CN108536956A

CN108536956A - 一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法

Info

Publication number: CN108536956A
Application number: CN201810307860.8A
Authority: CN
Inventors: 丁龙亭; 何璐; 董仕豪; 周博; 赵静; 丁宪钦; 蒋璐
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2018-04-08
Filing date: 2018-04-08
Publication date: 2018-09-14

Abstract

一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，利用合适的垃圾料源；并建立建筑垃圾破碎模型及破碎流程，提出新的破碎工艺；通过新的破碎工艺得到再生集料，进行相对应的配合比设计，并检测指标数据设计满足最新规范要求，再运用试验数据优化级配设计，采用不同掺量的RCA代替一部分原材料应用到道路建设中，确保了建筑垃圾用于沥青混合料设计的可能性和可行性；从而利用废弃建筑物产生的建筑垃圾来替代天然碎石，作为道路建设的主要原材料进行路面建设；不仅可以节省资源，同时也能缓解建筑垃圾对环境的影响，并从一定程度上缓解建设过程中天然集料供应不足的问题，为高质量集料的提供补给；具有显著的环保意义、经济意义和社会效益。

Description

一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法

技术领域

本发明属于道路工程材料领域，具体涉及一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法。

背景技术

调查统计，我国每年消耗天然碎石集料近6.0亿吨，废弃的水泥混凝土占60％左右。有专家预测，未来道路建设中，高质量的天然集料会出现供应不足的情况，限制我国公路的建设进程，拓展路面集料种类成为现在国内建筑行业的重要研究课题。对在建筑修建和拆除的过程中产生的大量建筑垃圾进行合理的处理也是建筑业急需解决的问题。建筑垃圾被随意地堆放和只进行简单填埋的情况随处可见，这样的做法不仅会占用土地、将清运垃圾的费用严重提高，而且也会造成严重的环境污染问题。

建筑垃圾中的废旧混凝土块经过破碎加工工艺可以得到废弃混凝土再生骨料(Recycled Concrete Aggregate,RCA)，对于RCA是否可得到再次利用这一问题应得到广泛的重视。利用建筑垃圾得到再生集料来替代天然碎石，作为道路建设的主要原材料，进行路面建设，不仅可以节省资源，同时也能缓解建筑垃圾对环境的影响。在道路建设设计中利用部分再生集料作为原材料的具体意义在于：

(1)可以节省原材料的使用费用，并节省天然集料。

(2)可以节省对建筑垃圾进行清理、搬运和填埋的费用。

(3)缓解建筑垃圾随意填埋时对环境的影响。

(4)可以节省天然集料的采购运输费用。

(5)可以从一定程度上缓解建设过程中天然集料供应不足的问题，为高质量集料的提供补给。

一些石料短缺和天然集料主要依靠进口的国家，诸如日本、德国等对建筑垃圾的再利用显得极为重视。日本的建筑垃圾处理技术是将建筑垃圾中的废弃混凝土破碎成粒径直径40mm的颗粒，高温搅拌后使颗粒表面的水泥变成粉末脱离，脱离了水泥的颗粒部分与天然集料一起用于建筑物建设，废旧的水泥组分可以用于地基材料，从而能达到百分之百回收。德国对废弃的建筑垃圾进行回收，并建设大型建筑垃圾再加工综合厂对回收的建筑垃圾进行在加工使之能够二次利用。

当今建筑物拆除时会产生一些建筑垃圾，这些建筑垃圾主要是一些废碎的旧混凝土、碎玻璃、破旧钢筋、废砖瓦、烂木材和烂石膏等材料，其中废弃混凝土占65％～75％和废砖石块占 10％～26％。目前对于建筑垃圾的处理，一般是被随意地堆放，或是只进行简单填埋，这样的做法不仅会占用土地、将清运垃圾的费用严重提高，而且也会造成环境污染的严重问题。虽然建筑垃圾在路基的填筑中也有应用，但与建筑垃圾的运输、加工成本相比，并不能体现出其附加价值，其价值的真正体现是将其应用于沥青路面的建设中。

沥青路面铺筑一般采用天然集料，高速公路事业的发展和自然资源的有限性使得大量的优质集料已经达到了供不应求的现状。而在建筑修建和拆除的过程中产生的大量建筑垃圾，也会造成环境污染的严重问题。如果可以利用废弃建筑物产生的建筑垃圾来替代天然碎石，作为道路建设的主要原材料，进行路面建设，不仅可以节省资源，同时也能缓解建筑垃圾对环境的影响，并从一定程度上缓解建设过程中天然集料供应不足的问题，为高质量集料的提供补给。

发明内容

本发明的目的是提供了一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，使用不同掺量的RCA代替一部分原材料应用到道路建设中，建立破碎模型，提出新的破碎工艺，并对RCA 进行相对应的配合比设计，利用废弃建筑物产生的建筑垃圾来替代天然碎石，解决了现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，选择建筑垃圾料源；

步骤2，建立建筑垃圾破碎模型，确定破碎流程；将建筑垃圾进行破碎；

步骤201，比选母岩破碎前的规格，得出母岩预筛分的筛孔尺寸，根据破碎面与总表面两者之间的面积比值，求出满足不同破碎要求的母岩尺寸；

步骤202，确定母岩的形状特征及其破碎后的颗粒特征；然后建立破碎的数学模型；

步骤203，将建筑垃圾分为两份，采用不同的破碎机进行破碎，并分别收集；将天然石料分为两份，采用不同的破碎机进行破碎；

步骤204，将步骤203破碎完成的破碎集料筛分，在筛分过程中要用不同粒径圆形方孔筛分别筛分；

步骤3，将建筑垃圾再生集料的掺配比例作为一个变量对沥青混合料进行设计；

步骤4，根据设计要求或规范要求选择沥青，确定不同比例掺量再生集料最佳沥青用量；

步骤5，在最佳沥青含量条件下，结合步骤3设计并比较若干建筑垃圾替代天然石料的级配方案，制作试样并检测各项性能，选择性能最优的方案为最终的配比。

步骤1中用于沥青混合料的建筑垃圾材料为水泥混凝土块破碎而产生的细集料和粗集料，细集料的粒径不大于4.75mm；粗集料指粒径尺寸大于4.75mm的碎石、砾石和破碎砾石。

步骤201中，根据母岩的表面积在破碎前与破碎后的变化建立破碎模型，母岩的表面积破碎前为A，破碎后为B，新的破碎面面积则为B-A，记作C，用α表示石料的破碎面面积占总面积的比例，其计算采用公式(1)，

通过α值与破碎后石料的质量之间的关系间接给出破碎母岩的控制粒径。

步骤202中以单位体积的表面积表征比表面积SA，母岩的表观密度ρ_α假设为2.70g/cm³，则破碎前：

式中：V—单颗粒母岩的平均体积；

m₀—各母岩质量分级范围的前值，则各档母岩的平均质量1.25m_o；

ρ_α—表观密度

A—母岩破碎前的表面积；

S_Ai—各质量分级的母岩对应单位体积的表面积；

i—变量，指的是不同的质量或粒径，i＝1,2,3,4……i＜100，

破碎后：

式中：n_i—破碎后单颗粒母岩的各种形状或是各种粒径的粒料数量平均值；

V_i—破碎后各粒级单颗粒体积；

S_i—破碎后颗粒的表面积。

步骤202中，用比表面积来表示母岩的形状特征；用规格立方体近似表示颗粒特征，根据母岩的形状特征和颗粒特征建立基于破碎前后表面积变化的数学模型。

步骤202中，采集并计算5-10mm、10-20mm、20-40mm及40-60mm四档集料的颗粒形状。

步骤203中建筑垃圾破碎流程为：

(1)对废旧混凝土进行初步破碎，将杂质和混凝土块初步分离；

(2)预筛分除去多余的杂质；

(3)用颚式破碎机做初步破碎，收集初步破碎后的混凝土废料；

(4)对第(3)步收集的混凝土废料进行二次杂物分选，去除颗粒粒径<4.75mm的杂质；

(5)采用锤式破碎机进行最后一步破碎；

(6)用风力分级将破碎集料充分分级，获得最终的再生破碎集料。

步骤3中，首先根据设计文件或工程要求确定沥青混合料配合比设计的目标级配，以所定级配中值为级配设计目标值；然后确定3种建筑垃圾再生集料掺配比例方案，选取高比例、低比例以及无建筑垃圾再生集料掺配的方案，具体的，高比例掺配方案为60％的建筑垃圾再生集料替代天然集料的方案；低比例掺配方案为30％的建筑垃圾再生集料替代天然集料，无建筑垃圾再生集料掺配的方案即采用天然石料。

步骤4中确定不同比例掺量再生集料最佳沥青用量包括以下步骤：

(a)确定沥青用量可行域，根据行业规范确定沥青用量范围，谢伦堡析漏试验确定沥青用量的上限-OCAmax；通过肯塔堡飞散试验确定沥青混合料的沥青用量下限-OCAmin；

(b)在规范推荐的沥青用量范围内确定3个等分点，由3个等分点和两个端点值成型5 种沥青用量的马歇尔试件，测试成型试件的空隙率；

(c)确定4％空隙率中值对应的油石比OAC₁：以油石比或沥青用量为横坐标，以沥青混合料的空隙率指标为纵坐标，将步骤403所测结果绘制成图，连成曲线，再采用数据处理软件，求出4％空隙率中值对应的油石比，记为OAC₁；

(d)采用步骤(a)确定的可行域的两个端点值，OCA_max和OCA_min以及中间值OCA_mid表示的沥青用量成型马歇尔试件，其中，OCA_mid＝(OCA_max+OCA_min)/2；测试所成型试件的密度、空隙率、沥青饱和度、以及马歇尔稳定度和流值；

如果测试结果符合规范或设计要求，则最佳沥青用量OCA₂＝OCA_mid；如果OCA_mid条件下的沥青混合料有指标不满足要求，则对比OCAmax、OCA_min条件下的沥青混合料试件的密度、空隙率、沥青饱和度、以及马歇尔稳定度和流值，如某一端点值的用量满足要求，那么最佳沥青用量OCA＝(OCA_max+OCA_mid)/2或者OCA＝(OCA_min+OCA_mid)/2，并对OCA条件下成型的沥青混合料进行测试，直至满足要求确定出最佳沥青用量OAC₂。

步骤5中，对试样进行检测的性能包括水稳定性、高温稳定性以及低温开裂性能。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：根据母岩的表面积在破碎前与破碎后的变化建立破碎模型，提出新的破碎工艺，得到再生集料，进行相对应的配合比设计，并检测指标数据设计满足最新规范要求，再运用试验数据优化级配设计，分别建立油石比与各项指标的曲线关系，确定各RCA掺量的最佳油石比，采用不同掺量的RCA代替一部分原材料应用到道路建设中，确保了建筑垃圾用于沥青混合料设计的可能性和可行性；从而利用废弃建筑物产生的建筑垃圾来替代天然碎石，作为道路建设的主要原材料进行路面建设；不仅可以节省资源，同时也能缓解建筑垃圾对环境的影响，并从一定程度上缓解建设过程中天然集料供应不足的问题，为高质量集料的提供补给；具有显著的环保意义和经济意义。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明再生集料破碎加工工艺流程图；

图3是全天然集料粒径尺寸与通过率折线关系图；

图4是30％掺量RCA沥青混合料粒径尺寸与通过率折线关系图；

图5是60％掺量RCA沥青混合料粒径尺寸与通过率折线关系图。

具体实施方式

本发明使用不同掺量的RCA代替一部分原材料应用到道路建设中，根据母岩的表面积在破碎前与破碎后的变化建立破碎模型，通过分析不同的破碎方式，提出新的破碎工艺。再生集料通过新的破碎工艺得到再生集料，进行相对应的配合比设计，最终的指标数据设计满足最新规范要求，接着进行优化级配设计，分别建立油石比与各项指标的曲线关系，综合考虑这些曲线关系，确定各RCA掺量的最佳油石比，从而利用废弃建筑物产生的建筑垃圾来替代天然碎石，作为道路建设的主要原材料进行路面建设。

参考图1，一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，包括以下步骤：

步骤1、建筑垃圾料源的选择

建筑垃圾原材料涉及范围广，有水泥混凝土块、砖块、瓦块、以及砖和混凝土混合块，用于沥青混合料的建筑垃圾材料为水泥混凝土块，水泥混凝土块破碎而产生的细集料，细集料为粒径不大于4.75mm的混凝土，即水泥砂浆；粗集料指粒径尺寸大于4.75mm的碎石、砾石和破碎砾石。

步骤2、建立建筑垃圾破碎模型及破碎流程

步骤201，破碎模型的基本框架

根据母岩的表面积在破碎前与破碎后的变化建立破碎模型，相比于原砾石表面，新产生的破碎面更粗糙，具有更好的棱角性、表面构造和表面轮廓，即具有更高的颗粒指数，通过建立破碎模型并且比选母岩破碎前的规格，能够得出母岩预筛分的筛孔尺寸，根据破碎面与总表面两者之间的面积比值，可以求出满足不同破碎要求的母岩尺寸。

母岩的表面积破碎前为A，破碎后为B，新的破碎面面积则为B-A，记作C，用α表示石料的破碎面面积占总面积的比例，其计算采用公式(1)。

破碎前与破碎后相比，面积发生改变，而体积没有变化，在不同尺寸大小的母岩经过加工处理形成不同粒径的再生集料后，求出常见的几种粒料特征的α值，通过研究α值与破碎后石料的质量之间的关系间接给出破碎母岩的控制粒径，进而达到控制石料破碎生产的目的。

步骤202，破碎模型的建立步骤

①确定母岩的形状特征

影响母岩颗粒形状特征的因素有很多，因此其形状很难用单一的标准去衡量,比表面积值较为容易测量，对某一块度范围的母岩50粒的面积用表面积分析仪去测量，从而算出单位质量或单位体积母岩的表面积，由于颗粒形状与其表面积有着一一对应的关系，为表示方便，可将其定义为Si/Vi，单位为cm^-1，故采用相对容易测量的比表面积来代替母岩的形状特征。

②确定母岩破碎后的颗粒特征

集料的颗粒形状特征除了通过表面积分析仪测出的比表面积表示，工程实际应用中也用规格立方体近似表示；根据工程实际，模型计算采用的四档集料分别是5-10mm、10-20mm、 20-40mm、40-60mm。

③基于破碎前后表面积变化的数学模型

为了便于计算，以单位体积的表面积表征比表面积SA，单位是cm^-1(cm2/cm3)，假设母岩的表观密度ρ_α为2.70g/cm³。

则破碎前：

式中：V—单颗粒母岩的平均体积，cm³；

m₀—各母岩质量分级范围的前值，则各档母岩的平均质量1.25m_okg；

ρ_α—表观密度，g/cm³

A—母岩破碎前的表面积，cm²；

S_Ai—各质量分级的母岩对应单位体积的表面积，m₀*1.25cm^-1；

i—变量，指的是不同的质量或粒径，i＝1,2,3,4……，i＜100。

破碎后：

V_i—破碎后各粒级单颗粒体积，采用四种形状按一定比例合成后的体积，cm³；

S_i—破碎后的各种形状或者各种粒径的表面积，cm²。

(3)建筑垃圾破碎流程

取满足要求的4组废旧混凝土和4组天然石材，其中1号天然石材、2号天然石材、1号废旧混凝土和2号废旧混凝土使用颚式破碎机破碎，3号天然石材、4号天然石材、3号废旧混凝土和4号废旧混凝土则用锤式破碎机进行破碎，在破碎结束后将破碎集料收集好，并编号装袋；破碎完成后将破碎集料用圆形方孔筛筛分，在筛分过程中要用不同粒径圆形方孔筛分别筛分，再分别装袋并做好编号；筛分结束之后观察两种破碎方式破碎完成后与破碎之前相比较的变化(破碎面的变化)；通过不同粒径圆形方孔筛筛分结束之后分析两种破碎方式破碎两种集料的石屑比和破碎比。

通过对再生集料破碎实验的分析，发现锤式破碎机和颚式破碎机两种破碎方式破碎出的再生集料在破碎比和石屑比有非常大的差别，相比于颚式破碎机，锤式破碎机的破碎比和石屑比更大，大粒径集料更少，原材料减少程度更大。

通过分析这两种不同的破碎方式，提出了新的破碎工艺，再生集料破碎加工工艺流程如图2所示：

(1)对废旧混凝土进行预处理，包括初步破碎，将杂质和混凝土块初步分离；

(2)预筛分除去多余的杂质；

(3)用颚式破碎机做初步破碎，收集整理初步破碎后的混凝土废料，等待下一步处理；

(4)再进行二次杂物分选，去除颗粒较小(<4.75mm)的杂质；

(5)采用锤式破碎机进行最后一步破碎，确保破碎的质量；

(6)通过风力分级，将破碎集料充分分级，获得最终的再生破碎集料。

步骤3、沥青混合料级配设计

沥青混合料全部使用建筑垃圾再生集料，可能会对沥青混合料性能产生不利影响，并且成本也高；但是使用一定比例的再生集料，高温稳定性、抗水损害性能会得到提高，需要选择最优掺配比率；建筑垃圾材料的变异性较大，对于每一批次的建筑垃圾材料，对于每一种沥青混合料，其掺配比都会不同，为此，需要将建筑垃圾再生集料的掺配比例作为一个设计变量来处理。

建筑垃圾再生集料的掺配采用替代天然石料进行设计：首先根据设计文件或工程要求确定沥青混合料配合比设计的目标级配，以所定级配中值为级配设计目标值；然后确定3种建筑垃圾再生集料掺配比例方案；选取高比例、低比例的掺配方案以及无建筑垃圾再生集料掺配的方案，具体的，高比例掺配方案为60％的建筑垃圾再生集料替代天然集料的方案；低比例掺配方案为30％的建筑垃圾再生集料替代天然集料的方案，无建筑垃圾再生集料掺配的方案即采用天然石料。

步骤4、改进的马歇尔方法确定最佳沥青用量

(1)根据设计要求或规范要求选择沥青混合料采用的沥青，比如基质沥青、改性沥青等；

(2)提出两阶段确定最佳沥青用量的方法

建筑垃圾再生集料吸水率大、比表面积大，吸附沥青多，沥青混合料的性能对沥青用量的多少较为敏感，当沥青用量较多时，高温环境条件下沥青路面可能产生泛油、车辙病害，在沥青用量不足时，沥青路面易产生水损坏和松散剥落等病害；为此，需要改进传统马歇尔方法的级配设计方法。

第一阶段：确定沥青用量可行域

行业规范会给出推荐沥青用量范围，从而确定沥青混合料最佳沥青用量；建筑垃圾再生集料吸附的沥青多，沥青用量范围会超过规范给定的用量范围以及经验值的范围。为此，首先应当确定建筑垃圾沥青混合料的可能的沥青用量范围，即沥青用量可行域。

通过谢伦堡析漏试验确定沥青用量上限(OCAmax)；通过肯塔堡飞散试验确定沥青混合料的沥青用量下限(OCAmin)；根据研究，这样确定的上下限范围较窄，极差为l％，确定标准要求如表1所示：

表1沥青用量确定标准要求

指标	谢伦堡析漏损失(％)	试验方法	肯塔堡飞散损失(％)	试验方法
					要求值	不大于0.1	T0732	不大于10	T0733

第二阶段：确定最佳沥青用量

(1)成型试件

在规范推荐的沥青用量范围内确定3个等分点，成型5种沥青用量的马歇尔试件，测试成型试件的空隙率。

(2)确定4％空隙率中值对应的油石比OAC₁

以油石比或沥青用量为横坐标，以沥青混合料的空隙率指标为纵坐标，将实验结果绘制成图，连成光滑的曲线，利用Marshell数据处理软件，求出4％空隙率中值对应的油石比，记为OAC₁。

(3)利用可行域确定OAC₂

建筑垃圾沥青混合料再采用可行域的端点与中点3种沥青用量成型马歇尔试件，即， OCA_max、OCAm_in和OCA_mid，其中，OCA_mid＝(OCA_max+OCA_min)/2；测试成型试件的密度、空隙率、沥青饱和度，以及马歇尔稳定度和流值；如果上述验证符合规范或设计要求，则最佳沥青用量OCA₂＝OCA_mid；如果OCA_mid条件下的沥青混合料有指标不满足要求，需要对比OCAmax、OCA_min条件下的沥青混合料试件的密度、空隙率、沥青饱和度，以及马歇尔稳定度和流值；如某一端点的满足要求，那么，最佳沥青用量OCA＝(OCA_max/min+OCA_mid)/2，并对OCA条件下成型的沥青混合料进行验证，直至满足要求确定出OAC₂。

(4)确定最佳沥青用量

如果利用可行域确定OAC₂及OAC₁同时符合规范或设计要求，则最佳沥青用量OCA＝(OCA₁+OCA₂)/2。

步骤5、沥青混合料性能检验

在最优沥青含量条件下，进行建筑垃圾沥青混合料性能的检验，评价建筑垃圾沥青混合料的路用性能，并选择建筑垃圾细集料最优掺配比例。

(1)水稳定性：通过浸水马歇尔、冻融劈裂试验、残留稳定度验证；

(2)高温稳定性：通过车辙试验进行验证；

(3)低温开裂性能：通过低温小梁弯曲试验验证；

(4)对三种替代级配方案测结果进行比选，选择性能最优的级配方案为最终的配比；

(5)完成以上步骤的级配比设计，即确定了建筑垃圾沥青混合料的配比和建筑垃圾掺配率、确定了建筑垃圾沥青混合料的最佳沥青用量，明确了建筑垃圾沥青混合料达到的性能。

有益效果：本发明扩大了建筑垃圾在路面结构中的应用，明确了建筑垃圾破碎工艺和沥青用量，确保了建筑垃圾用于沥青混合料设计的可能性和可行性。也使得优质的建筑垃圾能够被发掘出来，并物尽其用，具有显著的环保意义、经济意义和社会效益。

以下通过实施实例，进一步阐述本发明：

以ATB-25为目标设计级配，进行建筑垃圾沥青混合料配合比设计，该沥青混合料的配合比设计用于二级公路的下面层。

步骤1、沥青混合料原材料的选择：

(1)矿料规格的选择

根据沥青混合料配合比设计目标-ATB25；

沥青混合料：集料的规格:天然粗集料粒径为5-10mm、10-20mm、20-30mm；再生粗集料粒径为2.36-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-19mm；天然细集料粒径为0-5mm；再生细集料粒径为 0.6-2.36mm、<0.6mm、石灰岩矿粉。

(2)沥青为70#基质沥青，技术指标如表2所示：

表2沥青为70#基质沥青的技术指标

步骤2、沥青混合料级配设计：

以ATB-25级配曲线中值为级配设计的目标值进行级配设计；全部由天然集料配制级配曲线，然后采用建筑垃圾细集料替代级配中的天然石料；全天然集料配制比例如表3所示：

表3全天然集料配制比例

全天然集料粒径尺寸与通过率折线关系如图3所示。

采用建筑垃圾再生集料替代方案如表4所示：

表4建筑垃圾再生集料替代方案

建筑垃圾集料用量方案	方案Ⅰ	方案Ⅱ	方案Ⅲ
				建筑垃圾集料用量(％)	0	30	60

方案Ⅱ30％掺量RCA沥青混合料配制比例如表5所示：

表5 30％掺量RCA沥青混合料配制比例

30％掺量RCA沥青混合料粒径尺寸与通过率折线关系如图4所示。

方案Ⅲ60％掺量RCA沥青混合料配制比例如表6所示：

表6 60％掺量RCA沥青混合料配制比例

60％掺量RCA沥青混合料粒径尺寸与通过率折线关系如图5所示。

步骤3、确定各方案沥青用量可行域如表7所示：

表7各方案沥青用量可行域

混合料设计要求值如表8所示，

表8混合料设计要求值

步骤4、确定最佳沥青用量

①根据过筛分试验，把合成级配的通过率规定在上限和下限之间的范围内，且在中值左右，使通过率与粒径尺寸在图表中形成类似“S”形的折线关系。采用5％为油石比中值(沥青用量范围4％-6％，间隔0.5％)，用初步设计的配合比例进行初始配料，然后开始制作马歇尔试件，检测成型试件的空隙率，将试件空隙率的试验数据绘制成图表，得出油石比与空隙率的关系图。然后利用相关软件计算4％空隙率中值对应的油石比，记为OAC₁，表9为三种OAC₁用量方案。

表9三种OAC₁用量方案

方案	方案Ⅰ	方案Ⅱ	方案Ⅲ
				OAC₁	4.5	5.8	6.9

②建筑垃圾沥青混合料再采用OCA_max、OCA_min、OCA_mid3种沥青用量成型马歇尔试件。测试成型试件的密度、空隙率、沥青饱和度，以及马歇尔稳定度和流值，如表10～表12所示。

表10方案Ⅰ三种油石比试件的检测结果

OCA_mid对应的沥青混合料均满足设计要求，OCA₂＝4。

表11方案Ⅱ三种油石比试件的检测结果

OCA_mid对应的沥青混合料均满足设计要求，OCA₂＝5.9。

表12方案Ⅲ三种油石比试件的检测结果

OCA_mid对应的沥青混合料除了沥青饱和度不满足要求外，超出了设计要求的上限，其余指标均满足设计要求。对比分析OCA_min与OCA_max各指标，最佳沥青用量应在OCA_min和OCA_mid之间。

按照7.3％沥青用量成型试件，再次检测验证，试验数据如下：

表13 7.3％沥青用量成型试件检测结果

7.3％沥青用量对应的沥青混合料满足设计要求。建筑垃圾细集料用量方案II沥青用量为 OCA₂＝7.3。

③确定3种方案的最佳油石比，3种方案的最佳油石比如表14所示，

表14三种方案的最佳油石比

方案	方案Ⅰ	方案Ⅱ	方案Ⅲ
				OCA＝(OCA₁+OCA₂)/2	4.25	5.85	7.1

步骤5、沥青混合料性能检测结果如表15所示，

表15沥青混合料性能检测结果

水稳定性、高温稳定性、低温开裂性能验证如下：

比较以上级配方案，认为两种建筑垃圾替代方案(30％建筑垃圾细集料方案和60％建筑垃圾细集料方案)均满足要求。除了动稳定度较全天然石料沥青混合料低外，其余性能指标均具有明显优势，方案II动稳定度次数只有926.8，较其他两种方案差别较大，为此在配合比设计中舍弃该方案。

完成以上步骤的配合比设计，确定了建筑垃圾沥青混合料的级配方案、确定了最佳沥青用量，并验证了最佳沥青用量条件下的各项路用性能；证明采用建筑垃圾细集料配制的沥青混合料不仅满足设计要求，而且性能达到优异水平。

Claims

1.一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，选择建筑垃圾料源；

步骤204，将步骤203破碎完成的破碎集料筛分；

2.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤1中用于沥青混合料的建筑垃圾材料为水泥混凝土块破碎而产生的细集料和粗集料，细集料的粒径不大于4.75mm；粗集料指粒径尺寸大于4.75mm的碎石、砾石和破碎砾石。

3.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤201中，根据母岩的表面积在破碎前与破碎后的变化建立破碎模型，母岩的表面积破碎前为A，破碎后为B，新的破碎面面积则为B-A，记作C，用α表示石料的破碎面面积占总面积的比例，其计算采用公式(1)，

4.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤202中以单位体积的表面积表征比表面积SA，母岩的表观密度ρ_α假设为2.70g/cm³，则破碎前：

式中：V—单颗粒母岩的平均体积；

ρ_α—表观密度

A—母岩破碎前的表面积；

S_Ai—各质量分级的母岩对应单位体积的表面积；

i—变量，指的是不同的质量或粒径，i＝1,2,3,4……i＜100，

破碎后：

V_i—破碎后各粒级单颗粒体积；

S_i—破碎后颗粒的表面积。

5.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤202中，用比表面积来表示母岩的形状特征；用规格立方体近似表示颗粒特征，根据母岩的形状特征和颗粒特征建立基于破碎前后表面积变化的数学模型。

6.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤202中，采集并计算5-10mm、10-20mm、20-40mm及40-60mm四档集料的颗粒形状。

7.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤203中建筑垃圾破碎流程为：

(2)预筛分除去多余的杂质；

(5)采用锤式破碎机进行最后一步破碎；

8.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤3中，首先根据设计文件或工程要求确定沥青混合料配合比设计的目标级配，以所定级配中值为级配设计目标值；然后确定3种建筑垃圾再生集料掺配比例方案，选取高比例、低比例以及无建筑垃圾再生集料掺配的方案，具体的，高比例掺配方案为60％的建筑垃圾再生集料替代天然集料的方案；低比例掺配方案为30％的建筑垃圾再生集料替代天然集料，无建筑垃圾再生集料掺配的方案即采用天然石料。

9.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤4中确定不同比例掺量再生集料最佳沥青用量包括以下步骤：

(b)在规范推荐的沥青用量范围内确定3个等分点，由3个等分点和两个端点值成型5种沥青用量的马歇尔试件，测试成型试件的空隙率；

10.根据权利要求1所述的一种将建筑垃圾用于沥青混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤5中，对试样进行检测的性能包括水稳定性、高温稳定性以及低温开裂性能。