CN107540272A - 一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工方法 - Google Patents

一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工方法，所述废弃水泥混凝土的沥青混合料由混合矿料和沥青组成，所述混合矿料由如下质量分数的组分组成：废弃水泥混凝土再生粒料68～88%、新集料10～30%、填料2～5%；所述沥青的质量占混合矿料总质量的3～6%；其中，所述废弃水泥混凝土再生粒料中包括粒径分别为0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～31.5mm三档规格的粒料。本发明提供的沥青混合料的路用性能良好，符合公路沥青路面施工技术规范的要求；并且该沥青混合料的制备工艺简单，施工简便。

Description

一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工 方法
技术领域
本发明涉及土木工程材料再生利用技术领域，具体地，涉及一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工方法。
背景技术
我国每年产生大量的废弃水泥混凝土，现有技术对废弃水泥混凝土的再次利用价值不高，还面临处置与堆填问题，如果能有效地再生利用废弃水泥混凝土，将会产生巨大的经济效益和社会效益。经过多年的大规模建设，可用于铺筑道路的石料濒临匮乏，而且石料开采过程造成环境的恶劣破坏。针对上述情况，如能将废弃水泥混凝土用于新旧道路沥青结构层的铺筑，将大量节省新集料的开采生产，保护环境，减少污染，节能减排，发挥巨大的经济效益和社会效益。
因此，很有必要研发一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，本发明提供的沥青混合料路用性能良好，符合公路沥青路面施工技术规范的要求。
本发明的另一目的是提供上述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料的制备方法。
本发明的另一目的是提供上述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料的施工方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，所述废弃水泥混凝土的沥青混合料由混合矿料和沥青组成，所述混合矿料由如下质量分数的组分组成：废弃水泥混凝土再生粒料 68～88%、新集料10～30%、填料2～5%；所述沥青的质量占混合矿料总质量的3～6%；
其中，所述废弃水泥混凝土再生粒料中包括粒径分别为0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～31.5mm三档规格的粒料。
本发明的发明人在实验中发现，若只选用废弃水泥混凝土再生粒料，而不选用新集料制备得到的沥青混合料的空隙率较大、马歇尔稳定度较低，并且动稳定度也不高。当选用上述配比的废弃水泥混凝土再生粒料、新集料、填料以及沥青时，制备得到的沥青混合料的路用性能良好，符合公路沥青路面施工技术规范的要求。
在本发明中，所述新集料可以为粗集料或细集料，新集料的粒径和矿料级配可根据废弃水泥混凝土再生粒料的粒径和矿料级配而进行相应的调配。
优选地，所述废弃水泥混凝土再生粒料是由废弃水泥混凝土经破碎、筛分后得到的粒料。
优选地，所述填料为矿粉或水泥。
优选地，所述沥青为基质沥青或改性沥青。
优选地，所述废弃水泥混凝土再生粒料中，粒径为0.075～4.75mm、4.75～9.5mm、9.5～31.5mm的粒料分别占混合矿料质量的23～35%、4～13%、38～48%。
优选地，粒径为9.5～31.5mm的废弃水泥混凝土再生粒料的粒径为9.5～13.2mm、9.5～16mm、9.5～19mm、9.5～26.5mm或9.5～31.5mm中的任一种。
上述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1：采用颚式破碎机和圆锥破碎机破碎废弃水泥混凝土，得到废弃水泥混凝土再生粒料；
S2：将再生粒料分别通过31.5mm、9.5mm、4.75mm、0.075mm集料筛，筛除再生粒料中小于0.075mm和大于31.5mm的颗粒，余下粒料筛分为0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～31.5mm三档规格；
S3：采用沥青拌和楼，将废弃水泥混凝土再生粒料、新集料、填料和沥青拌制即得所述沥青混合料。
上述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料的施工方法，沥青混合料摊铺机的摊铺速度为1.5～3.5m/min。
优选地，所述沥青混合料摊铺机后紧跟1～3台钢轮压路机和1～3台胶轮压路机碾压摊铺后的沥青混合料。
优选地，碾压速度为2～5km/h，碾压遍数合计为6～8遍。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明提供的沥青混合料的路用性能良好，符合公路沥青路面施工技术规范的要求；并且该沥青混合料的制备工艺简单，施工简便。
（2）本发明提供的沥青混合料以废弃的水泥混凝土为主要原料，使废弃水泥混凝土得到充分利用，减少了露天堆放或填埋，保护了土地资源。
（3）本发明提供的沥青混合料能够减少天然石料的开采量，保护生态环境，减少污染，降低工程建设成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
实施例1
一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工方法如下：
（1）破碎废弃水泥混凝土块：
采用韶关市创力机械有限公司生产的PE900型颚式破碎机和PH-5型圆锥破碎机破碎废弃水泥混凝土块，获得废弃水泥混凝土再生粒料。
（2）筛分破碎后的粒料
将破碎后的粒料分别通过31.5mm、9.5mm、4.75mm、0.075mm集料筛，筛除粒料中粒径小于0.075mm的颗粒和大于31.5mm的颗粒，获得0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～31.5mm三档规格的粒料。
（3）混合料矿料级配设计
0.075～4.75mm再生粒料占混合矿料质量的26%，4.75～9.5mm再生粒料占混合矿料质量的11%，9.5～31.5mm再生粒料占混合矿料质量的45%，掺加占混合矿料总质量15%的新集料，混合矿料总质量3%的矿粉；矿料级配合成结果见表1。符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中“表5.3.2-2密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围”中“粗粒式AC-25”混合料级配范围的规定。
表1 矿料级配合成结果
（4）确定最佳沥青用量
经马歇尔稳定度试验及沥青混合料体积参数的计算，确定沥青混合料的最佳沥青用量为4.1%。
（5）厂拌沥青混合料
采用瑞士生产的安迈4000型沥青拌和楼，将混合矿料质量的26%的0.075～4.75mm再生粒料、11%的4.75～9.5mm再生粒料、45%的9.5～31.5mm再生粒料、15%的新集料、3%的矿粉和4.1%的70号A级基质沥青拌制成沥青混合料。
取本实施例制备得到的适量沥青混合料测定其路用性能，试验结果见表2。沥青混合料的路用性能符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中表5.3.3-1、表5.3.4-1、表5.3.4-2和表5.3.4-3的技术要求。
表2 沥青混合料路用性能试验结果
（6）铺筑沥青混合料
采用2台沥青混合料摊铺机摊铺沥青混合料，摊铺速度为2.5m/min。每台摊铺机后紧跟3台双钢轮振动压路机和2台胶轮压路机，碾压速度为3km/h。双钢轮振动压路机碾压2遍，胶轮压路机碾压3遍，双钢轮振动压路机碾压2遍，总碾压遍数为7遍。
实施例2
一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工方法如下：
（1）破碎废弃水泥混凝土块：
采用韶关市创力机械有限公司生产的PE900型颚式破碎机和PH-5型圆锥破碎机破碎废弃水泥混凝土块，获得废弃水泥混凝土再生粒料。
（2）筛分破碎后的粒料
将破碎后的粒料分别通过26.5mm、9.5mm、4.75mm、0.075mm集料筛，筛除粒料中粒径小于0.075mm的颗粒和大于26.5mm的颗粒，获得0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～26.5mm三档规格的粒料。
（3）混合料矿料级配设计
0.075～4.75mm再生粒料占混合矿料总质量的24%，4.75～9.5mm再生粒料占混合矿料总质量的8%，9.5～26.5mm再生粒料占混合矿料总质量的42%，掺加混合矿料总质量23%的新集料，掺加混合矿料总质量3%的水泥，矿料级配合成结果见表3。符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中“表5.3.2-2密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围”中“中粒式AC-20”混合料级配范围的规定。
表3 矿料级配合成结果
（4）确定最佳沥青用量
经马歇尔稳定度试验及沥青混合料体积参数的计算，确定沥青混合料的最佳沥青用量为4.5%。
（5）厂拌沥青混合料
采用瑞士生产的安迈4000型沥青拌和楼，将混合矿料质量的24%的0.075～4.75mm再生粒料、8%的4.75～9.5mm再生粒料、42%的9.5～26.5mm再生粒料、23%的新集料、3%的水泥和4.5%的70号A级基质沥青拌制成沥青混合料。
取本实施例制备得到的适量沥青混合料测定其路用性能，试验结果见表4。沥青混合料的路用性能符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中表5.3.3-1、表5.3.4-1、表5.3.4-2和表5.3.4-3的技术要求。
表4 沥青混合料路用性能试验结果
（6）铺筑沥青混合料
采用2台沥青混合料摊铺机摊铺沥青混合料，摊铺速度为3.0m/min。每台摊铺机后紧跟3台双钢轮振动压路机和2台胶轮压路机，碾压速度为3.5km/h。双钢轮振动压路机碾压3遍，胶轮压路机碾压2遍，双钢轮振动压路机碾压3遍，总碾压遍数为8遍。
实施例3
一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料及其制备方法和施工方法如下：
（1）破碎废弃水泥混凝土块：
采用韶关市创力机械有限公司生产的PE900型颚式破碎机和PH-5型圆锥破碎机破碎废弃水泥混凝土块，获得废弃水泥混凝土再生粒料。
（2）筛分破碎后的粒料
将破碎后的粒料分别通过16mm、9.5mm、4.75mm、0.075mm集料筛，筛除粒料中粒径小于0.075mm的颗粒和大于16mm的颗粒，获得0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～16mm三档规格的粒料。
（3）混合料矿料级配设计
0.075～4.75mm再生粒料占混合矿料总质量的32%，4.75～9.5mm再生粒料占混合矿料总质量的6%，9.5～16mm再生粒料占混合矿料总质量的41%，掺加混合矿料总质量18%的新集料，掺加混合矿料总质量3%的矿粉，矿料级配合成结果见表5。符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中“表5.3.2-2密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围”中“细粒式AC-13”混合料级配范围的规定。
表5 矿料级配合成结果
（4）确定最佳沥青用量
经马歇尔稳定度试验及沥青混合料体积参数的计算，确定沥青混合料的最佳沥青用量为5.2%。
（5）厂拌沥青混合料
采用瑞士生产的安迈4000型沥青拌和楼，将混合矿料质量的32%的0.075～4.75mm再生粒料、6%的4.75～9.5mm再生粒料、41%的9.5～16mm再生粒料、18%的新集料、3%的矿粉和5.2%的SBS（I-D）改性沥青拌制成改性沥青混合料。
取本实施例制备得到的适量改性沥青混合料测定其路用性能，试验结果见表6。改性沥青混合料的路用性能符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中表5.3.3-1、表5.3.4-1、表5.3.4-2和表5.3.4-3的技术要求。
表6 沥青混合料路用性能试验结果
（6）铺筑沥青混合料
采用2台沥青混合料摊铺机摊铺改性沥青混合料，摊铺速度为3.5m/min。每台摊铺机后紧跟2台双钢轮振动压路机和3台胶轮压路机，碾压速度为3.5km/h。双钢轮振动压路机碾压2遍，胶轮压路机碾压3遍，双钢轮振动压路机碾压1遍，总碾压遍数为6遍。
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，其它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)

1.一种利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，其特征在于，所述废弃水泥混凝土的沥青混合料由混合矿料和沥青组成，所述混合矿料由如下质量分数的组分组成：废弃水泥混凝土再生粒料 68～88%、新集料10～30%、填料2～5%；所述沥青的质量占混合矿料总质量的3～6%；
其中，所述废弃水泥混凝土再生粒料中包括粒径分别为0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～31.5mm三档规格的粒料。
2.根据权利要求1所述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，其特征在于，所述废弃水泥混凝土再生粒料是由废弃水泥混凝土经破碎、筛分后得到的粒料。
3.根据权利要求1所述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，其特征在于，所述填料为矿粉或水泥。
4.根据权利要求1所述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，其特征在于，所述沥青为基质沥青或改性沥青。
5.根据权利要求1所述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，其特征在于，所述废弃水泥混凝土再生粒料中，粒径为0.075～4.75mm、4.75～9.5mm、9.5～31.5mm的粒料分别占混合矿料质量的23～35%、4～13%、38～48%。
6.根据权利要求1所述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料，其特征在于，粒径为9.5～31.5mm的废弃水泥混凝土再生粒料的粒径为9.5～13.2mm、9.5～16mm、9.5～19mm、9.5～26.5mm或9.5～31.5mm中的任意一种。
7.权利要求1～6任一所述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：采用颚式破碎机和圆锥破碎机破碎废弃水泥混凝土，得到废弃水泥混凝土再生粒料；
S2：将再生粒料分别通过31.5mm、9.5mm、4.75mm、0.075mm集料筛，筛除再生粒料中小于0.075mm和大于31.5mm的颗粒，余下粒料筛分为0.075～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～31.5mm三档规格；
S3：采用沥青拌和楼，将废弃水泥混凝土再生粒料、新集料、填料和沥青拌制即得所述沥青混合料。
8.权利要求1～6任一所述利用废弃水泥混凝土的沥青混合料的施工方法，其特征在于，选用摊铺机对所述沥青混合料进行摊铺，每台摊铺机后紧跟钢轮压路机和胶轮压路机，碾压摊铺后的沥青混合料。
9.根据权利要求8所述施工方法，其特征在于，沥青混合料摊铺机的摊铺速度为1.5～3.5m/min；所述钢轮压路机的数量为1～3台，胶轮压路机的数量为1～3台。
10.根据权利要求8所述施工方法，其特征在于，碾压速度为2～5km/h，碾压遍数合计为6～8遍。
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