成型试件，并确定用水量；

如有早强要求，所述的基层冷再生混合料的组成成分还可以加入无水硫酸钠，其用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和0.12%~0.15%。

冷再生混合料的性能评价实验：成型试件脱模后，用塑料袋紧密包裹起来，置于20~25℃的恒温环境中养护，养护时间定为5d和7d；最后对成型试件进行性能评价以确定冷再生混合料的性能指标。冷再生混合料的性能评价指标包括无侧限抗压强度、空气养生劈裂强度（干ITS）、浸水劈裂强度（湿ITS），以及浸水劈裂强度与空气养生劈裂强度的比值（可用来间接表征混合料的水稳定性）。

按上述方案，步骤2）的沥青路面材料与风干粘土的用量比例，设计沥青路面材料与风干粘土的配比A/S=0，A/S=1/5，A/S=1/3，A/S=2/5，A/S=1/2，A/S=3/5或A/S=1/1，其中A表示沥青路面材料，S表示风干粘土，均为质量比。

按上述方案，所述的土工击实的方法为：按比例称取沥青路面材料与风干粘土；加入水泥、粉煤灰和无水硫酸钠，拌和均匀，然后加水拌和至均匀状态，装模击实，击实分三次进行，每次加料量为混合料总量的三分之一，每次击实27次，试件尺寸为直径10cm，长度12.7cm，最后进行脱模。

按上述方案，确定用水量的方法是：取成型试件分成3~5组，称重，然后烘干，计算烘干以后的样品密度数据，所得样品密度数据中最大样品密度对应的用水量为最佳用水量，并作为制作成型试件的加水量参照值。

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

沥青道路基层冷再生混合料的配合比设计方法，它包括以下步骤：

1）回收沥青路面材料：采用铣刨或开挖方式将原有沥青路面破碎，随机取样，以获得样品，将取得的样品进行破碎和筛分处理，得到粒径小于或等于2cm的沥青路面材料颗粒（粒径大于2cm的颗粒须再次破碎后方可使用），粒径分布见附表1；

2）基层冷再生混合料的配合比设计：

基层冷再生混合料的配合比设计：所述的基层冷再生混合料的组成成分包括有沥青路面材料、风干粘土、水、水泥和粉煤灰，其中水泥用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和6%；粉煤灰用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和4%，为了模拟实际冷再生修复时铣刨出来的回收沥青路面材料与路基土的比例随着铣刨深度的改变而改变这一情况，假设沥青路面材料与风干粘土的质量总和一定，而改变两者各自所占的质量百分比，据此设计沥青路面材料与风干粘土的配比A/S=2/5，其中A表示沥青路面材料，S表示风干粘土，均为质量比；并通过土工击实方法（参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ 057—94 进行）得到成型试件，并确定最佳用水量为9%；所述的土工击实的方法为：按比例称取沥青路面材料与风干粘土；加入水泥和粉煤灰，拌和均匀，然后加水拌和至均匀状态，装模击实，击实分三次进行，每次加料量为混合料总量的三分之一，每次击实27次，试件尺寸为直径10cm，长度12.7cm，最后进行脱模，确定用水量的方法是：取成型试件分成3~5组，称重，然后烘干，计算烘干以后的样品密度数据，所得样品密度数据中最大样品密度对应的用水量为最佳用水量，并作为制作成型试件的加水量参照值。

该组配比记为A；

3）冷再生混合料的性能评价实验：

试件成型后，用塑料袋紧密包裹起来，置于20℃的恒温环境中养护至规定的龄期。为了评价冷再生混合料在不同龄期下其性能的变化规律，特将养护时间定为5d和7d。最后对成型试件进行性能评价以确定冷再生混合料的性能指标。冷再生混合料的性能评价指标包括无侧限抗压强度、空气养生劈裂强度（干ITS）、浸水劈裂强度（湿ITS），以及浸水劈裂强度与空气养生劈裂强度的比值也可用来间接表征混合料的水稳定性。混合料的各项性能指标见表2。

实施例2：

步骤与实施例1相同，区别在于基层冷再生混合料的配合比设计步骤：A/S=3/5，其中A表示沥青路面材料，S表示风干粘土，均为质量比，通过土工击实实验确定此配比下最佳用水量为10%；

该组配比记为B；

混合料的各项性能指标见表2。

实施例3：

步骤与实施例1相同，区别在于基层冷再生混合料的配合比设计步骤：A/S=3/5，其中水泥用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和6%；粉煤灰用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和4%，硫酸钠用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和0.12%，其中A表示沥青路面材料，S表示风干粘土，均为质量比，通过土工击实实验确定此配比下最佳用水量为10%；

该组配比记为C；

混合料的各项性能指标见表2。

 

表1    所用RA P级配

筛孔尺寸（mm）	通过率/%
		37.5	100
31.5	100
		26.5	100
19.00	98.87
		16.00	96.82
13.20	92.75
		9.50	86.69
4.75	73.00
		2.36	51.49
1.18	36.02
		0.60	19.94
0.30	4.67
		0.15	1.38
0.075	0.36

表2    混合料性能指标

Claims (6)

1.沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，其特征在于它包括以下步骤：

1）回收沥青路面材料：采用铣刨或开挖方式将原有沥青路面破碎，随机取样，以获得样品，将取得的样品进行破碎和筛分处理，得到粒径小于或等于2cm的沥青路面材料颗粒；

2）基层冷再生混合料的配合比设计：所述的基层冷再生混合料的组成成分包括有沥青路面材料、风干粘土、水、水泥和粉煤灰，其中水泥用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和6%~8%；粉煤灰用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和4%~6%，假设沥青路面材料与风干粘土的质量总和一定，而改变两者各自所占的质量百分比，据此设计沥青路面材料与风干粘土的配比；并通过土工击实方法得到成型试件，并确定用水量；

3）冷再生混合料的性能评价实验：成型试件脱模后，用塑料袋紧密包裹起来，置于20~25℃的恒温环境中养护，养护时间定为5d和7d；最后对成型试件进行性能评价以确定冷再生混合料的性能指标。

2.按权利要求1所述的沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，其特征在于所述的基层冷再生混合料的组成成分还包括有无水硫酸钠，其用量占沥青路面材料与风干粘土质量总和0.12%~0.15%。

3.按权利要求1或2所述的沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，其特征在于步骤2）的沥青路面材料与风干粘土的用量比例，设计沥青路面材料与风干粘土的配比A/S=0，A/S=1/5，A/S=1/3，A/S=2/5，A/S=1/2，A/S=3/5或A/S=1/1，其中A表示沥青路面材料，S表示风干粘土，均为质量比。

4.按权利要求3所述的沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，其特征在于步骤2）所述的土工击实的方法为：按比例称取沥青路面材料与风干粘土；加入水泥、粉煤灰和无水硫酸钠，拌和均匀，然后加水拌和至均匀状态，装模击实，击实分三次进行，每次加料量为混合料总量的三分之一，每次击实27次，试件尺寸为直径10cm，长度12.7cm，最后进行脱模。

5.按权利要求4所述的沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，其特征在于确定用水量的方法是：取成型试件分成3~5组，称重，然后烘干，计算烘干以后的样品密度数据，所得样品密度数据中最大样品密度对应的用水量为最佳用水量，并作为制作成型试件的加水量参照值。

6.按权利要求1所述的沥青道路基层冷再生混合料配合比设计方法，其特征在于所述的冷再生混合料的性能指标包括有无侧限抗压强度、空气养生劈裂强度、浸水劈裂强度，以及浸水劈裂强度与空气养生劈裂强度的比值。