CN112094078A - 厂拌热再生沥青混合料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沥青混合料制备的技术领域,公开了厂拌热再生沥青混合料制备方法,步骤如下:1)准备满足要求的基质沥青和废旧沥青混合料,并将废旧沥青混合料筛分为粗细两组废旧沥青混合料;2)对废旧沥青混合料中的沥青含量进行检测,并对粗细两组废旧沥青混合料的物理性能指标进行检查,确定粗细两组废旧沥青混合料的最佳掺入比例;3)结合废旧沥青混合料中的沥青含量确定新沥青用量;4)将基质沥青加热至155℃,将粗细两组废旧沥青混合料在烘箱中预热4小时,将新集料加热,然后将加热后的基质沥青、新集料、新沥青以及矿粉混合至粗细两组废旧沥青混合料内,混合搅拌后再次放入烘箱加热。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混合制备的技术领域,特别涉及厂拌热再生沥青混合料制备方法。
背景技术
目前,很多早期铺筑的沥青路面已出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散等病害,上世纪建成的高速公路也陆续开始进入改扩建及大中修期,在对原路面翻修和改建的过程中,将产生大量的废旧沥青混合料,若不将其进行再生利用,不仅会占用大量的土地,污染周边生态环境,同时也是对沥青和石料等不可再生资源的一种巨大浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供厂拌热再生沥青混合料制备方法,旨在解决现有技术中,废旧沥青混合料由于未能被再生利用而导致浪费资源的问题。
本发明是这样实现的,厂拌热再生沥青混合料制备方法,步骤如下:
1)准备满足要求的基质沥青和废旧沥青混合料,并将废旧沥青混合料筛分为粗细两组废旧沥青混合料;
2)对废旧沥青混合料中的沥青含量进行检测,并对粗细两组废旧沥青混合料的物理性能指标进行检查,确定粗细两组废旧沥青混合料的最佳掺入比例;
3)结合废旧沥青混合料中的沥青含量确定新沥青用量;
4)将基质沥青加热至155℃,将粗细两组废旧沥青混合料在烘箱中预热4 小时,将新集料加热,然后将加热后的基质沥青、新集料、新沥青以及矿粉混合至粗细两组废旧沥青混合料内,混合搅拌后再次放入烘箱加热。
进一步的,在步骤1)中,粗细两组废旧沥青混合料的尺寸大小分别为 10~20mm、0~10mm。
进一步的,在步骤1)中,对粗细两组废旧沥青混合料分别进行密度、压碎值、针片状含量及吸水率进行检测,确定其是否满足设计要求。
进一步的,在步骤2)中,通过燃烧炉法测定粗细两组废旧沥青混合料的沥青含量。
进一步的,对燃烧后的粗细两组废旧沥青混合料残留物水洗烘干进行筛分,检测粗细两组废旧沥青混合料的级配。
进一步的,在步骤2)中,将粗细两组废旧沥青混合料按照不同的比例掺入一定比例的新集料和新沥青,确定粗细两组废旧沥青混合料在不同掺量下的 GAC-20合成级配。
进一步的,通过公式:Pnd=A%-Pa*n1*(1-n)-Pb*n2*(1-n)计算新沥青用量,其中:
A为合成级配下最佳油石比;
Pa为10~20mm档废旧沥青混合料的平均油石化;
Pb为0~10mm档废旧沥青混合料的平均油石化;
n1为再生混合料10~20mm档废旧沥青混合料的掺配比例;
n2为再生混合料0~10mm档废旧沥青混合料的掺配比例;
n为再生混合料废旧沥青混合料总的掺配比例。
进一步的,将混合制备完成的厂拌热再生沥青混合料取出一部分用作马歇尔试验的试件,先将所述试件双面击实,通过马歇尔试验确定废旧沥青混合料的掺量。
进一步的,采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,分别测定不同废旧沥青混合料掺量下马歇尔试验的试件的残留稳定度和冻融劈裂强度比。
进一步的,将所述试件冷却,置于20℃±0.5℃恒温水槽中养生20h,不加钢球,以30至33r/min的速度旋转300转,进行不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料的飞散试验。
与现有技术相比,本发明提供的厂拌热再生沥青混合料制备方法,利用废旧沥青混合料的再生利用产生新的沥青混合料,不仅可以大量节省石料、沥青等产生的材料费,还能在一定程度上降低废旧料运输及堆弃处理产生的附加费用,应用厂拌热再生技术,将道路翻修和改造过程中产生的废旧沥青混合料循环利用于新建公路和养护工程,不仅有效解决了废旧料堆放所带来的环境污染问题,同时减少了混合料中沥青和砂石用量,节约石料资源和土地资源,减少石料开采对环境的破坏,缓和沥青和石料供求紧张的状态,另外,在保证工程质量的前提下,节省投资降低工程造价,提高公路的通行能力,降低运输成本,因此,厂拌热再生技术的应用符合我国可持续化发展战略和建设环境友好型社会的要求,有利于推动节能减排机制的建立,具有显著的社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料的动稳定性柱状图;
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1所示,为本发明提供较佳实施例。
厂拌热再生沥青混合料制备方法,制备出来的拌热再生沥青混合料主要用于市政道路的中底面层,制备步骤如下:
1)准备基质沥青和废旧沥青混合料,准备的基质沥青需要测试其多项相关参数,包括针入度、软化度、延度、60℃动力粘度以及老化试验检测的多项参数,确保其相关参数在技术要求内;
将废旧沥青混合料采用具有11mm筛孔的筛具分成粗细两组,粗细两组废旧沥青混合料的尺寸分别为10~20mm、0~10mm;
由于废旧沥青混合料中的沥青含量对再生沥青混合料配合比的设计起着至关重要的作用,因此需要对废旧沥青混合料内的沥青含量进行检测,本实施例中采用燃烧炉法测定粗细两组废旧沥青混合料的沥青含量,便于后续进行配比;
进一步的,由于沥青路面在长期服役过程中,受荷载及环境的综合作用,混合料内部集料可能出现不同程度上的损伤,加之铣刨、挖除及筛分等过程中的机械力作用,均会对集料的性能造成不可逆的影响,因此对燃烧后的粗细两组废旧沥青混合料残留物水洗烘干进行筛分,检测其级配,确认其是否具有再生利用价值,选择再生利用价值高的,制备的再生沥青混合料效果越好。
进一步的,对粗细两组废旧沥青混合料的主要物理性能指标进行检测,包括密度、压碎值、针片状含量、吸附性以及吸水率等指标的检测,通过上述对基质沥青以及废旧沥青混合料的各项性能的检测,便于后续配比试验的设计。
2)通过配比试验,确定粗细两组废旧沥青混合料的最佳掺入比例;
选取多个不同的废旧沥青混合料掺量进行配比试验,确定不同废旧沥青混合料掺量下的GAC-20合成级配,并在改变不同废旧沥青混合料掺量下,相对应的对其他加入的几档材料的掺入量进行调整,以确保合成级配与GAC-20目标级配相接近;
进一步的,确定新沥青用量;在确定新沥青用量时,需要综合考虑废旧沥青混合料中的沥青含量,同时考虑废旧沥青混合料原有沥青老化使用性能降低的影响,计算新沥青用量按照公式(1)进行计算:
Pnd=A%-Pa*n1*(1-n)-Pb*n2*(1-n) (1)
式中:Pnd为再生混合料的新沥青用量;
A为合成级配下最佳油石比;
Pa为10~20mm档废旧沥青混合料的平均油石化;
Pb为0~10mm档废旧沥青混合料的平均油石化;
n1为再生混合料10~20mm档废旧沥青混合料的掺配比例;
n2为再生混合料0~10mm档废旧沥青混合料的掺配比例;
n为再生混合料废旧沥青混合料总的掺配比例。
4)各项原料的配比设计完成后,进行制备:先将基质沥青加热至155℃,粗细两组废旧沥青混合料在110℃的烘箱中预热4h,新集料加热至180℃,填料等其余材料则按照常规混合料拌合的方式相同,然后将加热后的基质沥青、新集料、新沥青以及矿粉混合至粗细两组废旧沥青混合料内。
其中填料包括包括矿粉,矿粉要求干燥洁净,且能自由从料仓中流出,沥青只有吸附在矿粉表面才能形成油膜,从而具有较大的粘聚力,并与其他粗细集料产生粘附作用。
上述提供的厂拌热再生沥青混合料制备方法,利用废旧沥青混合料的再生利用产生新的沥青混合料,不仅可以大量节省石料、沥青等产生的材料费,还能在一定程度上降低废旧料运输及堆弃处理产生的附加费用,应用厂拌热再生技术,将道路翻修和改造过程中产生的废旧沥青混合料循环利用于新建公路和养护工程,不仅有效解决了废旧料堆放所带来的环境污染问题,同时减少了混合料中沥青和砂石用量,节约石料资源和土地资源,减少石料开采对环境的破坏,缓和沥青和石料供求紧张的状态,另外,在保证工程质量的前提下,节省投资降低工程造价,提高公路的通行能力,降低运输成本,因此,厂拌热再生技术的应用符合我国可持续化发展战略和建设环境友好型社会的要求,有利于推动节能减排机制的建立,具有显著的社会效益。
本实施例中选择5组试样检测粗细两组废旧沥青混合料的沥青含量,通过燃烧炉法测定,测定结果如下表1:
表1粗细两组废旧沥青混合料的沥青含量检测
由表1可知,废旧沥青混合料的沥青含量偏差不大,回收的废旧沥青混合料服役过程各项物理指标未发生较大改变,其石料仍具有较大的再生利用价值,取其检测数据的平均值分别作为粗细两组废旧沥青混合料的沥青含量代表值,即粗细两档废旧沥青混合料的沥青含量分别为4.48%和6.32%。
对燃烧后的粗细两档废旧沥青混合料残留物水洗烘干进行筛分,检验其级配,如表2:
表2粗细两档废旧沥青混合料的级配检测
为了对比厂拌热再生沥青混合料在不同的废旧沥青混合料掺量下混合料的性能差异,为确定合理的废旧沥青混合料掺量提供依据,确保厂拌热再生沥青混合料的质量得到有效控制。
本实施例选取4个不同的废旧沥青混合料掺量(即20%、30%、40%和50%) 分别进行配合比试验,不同废旧沥青混合料掺量下的GAC-20合成级配如表3 所示,改变废旧沥青混合料掺量后,其他几档材料的相对比例也随之进行调整,以保证合成级配与GAC-20目标级配相接近,不同掺量下各档材料的使用比例如表3所示:
表3不同废旧沥青混合料掺量下的GAC-20合成级配
改变废旧沥青混合料(RAP)的掺量后,其他几档材料的相对比例也随之进行调整,以保证合成级配与GAC-20目标级配相接近,不同掺量下各档材料的使用比例如表4所示。
表4不同废旧沥青混合料掺量下各档材料用量比例
在计算所得的沥青用量下,按目标配合比分别成型马歇尔试件和车辙试件,并进行相关性能指标检测。
如下表5所示,为不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料马歇尔试件的性能检测结果:
表5不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料马歇尔试件的性能检测结果
由试验数据可以看出,RAP掺量为30%时,再生混合料的各项体积指标基本能满足规范要求。
且与普通沥青混合料相比,掺入废旧沥青混合料后再生沥青混合料体积性能变化不大,均能满足规范要求。
前期对GAC-20配合比的系列研究表明:在表3所示的合成级配下最佳油石比为4.8%。再生沥青混合料配合比设计计算沥青用量时,需要综合考虑废旧沥青混合料中所含旧沥青,同时适当考虑废旧沥青混合料原有沥青老化使用性能降低的影响,以废旧沥青混合料掺量为30%为例计算再生混合料沥青用量Pnd=4.8%-4.7%×12%×(1-30%)-6.74%×18%×(1-30%)=3.56%,其他RAP 掺配比例下再生混合料新沥青用量计算方法以此类推。
本实施例以车辙试验来评价热拌再生沥青混合料的高温稳定性,车辙试验是试件在规定温度及荷载条件下,测定试验轮往返行走所形成的车辙变形速率,以动稳定度表示;车辙试验的试件为300mm×300mm×50mm的板块试件,试验温度为60℃,轮压为0.7MPa,试验结果如图1所示,图1为不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料的动稳定性。
本实施例采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,分别测定不同废旧沥青混合料掺量下马歇尔试验的试件的残留稳定度和冻融劈裂强度比TSR,以此评价再生沥青混合料的水稳定性能,不同废旧沥青混合料掺量下的再生沥青混合料水稳定性试验结果如表6所示:
表6不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料水稳定性试验检测结果
从试验结果可以看出,再生沥青混合料的抗车辙能力优于普通沥青混合料,且随着废旧沥青混合料掺量的增加,再生沥青混合料的抗车辙能力增强,高温稳定性越好;随着再生沥青混合料中废旧沥青混合料掺量的减少,混合料水稳定性愈来愈好。
肯塔堡飞散试验是用以评价沥青用量不足粘结性不足,在交通荷载作用下,路面表面集料脱落而散失的程度,是集料与沥青胶结料粘结性的一个重要指标;它是以马歇尔试验的试件在洛杉矶试验机中旋转撞击规定的次数,沥青混合料试件散落材料的质量百分率表示。
考虑到废旧沥青混合料中所含的沥青已经服役多年,在空气、雨水、阳光等环境条件下会发生不同程度的老化,可能导致沥青粘结性能降低,引起集料脱落、掉粒、飞散,因此本实施例采用肯塔堡飞散试验进行进一步验证再生混合料中新沥青用量的合理性;将再生混合料马歇尔试验的试件冷却后置于20 ℃±0.5℃恒温水槽中养生20h,不加钢球,以30~33r/min的速度旋转300转,不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料的飞散试验结果如表7所示:
表7不同RAP掺量再生沥青混合料飞散试验检测结果
从表7可以看出,掺入废旧沥青混合料材料后,再生沥青混合料的飞散损失率均很低(6%以下),且随着废旧沥青混合料掺量的增加,再生混合料的飞散损失率呈逐渐增大的趋势,表明随废旧沥青混合料掺量的增加,沥青与集料之间的粘结性能逐渐减弱;因此,厂拌热再生过程中应严格控制废旧沥青混合料的掺量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,步骤如下:
1)准备满足要求的基质沥青和废旧沥青混合料,并将废旧沥青混合料筛分为粗细两组废旧沥青混合料;
2)对废旧沥青混合料中的沥青含量进行检测,并对粗细两组废旧沥青混合料的物理性能指标进行检查,确定粗细两组废旧沥青混合料的最佳掺入比例;
3)结合废旧沥青混合料中的沥青含量确定新沥青用量;
4)将基质沥青加热至155℃,将粗细两组废旧沥青混合料在烘箱中预热4小时,将新集料加热,然后将加热后的基质沥青、新集料、新沥青以及矿粉混合至粗细两组废旧沥青混合料内,混合搅拌后再次放入烘箱加热。
2.如权利要求1所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,在步骤1)中,粗细两组废旧沥青混合料的尺寸大小分别为10~20mm、0~10mm。
3.如权利要求1所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,在步骤1)中,对粗细两组废旧沥青混合料分别进行密度、压碎值、针片状含量及吸水率进行检测,确定其是否满足设计要求。
4.如权利要求1至3任一项所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,在步骤2)中,通过燃烧炉法测定粗细两组废旧沥青混合料的沥青含量。
5.如权利要求4所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,对燃烧后的粗细两组废旧沥青混合料残留物水洗烘干进行筛分,检测粗细两组废旧沥青混合料的级配。
6.如权利要求1至3任一项所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,在步骤2)中,将粗细两组废旧沥青混合料按照不同的比例掺入一定比例的新集料和新沥青,确定粗细两组废旧沥青混合料在不同掺量下的GAC-20合成级配。
7.如权利要求1至3任一项所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,通过公式:Pnd=A%-Pa*n1*(1-n)-Pb*n2*(1-n)计算新沥青用量,其中:
A为合成级配下最佳油石比;
Pa为10~20mm档废旧沥青混合料的平均油石化;
Pb为0~10mm档废旧沥青混合料的平均油石化;
n1为再生混合料10~20mm档废旧沥青混合料的掺配比例;
n2为再生混合料0~10mm档废旧沥青混合料的掺配比例;
n为再生混合料废旧沥青混合料总的掺配比例。
8.如权利要求1至3任一项所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,将混合制备完成的厂拌热再生沥青混合料取出一部分用作马歇尔试验的试件,先将所述试件双面击实,通过马歇尔试验确定废旧沥青混合料的掺量。
9.如权利要求8所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,分别测定不同废旧沥青混合料掺量下马歇尔试验的试件的残留稳定度和冻融劈裂强度比。
10.如权利要求8所述的厂拌热再生沥青混合料制备方法,其特征在于,将所述试件冷却,置于20℃±0.5℃恒温水槽中养生20h,不加钢球,以30至33r/min的速度旋转300转,进行不同废旧沥青混合料掺量下再生沥青混合料的飞散试验。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201218 |
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