CN103758005A - 一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法 - Google Patents

一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法 Download PDF

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Abstract

一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法，属于国际专利分类IPC的E部固定建筑物道路类技术领域。铁尾矿砂沥青混合料设计方法具体步骤如下:根据经验确定主骨架的级配组成；测定粗集料主骨料的紧装密度；计算主骨架空隙率；根据沥青混合料的实际用途假定自己理想的设计空隙率；根据粗、细集料的百分含量以及粗、细集料组成计算沥青混合料级配。本发明的效果和益处是：能有效将铁尾矿砂应用到沥青混合料中，实现铁尾矿的综合回收再利用，进行尾矿资源的综合回收与利用。铁尾矿砂沥青混合料体积设计方法能控制沥青混合料的孔隙率。铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法能实现主骨架的嵌挤作用，能使沥青混合料有较好的稳定性。

Description

一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法
技术领域
本发明属于国际专利分类IPC的E部固定建筑物道路类技术领域，涉及到铁尾矿砂沥青混合料配合比设计，是一种将铁尾矿砂应用到沥青路面中的设计方法。
背景技术
沥青路面所使用的材料一般为沥青、碎石、砂、矿粉以及添加剂,由这些材料组成的沥青混合料必须满足的路面功能要求包括:优秀的力学特性,包括抗疲劳能力、高温抗变形能力、低温抗开裂能力等;足够的耐久性,主要是对于自然环境因素影响的抵抗能力,如抗老化、抗冻融、抗浸水能力等;合理的结构适应性,在沥青路面结构中,不同层位对于沥青混合料具有完全不同的性能要求,不同特性的材料被应用于不同的结构层位。
目前的沥青混合料组成设计方法还存在如下的不足,影响了工程领域沥青路面技术的发展:矿质混合料的级配组成依赖于经验;选择矿质混合料级配与确定沥青用量之间缺少必要的联系;对于如何充分发挥粗集料的嵌挤能力没有给出必要的说明。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法，解决了铁尾矿砂引起的环境污染问题，具体是将铁尾矿砂沥青混合料应用到道路工程中去，实现铁尾矿的回收再利用。
本发明的技术方案是：设计一种将铁尾矿砂掺加到沥青混合料中的方法，具体步骤如下：根据经验确定主骨架的级配组成；测定铁尾矿砂的表观密度2.85g/cm3；测定粗集料主骨料的紧装密度为1.6g/cm3，计算主骨架空隙率是43.34；根据铁尾矿砂沥青混合料的实际用途假定自己理想的设计空隙率；利用公式qc+qf=100，qc/100ρfs(Vvc-Vvs)=qf/ρtf+qa/ρa求出粗集料用量和细集料用量；根据粗、细集料的百分含量以及粗、细集料组成计算沥青混合料级配为粗集料：铁尾矿砂：石灰=61：38：1。根据设计出的沥青混合料级配制作马歇尔试件,制作标准马歇尔试件,确定最佳沥青用量。分析马歇尔试验结果，根据结果对铁尾矿砂沥青混合料级配进行调整，直至达到理想参数为止。
本发明的效果和益处是：铁尾矿砂沥青混合料设计方法能控制沥青混合料的孔隙率。该设计方法既强调主骨架的充分嵌挤作用,又充分利用铁尾矿砂的填充、粘结作用,把嵌挤原则和填充原则有机地结合起来。铁尾矿砂沥青混合料设计方法还能有效将铁尾矿砂应用到沥青混合料中，实现铁尾矿的综合回收再利用。
附图说明
附图是铁尾矿砂沥青混合料中铁尾矿砂级配曲线图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
步骤一：
确定粗集料的级配，根据现行规范要求的粗集料级配曲线取中值即可确定。
步骤二：
细集料选择铁尾矿砂，铁尾矿砂只需筛除掉粒径大于4.75颗粒即可直接使用。
步骤三：
测定集料的表观密度。包括粗集料的表观密度ρtc=2.83g/cm3,铁尾矿砂的表观密度ρtf=2.85g/cm3。其试验操作方法、步骤参照实验规范T0304-2005和T0328-2005。
步骤四：
测定粗集料主骨料的紧装密度ρfs=1.6g/cm3，其实验操作参照实验规程T0309-2005。
步骤五：
计算主骨架空隙率Vvc=43.34，计算公式：Vvc=(1-ρfs/ρtc)×100 (1)
式中:Vvc为主骨架空隙率,%;ρfs为主骨架紧装密度,g/cm3;ρtc为主骨架表观密度,g/cm3。
步骤六：
根据沥青混合料的实际用途假定自己理想的设计空隙率Vvs%。
步骤七：
根据以上所确定的各已知量,利用式(2)和式(3),求出粗集料用量和细集料用量。
qc+qf=100                          (2)
qc/100ρfs(Vvc-Vvs)=qf/ρtf+qa/ρa  (3)
式中:qc为粗集料重量,%;qf为铁尾矿重量,%;ρfs为粗集料的紧装密度,g/cm3;Vvc为粗集料装填空隙率,%;Vvs为沥青混合料设计空隙率,%;ρtf为铁尾矿表观密度,g/cm3;qa为沥青重量,%;ρa为沥青的密度,g/cm3。
步骤八：
根据粗、细集料的百分含量以及粗、细集料组成计算沥青混合料级配粗集料：铁尾矿砂：石灰=61：38：1，根据设计出的沥青混合料级配制作马歇尔试件,制作标准马歇尔试件,确定最佳沥青用量。并分析马歇尔试验结果，根据结果对铁尾矿砂沥青混合料级配进行调整，直至达到理想参数为止。

Claims (1)

1.一种铁尾矿砂沥青混合料配合比设计方法，是将铁尾矿砂掺加到沥青混合料中的方法，该方法分为三步确定粗集料孔隙率，测定出铁尾矿砂毛体积密度，实验确定油石比，其特征在于：以沥青混合料中粗集料为骨架，测定铁尾矿砂的表观密度为2.85g/cm3；测定粗集料主骨料的紧装密度为1.6g/cm3，计算主骨架空隙率为43.34；根据铁尾矿砂沥青混合料的实际用途假定自己理想的设计空隙率；利用公式qc+qf=100，qc/100ρfs(Vvc-Vvs)=qf/ρtf+qa/ρa求出粗集料用量和细集料用量；根据粗、细集料的百分含量以及粗、细集料组成计算沥青混合料级配为粗集料：铁尾矿砂：石灰=61：38：1，根据设计出的沥青混合料级配制作马歇尔试件,制作标准马歇尔试件,确定最佳沥青用量5.8%。
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