CN104596880A - 乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪、测定方法及最佳含水率测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪、测定方法及最佳含水率测定方法，该测定仪包括基座、端头挡板、坡道板及可在坡道板上滚动的试筒；所述端头挡板包括分别设于基座两端的前挡板及后挡板，所述坡道板倾斜设于前挡板与后挡板之间；所述试筒包括筒体及设于筒体端部的筒盖；所述筒体为中通筒体，所述筒盖可拆卸连接于所述筒体两端。该测定仪结构简单、操作方便，测试结果可靠。最佳含水率测定方法，较好地解决乳化沥青冷再生混合料的水含量配合比设计的问题，促进乳化沥青冷再生混合料的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及沥青技术领域，具体涉及乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪、测定方法及最佳含水率测定方法。
背景技术
乳化沥青厂拌冷再生是采用拌和设备，将回收沥青路面材料(RAP)以一定的比例与乳化沥青、新集料、活性填料、水进行常温拌和成乳化沥青冷再生混合料，常温铺筑形成路面结构层的沥青路面再生技术。该技术具有旧料回收利用率高、节约资源，常温拌和环保节能、结构性能优良且技术可行性高等诸多优点，因此，近年来在国内道路大修工程中倍受青睐。
长期实践表明，乳化沥青冷再生混合料在施工中必须保持一个适宜的含水率，过低的含水率将不利于乳化沥青对混合料的裹附及混合料的压实；过高的含水率不但会导致运输途中乳化沥青的流失，而且在碾压过程中，过多的水存留于混合料体系内部使压实产生弹簧现象，混合料不易密实而形成较大空隙率，同时，过多的水分将延迟该结构层强度的形成，延长施工工期。因此，研发一项用以测定乳化沥青冷再生混合料上限含水率的试验仪器具有较大的现实意义。
然而，在乳化沥青冷再生混合料配合比的设计过程中，就混合料上限含水率、最佳含水率的确定而言，截至目前并没有一个统一的，切实可行的定量确定方法。
《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)中指出，最佳含水率的确定可参照现行《公路土工试验规程》(JTG F40)T 0131的方法，通过击实试验获得。然则大量实践结果表明，该种混合材料在击实试验中并不类同与具有较大塑性指数(PI)的土质混合料材料，在干密度与含水率关系曲线上往往并不存在一个明显的峰值。
在最佳含水率的确定上，大多技术人员均是通过拌和，观察混合料的拌和性能及裹附性，凭借以往经验选择含水率，工程实践中并不能达到很好的效果。另外，面对这一问题，一些缺乏经验的施工企业更是无计可施，从而一定程度上限制了乳化沥青冷再生技术的推广应用。
发明内容
本发明提供乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪、测定方法及最佳含水率测定方法，测定仪结构简单、上限含水率及最佳含水率测定方法结果准确、实用性强。
乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪，包括基座、端头挡板、坡道板及可在坡道板上滚动的试筒；所述端头挡板包括分别设于基座两端的前挡板及后挡板，所述坡道板倾斜设于前挡板与后挡板之间；所述试筒包括筒体及设于筒体端部的筒盖；所述筒体为中通筒体，所述筒盖可拆卸连接于所述筒体两端。
所述筒盖设于筒体两端并突出于筒体，筒盖之间的距离略大于坡道板的宽度。
所述后挡板设有柔性防撞垫。
所述基座设有用于调整基座水平状态的调平螺栓。
所述基座设有水准泡。
一种乳化沥青冷再生混合料上限含水率的测定方法，按以下步骤进行：
(1)拌制含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的乳化沥青冷再生混合料试样(以下简称混合料试样)；
(2)取其中一种含水率的混合料试样使用如权利要求2-5任一项所述的测定仪进行测试；根据所拌制的混合料试样的公称最大粒径选取适宜规格的试筒，在试筒的筒盖及筒体内壁上均垫以纸片，使试筒内壁完全为纸片覆盖；
(3)称量试筒及所垫纸片的总质量m1；
(4)将一定质量的混合料试样装于筒体内，旋紧筒盖，称量装有混合料试样的试筒的质量m2；
(5)手持装有混合料试样的试筒使试筒壁呈水平状，轻轻晃动试筒，使混合料试样均匀分布于试筒内，将试筒置于坡道板的顶端并与前挡板接触，然后松手放开试筒使试筒沿坡道板自由滚落至坡道板底端的后挡板处，如此重复三次以使试筒内混合料试样均有一定的概率接触试筒内所垫纸片；
(6)将筒体内混合料试样倒出，仔细检查纸片上所黏附的混合料试样浆液，若黏附有粗集料颗粒则小心将其移除，立即称取筒体、筒盖及黏附有混合料试样浆液的纸片的总质量m3；
(7)按如下公式计算该混合料试样的质量损失百分率Δm
Δm＝(m3－m1)/(m2－m1)×100％
(8)重复2～7步骤，测得剩余不同含水率的混合料试样的质量损失百分率；
(9)以混合料试样含水率为横坐标，质量损失百分率为纵坐标，绘制混合料试样质量损失百分率与含水率的关系曲线；
(10)对质量损失百分率缓慢变化和发生突变性变化的曲线段分别作出切线，两切线的交点对应的含水率即为该混合料的上限含水率WCmax。
上述混合料试样的拌制按如下步骤进行：
1.1依据混合料试样各组分的比例，称取质量A的回收沥青路面材料、质量B的细集料、质量C的活性填料及质量D的乳化沥青，其中质量A及质量B均指干燥试样质量；
1.2回收沥青路面材料采用干燥恒重法测定，得到含水率W1，则拌制混合料试样时称取的回收沥青路面材料质量应为A×(1+W1)；
1.3按照JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》T0305或T0332的方法测试，得到新集料的含水率W2，则拌制混合料试样时称取的新集料质量应为B×(1+W2)；
1.4乳化沥青按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0651-1993的方法测试，得到乳化沥青的蒸发残留物含量，并计算出乳化沥青中水(除去蒸发残留物外的液体视为水)所占的质量百分比W3，其中，蒸发残留物含量是指蒸发残留物质量与乳化沥青的质量百分比，(1－蒸发残留物含量)×100％即为乳化沥青中水所占的质量百分比；
1.5预估适宜含水率Wa，按下式计算适宜含水率Wa的混合料试样的外加水量E。混合料试样的含水率是指水质量与干燥混合料试样的质量百分比，其中活性填料(一般采用水泥)是干燥的，不用计算其含水率。
E＝(A+B+C+D－D×W3)×Wa－A×W1－B×W2－D×W3
并计算出含水率为Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样的外加水量；
1.6回收沥青路面材料、新集料、活性填料与对应步骤1.5算出的外加水拌和均匀，再添加乳化沥青拌和均匀，拌制得到含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样。
优选地，X1为0.5％，X2为1％。
一种乳化沥青冷再生混合料最佳含水率的测定方法，按以下步骤进行：
(1)按如权利要求6、7或8所述的上限含水率的测定方法得到混合料试样的上限含水率WCmax；
(2)进行混合料试样的下限含水率的测试，得到下限含水率WCmin；
(3)按如下公式计算最佳含水率OWC
OWC＝(WCmin+WCmax)/2
上述下限含水率WCmin的测试按如下步骤进行：
(1)按照JTGE40-2007《公路土工试验规程》T0131、T0132或T0133进行含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样的击实或压实试验，并测算各自干密度ρd；
(2)以混合料试样含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制试样干密度与含水率的关系曲线；
(3)对干密度发生突变性变化和缓慢变化的曲线段分别作出切线，两切线的交点所对应的含水率即为该混合料试样的下限含水率WCmin。
采用上述技术方案后，本发明与现有的背景技术相比，具有如下优点：
1、本发明乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪结构简单、造价低，操作方便，测试结果可靠、推广应用价值高。
2、乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定方法，原理合理、操作简单、精度高，容易掌握，试验过程人为影响因素小，结果客观，可方便快捷地测定出乳化沥青冷再生混合料上限含水率，利于将乳化沥青冷再生混合料的含水量控制在合理的范围内。
3、乳化沥青冷再生混合料最佳含水率测定方法，较好地解决乳化沥青冷再生混合料的水含量配合比设计的问题，促进乳化沥青冷再生混合料的推广应用。本发明所提出的上限、下限含水率也同时可作为工程施工的质量控制依据，对工程施工及过程质量控制具有指导意义。
附图说明
图1为本发明测定仪的结构示意图；
图2为混合料质量损失百分率与含水率的关系曲线图；
图3为对混合料质量损失百分率与含水率的关系曲线作出切线的图；
图4为混合料试样干密度与含水率的关系曲线图；
图5为对混合料试样干密度与含水率的关系曲线作出切线的图。
附图符号说明：
基座1、调平螺栓11、固定支脚12、前挡板21、后挡板22、坡道板3、筒体41、筒盖42、水准泡5
具体实施方式
以下提供本发明的一些实施例，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
参考图1所示，乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪，包括基座1、端头挡板、坡道板3及可在坡道板3上滚动的试筒。其中：
基座1设有固定支脚12及用于调整基座1水平状态的调平螺栓11。基座1设有水准泡5。
端头挡板包括前挡板21及后挡板22，前挡板21与后挡板22分别设于基座1的两端。坡道板3倾斜设于前挡板21与后挡板22之间。后挡板22设有柔性防撞垫。
试筒包括筒体41及筒盖42。筒盖42设于筒体41两端并突出于筒体41，筒盖42之间的距离略大于坡道板3的宽度，以使筒盖42位于坡道板3外侧，保证筒体41的顺利滚落。筒体41为中通筒体41，筒盖42可拆卸连接于筒体41两端。本实施例中，筒盖42与筒体41采用螺纹连接。
一种乳化沥青冷再生混合料上限含水率的测定方法，按以下步骤进行：
(1)拌制含水率为Wa(Wa为预估适宜含水率)、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的乳化沥青冷再生混合料试样(以下简称混合料试样)；本实施例中X1为0.5％，X2为1％。
具体拌制步骤为：
1.1依据混合料试样各组分的比例，称取质量A的回收沥青路面材料、质量B的细集料、质量C的活性填料及质量D的乳化沥青，其中质量A及质量B均指干燥试样质量；
1.2回收沥青路面材料采用干燥恒重法测定，得到含水率W1，则拌制混合料试样时称取的回收沥青路面材料质量应为A×(1+W1)；干燥恒重法的具体做法可选用如下操作：称取一定质量的回收沥青路面材料，置于60℃的恒温鼓风干燥箱中烘干至恒重，再计算得到含水率W1；
1.3按照JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》T0305或T0332的方法测试，得到新集料的含水率W2，则拌制混合料试样时称取的新集料质量应为B×(1+W2)；
通常施工中回收沥青路面材料和新集料是湿的、潮湿的或风干状态的，试验室配合比设计给出的配合比例是以干质量计的，因此需测量其含水率，拌和前以配合比计算每种料的干质量，拌合时称量湿质量的回收沥青路面材料和新集料。
1.4乳化沥青按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0651-1993的方法测试，得到乳化沥青的蒸发残留物含量，并计算出乳化沥青中水所占的质量百分比W3，其中蒸发残留物含量是指蒸发残留物质量与乳化沥青的质量百分比，(1－蒸发残留物含量)×100％即为乳化沥青中水所占的质量百分比；
1.5预估适宜含水率Wa，按下式计算适宜含水率Wa的混合料试样的外加水量E。混合料试样的含水率是指水质量与干燥混合料试样的质量百分比，其中活性填料(一般采用水泥)是干燥的，不用计算其含水率。
E＝(A+B+C+D－D×W3)×Wa－A×W1－B×W2－D×W3
并计算出含水率为Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样的外加水量；
1.6回收沥青路面材料【质量为A×(1+W1)】、新集料【质量为B×(1+W2)】、活性填料【质量为C】与对应步骤1.5算出的外加水拌和均匀，再添加乳化沥青【质量为D】拌和均匀，拌制得到含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样。
实际应用时，混合料试样的拌制，不局限上述步骤，需根据混合料的实际组分来进行，但方法原理同上所述。
(2)取其中一种含水率的混合料试样使用上述测定仪进行测试；根据所拌制的混合料试样的公称最大粒径选取适宜规格的试筒，在试筒的筒盖42及筒体41内壁上均垫以纸片，使试筒内壁完全为纸片覆盖；
(3)称量试筒及所垫纸片的总质量m1；
(4)将一定质量的混合料试样装于筒体41内(混合料的体积约占筒体41容积的1/3至1/2)，旋紧筒盖42，称量装有混合料试样的试筒的质量m2；
(5)手持装有混合料试样的试筒使试筒壁呈水平状，轻轻晃动试筒，使混合料试样均匀分布于试筒内，将试筒置于坡道板3的顶端并与前挡板21接触(使用测定仪前通过调平螺栓11使水准泡5居中)，然后松手放开试筒使试筒沿坡道板3自由滚落至坡道板3底端的后挡板22处，如此重复三次以使试筒内混合料试样均有一定的概率接触试筒内所垫纸片；
(6)将筒体41内混合料试样倒出，仔细检查纸片上所黏附的混合料试样浆液，若黏附有粗集料颗粒(粒度＞2.36mm)则小心将其移除，立即称取筒体41、筒盖42及黏附有混合料试样浆液的纸片的总质量m3；
(7)按如下公式计算该混合料试样的质量损失百分率Δm
Δm＝(m3－m1)/(m2－m1)×100％
(8)重复2～7步骤，测得剩余不同含水率的混合料试样的质量损失百分率；
(9)以混合料试样含水率为横坐标，质量损失百分率为纵坐标，绘制混合料试样质量损失百分率与含水率的关系曲线，如图2所示。
(10)如图3所示，对质量损失百分率缓慢变化和发生突变性变化的曲线段分别作出切线，两切线的交点对应的含水率即为该混合料的上限含水率WCmax。
一种乳化沥青冷再生混合料最佳含水率的测定方法，按以下步骤进行：
(1)按上述上限含水率的测定方法得到混合料试样的上限含水率WCmax；
(2)进行混合料试样的下限含水率的测试，得到下限含水率WCmin；
下限含水率WCmin的测试按如下步骤进行：
2.1按照JTGE40-2007《公路土工试验规程》T0131、T0132或T0133进行含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样的击实或压实试验，并测算各自干密度ρd；
2.2以混合料试样含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制试样干密度与含水率的关系曲线，如图4所示；
2.3如图5所示，对干密度发生突变性变化和缓慢变化的曲线段分别作出切线，两切线的交点所对应的含水率即为该混合料试样的下限含水率WCmin。
(3)按如下公式计算最佳含水率OWC
OWC＝(WCmin+WCmax)/2
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪，其特征是：包括基座、端头挡板、坡道板及可在坡道板上滚动的试筒；所述端头挡板包括分别设于基座两端的前挡板及后挡板，所述坡道板倾斜设于前挡板与后挡板之间；所述试筒包括筒体及设于筒体端部的筒盖；所述筒体为中通筒体，所述筒盖可拆卸连接于所述筒体两端。
2.根据权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪，其特征是：所述筒盖设于筒体两端并突出于筒体，筒盖之间的距离略大于坡道板的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪，其特征是：所述后挡板设有柔性防撞垫。
4.根据权利要求3所述的乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪，其特征是：所述基座设有用于调整基座水平状态的调平螺栓。
5.根据权利要求4所述的乳化沥青冷再生混合料上限含水率测定仪，其特征是：所述基座设有水准泡。
6.一种乳化沥青冷再生混合料上限含水率的测定方法，其特征是：按以下步骤进行：
(1)拌制含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的乳化沥青冷再生混合料试样；
(2)取其中一种含水率的混合料试样使用如权利要求1-5任一项所述的测定仪进行测试；根据所拌制的混合料试样的公称最大粒径选取适宜规格的试筒，在试筒的筒盖及筒体内壁上均垫以纸片，使试筒内壁完全为纸片覆盖；
(3)称量试筒及所垫纸片的总质量m1；
(4)将一定质量的混合料试样装于筒体内，旋紧筒盖，称量装有混合料试样的试筒的质量m2；
(5)手持装有混合料试样的试筒使试筒壁呈水平状，轻轻晃动试筒，使混合料试样均匀分布于试筒内，将试筒置于坡道板的顶端并与前挡板接触，然后松手放开试筒使试筒沿坡道板自由滚落至坡道板底端的后挡板处，如此重复三次；
(6)将筒体内混合料试样倒出，仔细检查纸片上所黏附的混合料试样浆液，若黏附有粗集料颗粒则小心将其移除，立即称取筒体、筒盖及黏附有混合料试样浆液的纸片的总质量m3；
(7)按如下公式计算该混合料试样的质量损失百分率Δm
Δm＝(m3－m1)/(m2－m1)×100％
(8)重复2～7步骤，测得剩余不同含水率的混合料试样的质量损失百分率；
(9)以混合料试样含水率为横坐标，质量损失百分率为纵坐标，绘制混合料试样质量损失百分率与含水率的关系曲线；
(10)对质量损失百分率缓慢变化和发生突变性变化的曲线段分别作出切线，两切线的交点对应的含水率即为该混合料的上限含水率WCmax。
7.根据权利要求6所述的一种乳化沥青冷再生混合料上限含水率的测定方法，其特征是：混合料试样的拌制按如下步骤进行：
(1)依据混合料试样各组分的比例，称取质量A的回收沥青路面材料、质量B的细集料、质量C的活性填料及质量D的乳化沥青，其中质量A及质量B均指干燥试样质量；
(2)回收沥青路面材料采用干燥恒重法测定，得到含水率W1，则拌制混合料试样时称取的回收沥青路面材料质量应为A×(1+W1)；
(3)按照JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》T0305或T0332的方法测试，得到新集料的含水率W2，则拌制混合料试样时称取的新集料质量应为B×(1+W2)；
(4)乳化沥青按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0651-1993的方法测试，得到乳化沥青的蒸发残留物含量，并计算出乳化沥青中水所占的质量百分比W3；
(5)预估适宜含水率Wa，按下式计算适宜含水率Wa的混合料试样的外加水量E：
E＝(A+B+C+D－D×W3)×Wa－A×W1－B×W2－D×W3
并计算出含水率为Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样的外加水量；
(6)回收沥青路面材料、新集料、活性填料与对应步骤(5)算出的外加水拌和均匀，再添加乳化沥青拌和均匀，拌制得到含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的乳化沥青冷再生混合料试样。
8.根据权利要求7所述的一种乳化沥青冷再生混合料上限含水率的测定方法，其特征是：X1为0.5％，X2为1％。
9.一种乳化沥青冷再生混合料最佳含水率的测定方法，其特征是：按以下步骤进行：
(1)按如权利要求6、7或8所述的上限含水率的测定方法得到混合料试样的上限含水率WCmax；
(2)进行混合料试样的下限含水率的测试，得到下限含水率WCmin；
(3)按如下公式计算最佳含水率OWC
OWC＝(WCmin+WCmax)/2
10.根据权利要求9所述的一种乳化沥青冷再生混合料最佳含水率的测定方法，其特征是：下限含水率WCmin的测试按如下步骤进行：
(1)按照JTGE40-2007《公路土工试验规程》T0131、T0132或T0133进行含水率为Wa、Wa+X1、Wa-X1、Wa+X2及Wa-X2的混合料试样的击实或压实试验，并测算各自干密度ρd；
(2)以混合料试样含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制试样干密度与含水率的关系曲线；
(3)对干密度发生突变性变化和缓慢变化的曲线段分别作出切线，两切线的交点所对应的含水率即为该混合料试样的下限含水率WCmin。
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