CN115078700A - 一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺，包括以下步骤:S1、确定厂拌冷再生沥青混合料的类型及采用的新沥青的类型。S2、测试采用的新沥青、集料和水泥的各项性能指标。S3、进行级配设计。S4、在预估油石比的条件下确定初步级配。S5、以预估油石比为中值，按0.5％的间隔取5个不同的油石比，分别将每组混合料均加工成马歇尔试件后进行劈裂试验，确定最佳油石比。S6、按照初步级配和最佳油石比，对混合料进行冻融劈裂试验以及车辙试验；制得的混合料马歇尔空隙率、15℃干劈裂强度、干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比、40℃马歇尔稳定度、40摄氏度马歇尔残留稳定度及60℃动稳定度均满足规范及设计文件要求。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺。
背景技术
沥青路面随着使用年限的增加，会逐渐出现车辙、拥包、坑槽、裂缝和松散等病害，需要对其进行全面养护。传统的沥青路面养护通常是将旧沥青混凝土铣刨料直接废弃，不仅会导致沥青混合料资源的浪费，而且会严重污染环境。为了降低对沥青路面的养护费用，就必须对废旧的沥青混合料进行再生。目前，常用的再生技术通常是热再生技术和冷再生技术。热再生技术采用就地加热、翻松、搅拌、摊铺、压实等连续作业，一次成型路面。但是热再生技术存在以下问题：高温不仅会造成沥青老化，影响再生后路面的性能，同时容易烧伤工作人员，沥青在高温下还会释放有毒气体，造成工作人员中毒，存在安全隐患，且不利于环保。冷再生技术采用乳化沥青冷再生混合料能够节约资源、保护环境、降低工程造价。相对来说，冷再生技术更有优势。
因此，有必要发明对厂拌冷再生沥青混合料的设计方法进行研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺，包括以下步骤:
S1、确定厂拌冷再生沥青混合料的类型及采用的新沥青的类型。
S2、测试采用的新沥青、集料和水泥的各项性能指标，以确定选用上述物质满足现行规范要求。
S3、进行级配设计：按照公路沥青路面再生技术规范要求，对所要制备的乳化沥青冷再生混合料的级配组成进行设计。
S4、在预估油石比的条件下，以水的添加量为可变因素，将集料、水泥、乳化沥青和水混合均匀制成多组混合料，然后对每组混合料均进行击实试验，通过试验结果中的最大干密度和最佳含水率确定初步级配。
S5、以预估油石比为中值，按0.5％的间隔取5个不同的油石比，分别以初步级配拌和混合料，然后将每组混合料均加工成马歇尔试件后进行劈裂试验，由此建立混合料的干劈裂强度与混合料中乳化沥青的添加量的关系曲线，根据曲线峰值所对应的混合料中乳化沥青的添加量确定最佳油石比。
S6、按照初步级配和最佳油石比，将集料、水泥、乳化沥青和水混合均匀制成混合料，然后对所述混合料进行冻融劈裂试验以及车辙试验，若试验结果均符合施工要求时，得到乳化沥青冷再生混合料的目标配合比。
作为本发明进一步的方案：若试验结果不符合施工要求时，返回S3重新进行级配设计。
作为本发明进一步的方案：所述集料的粒径不超过30mm。
作为本发明进一步的方案：所述集料包括0-5mmRAP料、5-10mmRAP料、10-20mmRAP料和20-30mm石料。
作为本发明进一步的方案：步骤S3中，设计的级配组成包括级配A、级配B和级配C。其中，
级配A中，20-30mm石料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为25:27:13:33.2:1.8。
级配A中，20-30mm石料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为20:25:13:40.2:1.8。
级配A中，20-30mm石料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为20:20:12:46.2:1.8。
作为本发明进一步的方案：所述预估油石比为3.5％。
作为本发明进一步的方案：所述水泥为P.O 42.5水泥。
作为本发明进一步的方案：所述集料在使用前需置于温度为50-70℃的干燥箱中干燥至恒重后自然冷却。
本发明的有益效果：
本发明的厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺制备的混合料通过马歇尔试验验证，该混合料马歇尔空隙率、15℃干劈裂强度、干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比、40℃马歇尔稳定度、40摄氏度马歇尔残留稳定度及60℃动稳定度均满足规范及设计文件要求。本工艺方法充分考虑到工程实际，能够前期配合比设计阶段即可优选出性能满足要求的方案，大大降低试验路铺筑阶段出现各种路面病害的风险，显著提高工程效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺的流程图；
图2是本发明实施例中沥青用量与空隙率的关系曲线图；
图3本发明实施例中沥青用量与干劈裂强度的关系曲线图；
图4本发明中沥青用量与干湿劈裂强度的关系曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺，包括如下步骤S1-S6。
S1、确定厂拌冷再生沥青混合料的类型及采用的新沥青的类型。
S2、测试采用的新沥青、集料和水泥的各项性能指标，以确定选用上述物质满足现行规范要求。
S3、进行级配设计：按照公路沥青路面再生技术规范要求，对所要制备的乳化沥青冷再生混合料的级配组成进行设计。
S4、在预估油石比的条件下，以水的添加量为可变因素，将集料、水泥、乳化沥青和水混合均匀制成多组混合料，然后对每组混合料均进行击实试验，通过试验结果中的最大干密度和最佳含水率确定初步级配。
S5、以预估油石比为中值，按0.5％的间隔取5个不同的油石比，分别以初步级配拌和混合料，然后将每组混合料均加工成马歇尔试件后进行劈裂试验，由此建立混合料的干劈裂强度与混合料中乳化沥青的添加量的关系曲线，根据曲线峰值所对应的混合料中乳化沥青的添加量确定最佳油石比。
S6、按照初步级配和最佳油石比，将集料、水泥、乳化沥青和水混合均匀制成混合料，然后对所述混合料进行冻融劈裂试验以及车辙试验，若试验结果均符合施工要求时，得到乳化沥青冷再生混合料的目标配合比。
在本发明中，若试验结果不符合施工要求时，返回S3重新进行级配设计。
在本发明中，所述集料的粒径不超过30mm。
在本发明中，所述集料包括0-5mmRAP料、5-10mmRAP料、10-20mmRAP料和20-30mmRAP料。
在本发明中，步骤S3中，设计的级配组成包括级配A、级配B和级配C。其中，
级配A中，20-30mmRAP料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为25:27:13:33.2:1.8。
级配A中，20-30mmRAP料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为20:25:13:40.2:1.8。
级配A中，20-30mmRAP料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为20:20:12:46.2:1.8。
在本发明中，所述预估油石比为3.5％。
在本发明中，所述水泥为P.O 42.5水泥。
在本发明中，所述集料在使用前需置于温度为50-70℃的干燥箱中干燥至恒重后自然冷却。
在本发明的其中一个实施例中，具体公开了一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺，包括如下步骤：
材料准备
沥青；厂家：壳牌新粤(佛山)沥青有限公司；规格：SPRAMUL/RP改性乳化沥青。
碎石；产地：红岗石场,岩性为片麻岩；规格：20-30mm。
RAP料；产地：新圩冷再生生产线；规格：10-20mm、5-10mm、0-5mm。
水泥；厂家：青洲水泥(云浮)有限公司；规格：P.O 42.5水泥。
各原材料分别选取代表性试样进行试验，试验结果如表1、表2所示，所检技术指标满足设计文件要求。
| 检测项目 | 技术要求 | 实测值 |
| 针入度(25℃，100g，5s)，0.1mm | 50～150 | 66.0 |
| 蒸发残留物含量(％) | ≥62 | 65 |
| 延度(15℃，5cm/min)，cm | ≥40 | 54 |
| 与粗集料的粘附性，裹覆面积 | ≥2/3 | ＞2/3 |
| 筛上残余量(％) | ≤0.1 | 0.01 |
| 储存稳定性(1d) | ≤1 | 0.5 |
| 储存稳定性(5d) | ≤5 | 2.5 |
表1
表2
各种矿料和矿粉的筛分结果见表3。
表3
为优化本实施例冷再生沥青混合料级配组成，本次目标配比设计级配类型采用《公路沥青路面再生技术规范》中的粗粒式设计级配，根据试验结果进行比选。
以4.75mm筛孔通过率分别为40％、45％、50％，三种级配设计组成见表4。按预估油石比3.5％变化水量进行击实试验，获得最大干密度及最佳含水率，见表5。
表4
表5
由表5的数据可知，级配A的孔隙率偏大，级配C的孔隙率偏小。因此选择级配B作为冷再生混合料矿料级配的设计级配组成。即级配B
对级配B马歇尔稳定度试验
按比例称取矿料配制级配B，采用5种油石比，制作马歇尔试件，进行马歇尔稳定度试验，试验结果列于表6
表6
级配B的最佳油石比确定
请结合图2-4，以油石比为横坐标，以测定各项指标为纵坐标，分别将试验结果点入图中，绘制沥青用量与干劈裂强度、湿劈裂强度、空隙率的关系曲线，具体试验结果见表7。
表7
根据曲线图，空隙率峰值时乳化沥青用量为4.0％；15℃劈裂强度峰值时乳化沥青用量为4.0％；干湿劈裂强度比峰值时乳化沥青用量为3.9％。空隙率要求8％-13％(选定结果2.5-4.5％)；15℃劈裂强度要求≥0.5(选定结果2.5-4.5％)；干湿劈裂强度比要求≥80(选定结果：2.5-4.5％)。根据以上结果，选定乳化沥青的用量为4.0％。
按最佳油石比采用标准击实试模进行试验，得到马歇尔试验结果如表8。
表8
配合比设计验证试验
高温稳定性
按设计级配及最佳油石比进行60℃车辙试验，动稳定度试验结果见表9。
表9
水稳定性(浸水马歇尔试验)
以最佳油石比制作冷再生混合料，进行冷再生混合料浸水马歇尔试验，以评价沥青混合料的抗水损害性能，具体试验结果见表10。
表10
低温定性(冻融劈裂试验)
为科学评价该级配组成的低温稳定性能，本次配合比设计进行了冻融劈裂试验，具体试验结果见表11。
表11
通过马歇尔试验验证，该混合料马歇尔空隙率、15℃干劈裂强度、干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比、40℃马歇尔稳定度、40摄氏度马歇尔残留稳定度及60℃动稳定度均满足规范及设计文件要求。综合各项试验结果，推荐冷再生沥青混合料配合比如表12所示。
表12
本发明的厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺通过马歇尔试验验证，该混合料马歇尔空隙率、15℃干劈裂强度、干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比、40℃马歇尔稳定度、40摄氏度马歇尔残留稳定度及60℃动稳定度均满足规范及设计文件要求。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺，其特征在于，包括以下步骤:
S1、确定厂拌冷再生沥青混合料的类型及采用的新沥青的类型；
S2、测试采用的新沥青、集料和水泥的各项性能指标，以确定选用上述物质满足现行规范要求；
S3、进行级配设计：按照公路沥青路面再生技术规范要求，对所要制备的乳化沥青冷再生混合料的级配组成进行设计；
S4、在预估油石比的条件下，以水的添加量为可变因素，将集料、水泥、乳化沥青和水混合均匀制成多组混合料，然后对每组混合料均进行击实试验，通过试验结果中的最大干密度和最佳含水率确定初步级配；
S5、以预估油石比为中值，按0.5％的间隔取5个不同的油石比，分别以初步级配拌和混合料，然后将每组混合料均加工成马歇尔试件后进行劈裂试验，由此建立混合料的干劈裂强度与混合料中乳化沥青的添加量的关系曲线，根据曲线峰值所对应的混合料中乳化沥青的添加量确定最佳油石比；
S6、按照初步级配和最佳油石比，将集料、水泥、乳化沥青和水混合均匀制成混合料，然后对所述混合料进行冻融劈裂试验以及车辙试验，若试验结果均符合施工要求时，得到乳化沥青冷再生混合料的目标配合比。
2.根据权利要求1所述的一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺,其特征在于，若试验结果不符合施工要求时，返回S3重新进行级配设计。
3.根据权利要求1所述的一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺,其特征在于，所述集料的粒径不超过30mm。
4.根据权利要求1所述的一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺,其特征在于，所述集料包括0-5mmRAP料、5-10mmRAP料、10-20mmRAP料和20-30mm石料。
5.根据权利要求1所述的一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺,其特征在于，步骤S3中，设计的级配组成包括级配A、级配B和级配C；其中，
级配A中，20-30mm石料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为25:27:13:33.2:1.8；
级配A中，20-30mm石料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为20:25:13:40.2:1.8；
级配A中，20-30mm石料、10-20mmRAP料、10-20mmRAP料、0-5mmRAP料以及水泥的质量比为20:20:12:46.2:1.8。
6.根据权利要求1所述的一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺,其特征在于，所述预估油石比为3.5％。
7.根据权利要求1所述的一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺,其特征在于，所述水泥为P.O 42.5水泥。
8.根据权利要求1所述的一种厂拌冷再生沥青混合料配合比设计工艺,其特征在于，所述集料在使用前需置于温度为50-70℃的干燥箱中干燥至恒重后自然冷却。
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