CN108755347A - 一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,包括以下步骤:准备原材料;分步制备预备料一和制备预备料二;将预备料一和预备料二加水和剩余沥青混合,制备冷再生混合料试件;将制备好的试件一次击实,放置在60℃的鼓风烘箱中进行养生至恒重;二次击实试件后,将试件常温下冷却12小时脱模。本发明方法使得在拌合过程中更加均匀,裹覆性更好,无花白料;通过分步拌和,可以节约泡沫沥青用量,避免浪费,节省造价;经过二次压实成型,大大降低空隙率,提高冷再生混合料密实度。
Description
技术领域
本发明涉及道路冷再生技术,主要指的是一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和工艺与成型方式,属于道路工程技术领域。
背景技术
在中国,沥青路面的设计使用周期一般为15-20年,使用一段时间后的沥青路面需要进行大中修处理,每次的施工对环境与城市居民均带来了很大的干扰。对于城市道路而言,在维修的时候具有施工速度快、通车时间短、施工过程对环境及居民生活无较大影响等需求。
冷再生技术就是指将破旧的路面材料(包括面层材料和部分基层材料) 铣刨,并加入部分新集料(主要是粗集料,也包括部分细集料),按比例加入一定量的添加剂和适量的水,在常温下拌和成型,并进行摊铺碾压等施工过程,最终重新形成结构层的一种工艺方法。冷再生技术具有旧料利用率高,常温下拌合摊铺、经济、环保等特点,并且能减少交通中断和用户不便,是目前适合城市道路维修养护的一种重要方法。其中,泡沫沥青经过多年的研究发展,已经较多的运用在道路领域。
在泡沫沥青与再生混合料拌和过程中,泡沫沥青并未直接裹覆混合料的粗骨料,而是通过裹覆细料颗粒来形成沥青胶浆进而在碾压成型的过程中,能够很好的与粗集料或较大RAP料颗粒团结合,以“点焊”的方式粘结在一起,最终形成了泡沫沥青冷再生混合料的强度。但是目前施工过程中多是统一拌和,不但浪费泡沫沥青,也使得泡沫沥青无法裹附细集料而是直接粘附到粗集料上,造成强度的降低,易发生早期破坏。
同时,作为冷再生主要用的再生剂之一,泡沫沥青的拌和、击实成型方法没有统一的标准,只有一个具体的限值,导致施工效果不稳定,不利于保证道路质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的施工过程中统一拌和的方法存在浪费泡沫沥青、施工效果差的问题,且由于施工方法没有统一的标准,导致施工效果稳定度很差,时好时坏,不利于保证施工道路的质量。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是,一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,包括以下步骤:
(1)原材料准备,包括:0-5mmRAP料30%-35%,5-10mmRAP料20%-25 %,10-30mmRAP料25%-28%,10-30mm新集料10-15%,矿粉2%,水泥1.5%以及泡沫沥青4%,含水量为3.6%,玻璃纤维0.2%-0.4%;发泡剂为0.1%-0.15%。
(2)将10-30mmRAP料添加10-30mm新集料加水拌和并加入水泥,制备预备料一;该步骤中用水量为总用水量的三分之一,水泥用量为总用量的三分之二;
(3)在泡沫沥青使用之前加入发泡剂,取0-5mmRAP料和5-10mmRAP料混合添加水、矿粉、玻璃纤维以及水泥拌和并添加加入了发泡剂的泡沫沥青,制备预备料二;该步骤中用水量为总用水量的三分之一,水泥用量为总用量的三分之一;
(4)将预备料一和预备料二加水和剩余沥青混合,制备冷再生混合料试件;该步骤中用水量为总用水量的三分之一;步骤3与步骤4中泡沫沥青的用量比例为4:1;
(5)将冷再生混合料试件放入试模内,先双面各击实45-50次,然后试件连同试模在室温条件下养生3小时;
(6)将试件连同试模送入60℃的鼓风烘箱中放置至少50小时,进行养生至恒重;
(7)取出试件进行第二次击实,双面各击实25-30次,完成后,将试件常温下冷却至少12小时后脱模。
本发明将拌和分步进行,具体步骤为:先用10-30mmRAP料添、 10-30mm新集料、水拌和并加入水泥,制备预备料一。先用水泥裹附粗骨料,一方面水泥混凝土形成强度需要一定时间,同时防止沥青黏附在粗骨料上造成浪费。再用0-5mmRAP料和5-10mmRAP料混合添加水、矿粉、玻璃纤维以及水泥拌和并添加泡沫沥青,制备预备料二。由于分步拌和使得混合料与泡沫沥青裹覆性更好,因此无花白料产生,从而节约了泡沫沥青用量,节省造价的同时也减少对环境的损害。此外,由于本方法通过二次压实成型,大大降低空隙率,提高冷再生混合料密实度,增强泡沫沥青的早期性能;水泥具有一定的凝结时间,一般初凝时间为2h-3h,终凝时间一般为5h-6h,现有规范未充分考虑水泥水化作用。但是,水泥和水拌和后, 随着时间的推移,具有塑性的水泥浆体经过凝结、硬化逐渐成为具有一定强度的石柱体、因此如果含有水泥的混合料不及时进行击实,水泥会在潮湿的混合料中逐渐失去活性,起不到增加混合料粘结强度和提高水稳定性的效果。所以,选择击实后试件连同试模一起放入室温养生3小时;而在60℃鼓风烘箱中养生至少50小时,则是因为随着水分蒸发混合料强度逐渐增强,规范规定的60℃鼓风烘箱中养生至少40小时不能使混合料的强度达到实际中的强度。发泡剂在泡沫沥青使用之前加入,并计入沥青质量,目的在于提高泡沫沥青膨胀率。
优选的是,步骤1中,玻璃纤维的长度为6mm,新集料为辉长岩。掺入玻璃纤维是为了提高混合料的水稳性和沥青胶结料的粘聚力;使用辉长岩最为新集料与RAP回收料掺配,从微观来看可以形成网状增强结构,提高混合料的早期强度,提高了路用性能。
优选的是,步骤3中,发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵和/或双胺型中裂阳离子沥青乳化剂。
优选的是,步骤3中,泡沫沥青在添加前先将其加热至150℃以上。泡沫沥青最佳发泡温度为140℃-180℃,由实验结果,泡沫沥青在150℃-160 ℃左右发泡率最佳,所以这里选择150℃-160℃。
优选的是,步骤2中,采用双轴叶浆强制搅拌器进行拌和,搅拌循环周期为45-60s,即每制备1t预备料一所需拌和时间为45-60s,叶片转速为 40-45(r/min)。该种搅拌器工作效率高,各物料存在颗粒大小、比重悬殊的差异在混合过程中被忽略;循环周期与拌和时间都与仪器有关,是固定的。
优选的是,步骤3中,采用双轴叶浆强制搅拌器进行拌和,搅拌循环周期为45-60s,即每制备1t预备料二所需拌和时间为45-60s,叶片转速为 40-45(r/min)。
优选的是,步骤2、步骤3和步骤4均在常温下进行拌和,水温为40 ℃。增加发泡用水温度有利于沥青的发泡,在冷拌混合料的前提下,将水温高到40℃就可以使得沥青的发泡指标,尤其是半衰期得到很大的提高。
优选的是,所述泡沫沥青利用螺杆泵泵送式喷射装置喷射添加,利用导热油保持泡沫沥青的温度为140℃以上。
进一步,步骤6中,试件连同试模一起侧放在60℃鼓风烘箱中养生至恒重。第一次击实后,侧放有利于加速试件中水分蒸发,降低击实阻力,为第二次击实做准备。
具体是,步骤7中,试件连同试模一起平放到地面上。
本发明的优点是:通过分步拌和,使得拌合过程混合料与泡沫沥青裹覆性更好,无花白料,并节约泡沫沥青用量,节省造价的同时也减少对环境的损害。经过二次压实成型,大大降低空隙率,提高冷再生混合料密实度,增强泡沫沥青的早期性能。同时,掺入适量的玻璃纤维,并将辉长岩作为新集料拌和,在微观结构中,有利于混合料形成网状增强结构,提高了路用性能。
具体实施方式
实施例1
(1)准备原材料,包括:0-5mmRAP料300公斤,5-10mmRAP料200公斤,10-30mmRAP料250公斤,10-30mm新集料136公斤,矿粉20公斤,水泥15公斤以及泡沫沥青40公斤,水量为36公斤,玻璃纤维2公斤、发泡剂1公斤;玻璃纤维的长度为6mm,新集料采用辉长岩。
(2)将250公斤10-30mmRAP料、137公斤10-30mm新集料、10公斤水泥放入搅拌器中,采用双轴叶浆强制搅拌器搅拌12s后,加入12公斤水温为40℃的水拌和,总拌和时间为45-50s,制备得到预备料一。
(3)将32公斤泡沫沥青和1公斤发泡剂混合,然后将300公斤0-5mmRAP 料、200公斤5-10mmRAP料20公斤矿粉、2公斤玻璃纤维、5公斤水泥混合,开启双轴叶浆强制搅拌器搅拌18s,之后边搅拌边向混合物内添加加了发泡剂的泡沫沥青和12公斤水温为40℃的水,总拌和时间为50-55s,制备得到预备料二。
(4)开启双轴叶浆强制搅拌器将将预备料一、预备料二和12公斤水混合, 20s后在搅拌的同时加入8公斤泡沫沥青,总拌和时间为55-60s,制备冷再生混合料试件。
(5)将冷再生混合料试件放入试模内,先双面各击实50次,然后试件连同试模在室温条件下养生3小时;
(6)将试件连同试模送入60℃的鼓风烘箱中放置50小时,进行养生至恒重;
(7)取出试件进行第二次击实,双面各击25次,完成后,将试件常温下冷却12小时后脱模。
实验结果,混合料与泡沫沥青裹覆性较好,无花白料,脱模后的试件的空隙率为6.7%,比常规方法低1.1%。每吨混合料节约沥青造价25-30元。
实施例2
(1)准备原材料,包括:0-5mmRAP料283.75公斤,5-10mmRAP料250 公斤,10-30mmRAP料250公斤,10-30mm新集料100公斤,矿粉20公斤,水泥15公斤以及泡沫沥青40公斤,含水量为36公斤,玻璃纤维4公斤、发泡剂1.25公斤;玻璃纤维的长度为6mm,新集料采用辉长岩。
(2)将250公斤10-30mmRAP料、100公斤10-30mm新集料、10公斤水泥放入搅拌器中,采用双轴叶浆强制搅拌器搅拌11s后,加入12公斤水温为40℃的水拌和,总拌和时间为45-50s,制备得到预备料一。
(3)将32公斤泡沫沥青和1.25公斤发泡剂混合,然后将283.75公斤 0-5mmRAP料、250公斤5-10mmRAP料、20公斤矿粉、4公斤玻璃纤维、 5公斤水泥混合,开启双轴叶浆强制搅拌器搅拌20s,之后边搅拌边向混合物内添加加入了发泡剂的泡沫沥青和12公斤水温为40℃的水,总拌和时间为50-55s,制备得到预备料二。
(4)开启双轴叶浆强制搅拌器,将预备料一、预备料二与12公斤水温为 40℃水混合,20s后在搅拌的同时加入8公斤泡沫沥青加,总拌和时间为 55-60s,制备冷再生混合料试件。
(5)将冷再生混合料试件放入试模内,先双面各击实45次,然后试件连同试模在室温条件下养生3小时;
(6)将试件连同试模送入60℃的鼓风烘箱中放置55小时,进行养生至恒重;
(7)取出试件进行第二次击实,双面各击30次,完成后,将试件常温下冷却14小时后脱模。
实验结果表明,混合料与泡沫沥青裹覆性较好,无花白料,脱模后的试件的空隙率为7%,比常规方法低0.8%。每吨混合料节约沥青造价30-35元。
实施例3
(1)准备原材料,包括:0-5mmRAP料350公斤,5-10mmRAP料104.5 公斤,10-30mmRAP料280公斤,10-30mm新集料150公斤,矿粉20公斤,水泥15公斤以及泡沫沥青40公斤,含水量为36公斤,玻璃纤维3公斤,发泡剂1.5公斤;玻璃纤维的长度为6mm,新集料采用辉长岩。
(2)将280公斤10-30mmRAP料、150公斤10-30mm新集料、10公斤水泥放入搅拌器中,采用双轴叶浆强制搅拌器搅拌15s后,加入12公斤水温为40℃的水拌和,总拌和时间为45-50s,制备得到预备料一。
(3)将32公斤泡沫沥青和1.25公斤发泡剂混合,然后将350公斤0-5mmRAP料、104.5公斤5-10mmRAP料、20公斤矿粉、3公斤玻璃纤维、 5公斤水泥混合,开启双轴叶浆强制搅拌器搅拌16s,之后边搅拌边向混合物内添加32公斤泡沫沥青和12公斤水温为40℃的水,总拌和时间为 50-55s,制备得到预备料二。
(4)开启双轴叶浆强制搅拌器,将预备料一、预备料二与12公斤水温为 40℃水混合,20s后在搅拌的同时加入8公斤泡沫沥青加,总拌和时间为 55-60s,制备冷再生混合料试件。
(5)将冷再生混合料试件放入试模内,先双面各击实50次,然后试件连同试模在室温条件下养生3小时;
(6)将试件连同试模送入60℃的鼓风烘箱中放置51小时,进行养生至恒重;
(7)取出试件进行第二次击实,双面各击25次,完成后,将试件常温下冷却13小时后脱模。
实验结果,混合料与泡沫沥青裹覆性较好,无花白料,脱模后的试件的空隙率为6%,比常规方法低1.8%。每吨混合料节约沥青造价20-25元。
Claims (10)
1.一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征是:包括以下步骤:
(1)原材料准备,包括:0-5mmRAP料30%-35%,5-10mmRAP料20%-25%,10-30mmRAP料25%-28%,10-30mm新集料10-15%,矿粉2%,水泥1.5%以及泡沫沥青4%,含水量为3.6%,玻璃纤维0.2%-0.4%;发泡剂为0.1%-0.15%。
(2)将10-30mmRAP料添加10-30mm新集料加水拌和并加入水泥,制备预备料一;该步骤中用水量为总用水量的三分之一,水泥用量为总用量的三分之二;
(3)在泡沫沥青使用之前加入发泡剂,取0-5mmRAP料和5-10mmRAP料混合添加水、矿粉、玻璃纤维以及水泥拌和并添加加入了发泡剂的泡沫沥青,制备预备料二;该步骤中用水量为总用水量的三分之一,水泥用量为总用量的三分之一;
(4)将预备料一和预备料二加水和剩余沥青混合,制备冷再生混合料试件;该步骤中用水量为总用水量的三分之一;步骤3与步骤4中泡沫沥青的用量比例为4:1;
(5)将冷再生混合料试件放入试模内,先双面各击实45-50次,然后试件连同试模在室温条件下养生3小时;
(6)将试件连同试模送入60℃的鼓风烘箱中放置至少50小时,进行养生至恒重;
(7)取出试件进行第二次击实,双面各击实25-30次,完成后,将试件常温下冷却至少12小时后脱模。
2.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,步骤1中,玻璃纤维的长度为6mm,新集料为辉长岩。
3.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,步骤3中,发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵和/或双胺型中裂阳离子沥青乳化剂。
4.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,步骤3中,泡沫沥青在添加前先将其加热至150℃以上。
5.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法法,其特征在于,步骤2中,采用双轴叶浆强制搅拌器进行拌和,搅拌循环周期为45-60s,即每制备1t预备料一所需拌和时间为45-60s,叶片转速为40-45(r∕min)。
6.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,步骤3中,采用双轴叶浆强制搅拌器进行拌和,搅拌循环周期为45-60s,即每制备1t预备料二所需拌和时间为45-60s,叶片转速为45-50(r∕min) 。
7.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,步骤2、步骤3和步骤4均在常温下进行拌和,水温为40℃ 。
8.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,所述泡沫沥青利用螺杆泵泵送式喷射装置喷射添加,利用导热油保持泡沫沥青的温度为140℃以上。
9.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,步骤6中,试件连同试模一起侧放在60℃鼓风烘箱中养生至恒重。
10.根据权利要求1所述的一种冷再生泡沫沥青混合料分步拌和及成型方法,其特征在于,步骤7中,试件连同试模一起平放到地面上。
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