CN112626953A - 再生路面基层材料及其施工方法 - Google Patents

再生路面基层材料及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了再生路面基层材料及其施工方法，涉及道路工程技术领域。再生路面基层材料的原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括铣刨料和新集料，基料、水泥和水的质量比为100:2.0‑4.0:4.5‑7，在基料中新集料的占比为10‑20％，铣刨料选自沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料中的至少一种。再生路面基层材料的施工方法，将上述再生路面基层材料的原料混合并摊铺，更大程度上利用了沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料，且能够使最终路面基层的结构强度等参数满足设计要求，是一种真正意义上的节能环保型材料。

Description

再生路面基层材料及其施工方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，且特别涉及再生路面基层材料及其施工方法。
背景技术
交通道路建设施工过程中产生了大量的废旧路面基层铣刨料以及沥青面层铣刨料(RAP料)，从目前的再次利用情况来看，二者利用率相对较低，除了少部分RAP料能通过再生技术再次应用到路面结构中，大部分RAP料和路面基层铣刨料常作为建筑垃圾进行掩埋处理或者露天进行堆放，对环境造成一定的污染。同时，路面工程对石料资源消耗较大，且石料属于不可再生资源，目前市场上石料短缺，普遍存在供不应求现象。如果将这些废弃的路面基层铣刨料以及RAP料再次应用于交通建设中，一方面可以解决石料短缺问题，节约自然资源；另一方面可以变废为宝，合理利用废旧料，进一步保护环境。
就目前情况分析来看，我国对路面铣刨废弃料利用率较低，目前亟需设计出一种能同时将沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料再次进行利用的混合料，且施工设备、工艺需要简单可靠，同时该混合料质量应符合现行规范要求，且不低于目前主流路面基层材料水泥稳定碎石混合料。鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再生路面基层材料，旨在更大程度上利用路面铣刨废弃料，且结构强度满足路面基层的设计要求。
本发明的另一目的在于提供一种再生路面基层材料的施工方法，其大大提高了废弃铣刨料的利用率，同时节约了大量石料资源，降低了施工成本。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括铣刨料和新集料，基料、水泥和水的质量比为100:2.0-4.0:4.5-7，在基料中新集料的占比为10-20％，铣刨料选自沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料中的至少一种。
本发明还提出一种再生路面基层材料的施工方法，将上述再生路面基层材料的原料混合并摊铺。
本发明实施例提供一种再生路面基层材料的有益效果是：其以铣刨料、新集料、水泥和水为原料，通过控制原料的用量比，使铣刨料掺量能够达到70％以上，将RAP料以及路面基层铣刨料同时运用的一种路面基层材料中去，更大程度上利用了沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料，且能够使最终路面基层的结构强度等参数满足设计要求，是一种真正意义上的节能环保型材料。
本发明实施例还提供一种再生路面基层材料的施工方法，将上述再生路面基层材料的原料混合并摊铺，其采用了大量的铣刨料，通过新集料用量、水泥用量的调控，使施工后形成的路面基层材料的结构强度能够满足设计要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的再生路面基层材料及其施工方法进行具体说明。
本发明实施例提供了一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括铣刨料和新集料，基料、水泥和水的质量比为100:2.0-4.0:4.5-7，在基料中新集料的占比为10-20％，铣刨料选自沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料中的至少一种。
发明人通过调控基料中新集料的用量以及原料中水泥的用量，使最终路面基层材料的各项指标符合要求，特别是结构强度等指标满足设计要求。若水泥的用量过少则会使结构强度不达标，若水泥用量过多会造成成本增加；同样，若新集料的用量过少也同样会使结构强度不达标，新集料用量过大则不能充分利用铣刨料。
需要强调的是，本申请中的技术方案能够最大程度上利用沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料，该材料对RAP料与路面基层铣刨料综合利用率高达85％以上(未进行有效利用的15％左右主要为经破碎筛分后粉料部分)，大大提高了废弃铣刨料的利用率，同时节约了大量石料资源，是一种真正意义上的节能环保型材料。
在优选的实施例中，基料、水泥和水的质量比为100:2.5-4.0:5.4-6.8；优选地，基料、水泥和水的质量比为100:3.0-4.0:6.0-6.8。发明人进一步调控了各组分的用量，使材料的结构强度等性能更加优异。
在优选的实施例中，基料中新集料的占比为11-15％，优选为12-14％。为了尽可能提高铣刨料的利用率，将再生材料在该混合料中掺配比例提升至最大，可以进一步减少新集料的用量，配合总体成分用量的调控还能够使材料的各项性能达标。
具体地，水泥为缓凝水泥，水泥的初凝时间大于或等于180min，水泥的终凝时间为360-600min。水泥的其他参数和常规要求是相符的，具体可以参照表1。
表1水泥的参数要求
Figure BDA0002839103060000041
进一步地，新集料选自以下四档集料中的任意一档或两档，第一档集料(1#)的粒径为9.5-31.5mm，第二档集料(2#)的粒径为4.75-9.5mm，第三档集料(3#)的粒径为2.36-4.75mm，第四档集料(4#)的粒径小于2.36mm。集料的具体参数应满足技术规范的要求，见表2-3。
表2粗集料技术要求(1#～3#料)
试验项目 技术要求
吸水率(％) ≤3.0
<0.075mm颗粒含量(％) ≤2
压碎值(％) ≤28
软石含量(％) ≤5
针片状颗粒含量(％) ≤18
表3细集料检测结果(4#)
试验项目 技术要求
＜0.075mm的颗粒含量(％) ≤15
砂当量(％) ≥50
塑性指数(0.6mm以下部分) ≤9
液限(％) ≤28
本发明所用水为一般可饮用水。
进一步地，沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料的粒径均为0.075-31.5mm。在优选的实施例中，质量百分比计，新集料、沥青面层铣刨料以及路面基层铣刨料所形成的冷再生混合料中，通过0.075mm筛孔占比为0-5％，通过2.36mm筛孔占比为16-28％，通过4.75mm筛孔占比为22-38％，通过9.5mm筛孔占比为42-62％，通过19mm筛孔占比为68-86％，通过26.5mm筛孔占比为90-100％，通过31.5mm筛孔占比为100％，具体参见表4，通过精确地调控混合铣刨料的级配比例，使施工后的面层材料的强度等指标更加优异。
表4水泥厂拌冷再生混合料合成级配要求
Figure BDA0002839103060000051
具体地，路面基层铣刨料为水泥稳定碎石铣刨料或二灰碎石铣刨料。优选地，沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料在混合之前分别进行堆放，避免出现混料现象，防止影响再生混合料的级配与性能；沥青面层铣刨料的堆放高度小于或等于3.0m，以防止RAP料在高温季节以及自身作用影响下产生结块。
在一些实施例中，路面基层铣刨料在与其他组分混合之前，需进行破碎，通常会出现破碎之后存在大于31.5mm的超粒径颗粒，需对破碎后的铣刨料进行超粒径颗粒筛除；另外如破碎之后可能出现铣刨料0.075mm筛孔通过率偏高，后续路面基层再生材料混合料0.075mm筛孔通过率偏高，从而会限制了铣刨料在路面基层再生材料中的掺量，因此通常情况下需对进行破碎后的铣刨料进行筛除部分粉料以及超粒径颗粒，以防止铣刨料出现粉尘含量高或者出现超粒径(大于31.5mm颗粒)的现象。
进一步地，再生路面基层材料的最大干密度为2.041-2.171，优选为2.083-2.171，最大干密度和最佳含水量是参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中无机结合料稳定土的击实试验方法进行测试。
本发明实施例还提供了一种再生路面基层材料的施工方法，将上述再生路面基层材料的原料混合并摊铺，其采用了大量的铣刨料，通过新集料用量、水泥用量的调控，使施工后形成的路面基层材料的结构强度能够满足设计要求。
在本发明优选的实施例中，将生路面基层材料的原料混合是采用厂拌冷再生的方式，而较传统的就地冷再生工艺，其厂拌冷再生工艺材料质量稳定，施工工艺简单可靠，施工成本相对较低，具有很好的应用前景。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括沥青面层铣刨料、水泥稳定碎石铣刨料和新集料，基料、水泥质量比为100:3.0，通过室内重型击实试验，确定最佳含水量为6.2％，在基料中新集料的占比为10。沥青面层铣刨料和水泥稳定碎石铣刨料的用量大致相等，且铣刨料的粒径配级参照表4；新集料的粒径为9.5-31.5mm，具体参数要求参照表2；水泥为缓凝水泥，具体要求参照表1。
本实施例还提供一种再生路面基层材料的施工方法，其采用上述基层材料的原料，采用厂拌冷再生的方式，在厂区进行混合拌料然后在待作业区摊铺作业。
实施例2
本实施例提供一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括沥青面层铣刨料、二灰碎石铣刨料和新集料，基料、水泥质量比为100:3.0，通过室内重型击实试验，确定最佳含水量为5.4％，在基料中新集料的占比为20％。沥青面层铣刨料和水泥稳定碎石铣刨料的用量大致相等，且铣刨料的粒径配级参照表4；新集料的粒径为4.75-9.5mm，具体参数要求参照表2；水泥为缓凝水泥，具体要求参照表1。
本实施例还提供一种再生路面基层材料的施工方法，其采用上述基层材料的原料，采用厂拌冷再生的方式，在厂区进行混合拌料然后在待作业区摊铺作业。
实施例3
本实施例提供一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括沥青面层铣刨料、水泥稳定碎石铣刨料和新集料，基料、水泥的质量比为100:3.0，通过室内重型击实试验，确定最佳含水量为6.0％，在基料中新集料的占比为11％。沥青面层铣刨料和水泥稳定碎石铣刨料的用量大致相等，且铣刨料的粒径配级参照表4；新集料的粒径为4.75-9.5mm，具体参数要求参照表2；水泥为缓凝水泥，具体要求参照表1。
本实施例还提供一种再生路面基层材料的施工方法，其采用上述基层材料的原料，采用厂拌冷再生的方式，在厂区进行混合拌料然后在待作业区摊铺作业。
实施例4
本实施例提供一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括沥青面层铣刨料、水泥稳定碎石铣刨料和新集料，基料、水泥的质量比为100:3.0，通过室内重型击实试验，确定最佳含水量为5.7％，在基料中新集料的占比为15％。沥青面层铣刨料和水泥稳定碎石铣刨料的用量大致相等，且铣刨料的粒径配级参照表4；新集料的粒径为4.75-9.5mm，具体参数要求参照表2；水泥为缓凝水泥，具体要求参照表1。
本实施例还提供一种再生路面基层材料的施工方法，其采用上述基层材料的原料，采用厂拌冷再生的方式，在厂区进行混合拌料然后在待作业区摊铺作业。
实施例5
本实施例提供一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括沥青面层铣刨料、水泥稳定碎石铣刨料和新集料，基料、水泥的质量比为100:3.0，通过室内重型击实试验，确定最佳含水量为5.8％，在基料中新集料的占比为12％。沥青面层铣刨料和水泥稳定碎石铣刨料的用量大致相等，且铣刨料的粒径配级参照表4；新集料的粒径为4.75-9.5mm，具体参数要求参照表2；水泥为缓凝水泥，具体要求参照表1。
本实施例还提供一种再生路面基层材料的施工方法，其采用上述基层材料的原料，采用厂拌冷再生的方式，在厂区进行混合拌料然后在待作业区摊铺作业。
实施例6
本实施例提供一种再生路面基层材料，其原料包括基料、水泥和水，其中，基料包括沥青面层铣刨料、水泥稳定碎石铣刨料和新集料，基料、水泥的质量比为100:3.0，通过室内重型击实试验，确定最佳含水量为5.7％，在基料中新集料的占比为14％。沥青面层铣刨料和水泥稳定碎石铣刨料的用量大致相等，且铣刨料的粒径配级参照表4；新集料的粒径为4.75-9.5mm，具体参数要求参照表2；水泥为缓凝水泥，具体要求参照表1。
本实施例还提供一种再生路面基层材料的施工方法，其采用上述基层材料的原料，采用厂拌冷再生的方式，在厂区进行混合拌料然后在待作业区摊铺作业。
实施例7-10
本实施例提供一种再生路面基层材料及其施工方法，其与实施例6大致相同，不同之处仅在于：基料、水泥和水的质量比，实施例7-10的质量比依次为：100:2.0:4.5、100:2.5:5.4、100:3.5:6.4和100:4.0:6.8。
对比例1
本对比例提供一种再生路面基层材料及其施工方法，其与实施例6大致相同，不同之处仅在于：新集料的占比为9％。
对比例2
本对比例提供一种再生路面基层材料及其施工方法，其与实施例6大致相同，不同之处仅在于：基料、水泥和水的质量比100:1.5:6.8。
试验例1
测试实施例1-10和对比例1-3中施工形成的7d无侧限抗压强度，具体见表5。测试方法：用静力压实法制备直径×高＝φ150mm×150mm的试件，在标准养生箱内恒温(20±2℃)恒湿养生6d，浸水1d后，发现养护、浸水过程中试件完好无断裂、无裂纹。在路面材料强度试验仪上进行试验，加载变形速度为1mm/min，测得各试件的7d无侧限抗压强度。
表5 7d无侧限抗压强度测试结果
Figure BDA0002839103060000111
Figure BDA0002839103060000121
综上所述，本发明提供的再生路面基层材料，其以铣刨料、新集料、水泥和水为原料，通过控制原料的用量比，使基料中新集料的占比能够下降至10-20％，更大程度上利用了沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料，且能够使最终路面基层的结构强度等参数满足设计要求，是一种真正意义上的节能环保型材料。
本发明实施例还提供的一种再生路面基层材料的施工方法，将上述再生路面基层材料的原料混合并摊铺，其采用了大量的铣刨料，通过新集料用量、水泥用量的调控，使施工后形成的路面基层材料的结构强度能够满足设计要求。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种再生路面基层材料，其特征在于，其原料包括基料、水泥和水，其中，所述基料包括铣刨料和新集料，所述基料、水泥和水的质量比为100:2.0-4.0:4.5-7，在所述基料中所述新集料的占比为10-20％，所述铣刨料选自沥青面层铣刨料和路面基层铣刨料中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的再生路面基层材料，其特征在于，所述基料、水泥和水的质量比为100:2.5-4.0:5.4-6.8；
优选地，所述基料、水泥和水的质量比为100:3.0-4.0:6.0-6.8。
3.根据权利要求1或2所述的再生路面基层材料，其特征在于，所述基料中新集料的占比为11-15％，优选为12-14％。
4.根据权利要求1所述的再生路面基层材料，其特征在于，所述沥青面层铣刨料和所述路面基层铣刨料的粒径均为0.075-31.5mm；优选为2.36-19mm；
优选地，所述沥青面层铣刨料和所述路面基层铣刨料在混合之前分别进行堆放，且所述沥青面层铣刨料的堆放高度小于或等于3.0m；
优选地，所述路面基层铣刨料在与其他组分混合之前，进行破碎并筛除粉料和超粒径的铣刨料。
5.根据权利要求4所述的再生路面基层材料，其特征在于，质量百分比计，在所述沥青面层铣刨料和所述路面基层铣刨料所形成的混合铣刨料中，通过0.075mm筛孔的铣刨料在所述混合铣刨料中的占比为0-5％，通过2.36mm筛孔的铣刨料在所述混合铣刨料中的占比为16-28％，通过4.75mm筛孔的铣刨料在所述混合铣刨料中的占比为22-38％，通过9.5mm筛孔的铣刨料在所述混合铣刨料中的占比为42-62％，通过19mm筛孔的铣刨料在所述混合铣刨料中的占比为68-86％，通过26.5mm筛孔的铣刨料在所述混合铣刨料中的占比为90-100％，通过31.5mm筛孔的铣刨料在所述混合铣刨料中的占比为100％。
6.根据权利要求1或2所述的再生路面基层材料，其特征在于，所述水泥为缓凝水泥，所述水泥的初凝时间大于或等于180min，所述水泥的终凝时间为360-600min。
7.根据权利要求1所述的再生路面基层材料，其特征在于，所述新集料选自以下四档集料中的任意一档或两档，第一档集料的粒径为9.5-31.5mm，第二档集料的粒径为4.75-9.5mm，第三档集料的粒径为2.36-4.75mm，第四档集料的粒径小于2.36mm。
8.根据权利要求1所述的再生路面基层材料，其特征在于，所述再生路面基层材料的最大干密度为2.041-2.171，优选为2.083-2.171。
9.根据权利要求1所述的再生路面基层材料，其特征在于，所述路面基层铣刨料为水泥稳定碎石铣刨料或二灰碎石铣刨料。
10.一种再生路面基层材料的施工方法，其特征在于，将权利要求1-9中任一项所述再生路面基层材料的原料混合并摊铺；
优选地，将所述生路面基层材料的原料混合是采用厂拌冷再生的方式。
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