CN115641931B - 高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，包括以下步骤：分析不同来源建筑垃圾再生骨料的基本性能，并对其砖混含量进行计算；选定基本性能和砖混含量作为建筑垃圾再生骨料特性表征指标；将砖混含量作为变量进行设计，采用全筛孔级配修正法对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的初始级配进行修正；通过合成毛体积相对密度及合成表观相对密度对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳沥青用量进行确定；在最佳沥青用量下，结合修正后的建筑垃圾再生骨料沥青混合料的级配，制作试件并进行路用性能试验。本发明对提高高砖混含量建筑垃圾再生骨料在道路工程建设上的利用效率，科学地进行沥青路面疲劳寿命预估具有十分重要的意义。

Description

高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法。

背景技术

在中国城镇化进程的发展过程中，城镇化建设、旧城与城中村改造等工程的实施步伐不断加快，建设、资源和环境之间的矛盾日趋尖锐。城镇化建设大幅度增加了建筑垃圾的产生量。如此大量的建筑垃圾若不能有效利用或合理处置，将造成资源的严重浪费，加剧对环境的严重破坏，因此实现建筑垃圾的资源化利用并稳步提高其利用水平是极其重要且迫切的需求。

道路是最庞大的基础设施之一，其在建设、养护和维修的过程中都需要消耗大量材料。无论是高速公路、普通干线、乡村公路，还是沥青道路、混凝土道路、砂石道路，天然骨料（简称LSA）都是主要的筑路材料。近年来，道路建设对天然骨料的需求急剧飙升，导致部分地区的天然骨料供应不足，价格持续上涨。建筑垃圾经过破碎、除杂和筛分等特定加工工艺制成的再生骨料具备应用于道路中下层位的可行性，可代替天然骨料应用于基层、底基层或作为路基回填材料，这在一定程度上解决了天然砂石资源日趋匮乏与建筑垃圾存量日益累积的主要矛盾，同时大幅降低了道路建设的成本，减少了对环境的破坏，因此在道路建设中使用建筑垃圾再生骨料（简称RCA）是建筑垃圾的一种高价值处置方法。

高砖混含量的建筑垃圾主要是原有砖混类建筑物拆除产生的建筑垃圾，此类建筑垃圾由于含有大量的砖瓦类材料，使其具有吸水率高、强度低、性能不稳定等不利特点。由于国家没有完善的建筑垃圾再生利用的相关政策，从而造成建筑垃圾再生利用的成本高于天然开采的砂、石材料，而且再生骨料的性能与天然砂、石材料也有一定差距，所以对建筑垃圾材料的再生利用只是在近几年才开始逐渐被重视。目前各大研究机构及各大院校对建筑垃圾的研究应用多选择低砖混含量的混凝土类建筑垃圾，而对高砖混含量的建筑垃圾再生利用的研究相对较少。

申请公布号为CN104261731A的发明专利公开了一种再生骨料混凝土的配合比设计方法，包括如下步骤：设定需要配制的再生骨料混凝土的设计强度，根据JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中规定的设计方法，计算该设计强度下再生骨料混凝土的水胶比、用水量、胶凝材料用量、砂率，细骨料用量和粗骨料用量；初步确定再生粗骨料的掺加比例；初步确定再生细骨料的掺加比例；确定再生骨料混凝土的总用水量；确定再生骨料混凝土的附加用水量。申请公布号为CN111848046A的发明专利公开了一种再生砖混透水混凝土的配合比设计方法及其应用，该方法包括以下步骤：预设目标孔隙率、试验水灰比、水泥骨料比和砂率，并选取再生骨料取代率、粉煤灰置换率和减水剂理论掺量；计算每立方米再生砖混透水混凝土中再生、天然骨料的用量；计算每立方米再生砖混透水混凝土中胶凝材料浆体的体积、水泥、理论用水、粉煤灰、减水剂的用量；计算每立方米再生砖混透水混凝土中实际用水量；计算每立方米再生砖混透水混凝土中砂用量；确定最终配合比。上述两个技术方案是针对再生骨料混凝土配合比的设计，仅适用于再生骨料混凝土，不适用于沥青混合料，众所周知，建筑垃圾沥青混合料与建筑垃圾混凝土在配合比的设计、制备工艺、原理等方面有着本质区别，不能将建筑垃圾混凝土配合比的设计方法直接应用于建筑垃圾沥青混合料配合比的设计。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：分析不同来源建筑垃圾再生骨料的基本性能；

步骤二：基于色彩识别法，通过Image-Pro Plus软件的色彩识别模块，对暖色调的红色、橙色、黄色进行标记，并进行灰度处理；通过调整颜色容差，对建筑垃圾再生骨料的砖混含量进行计算；

步骤三：选定压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率、针片状颗粒含量、砖混含量作为建筑垃圾再生骨料的特性表征指标；

步骤四：将砖混含量作为变量进行设计，基于再生骨料的理化特征以及拌和、压实过程中再生骨料的破碎、细化行为特性，采用全筛孔级配修正法对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的初始级配进行修正；

步骤五：通过合成毛体积相对密度以及合成表观相对密度对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳沥青用量进行确定；分别测定不同油石比下成型试件的毛体积密度、理论最大相对密度、空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率，计算得到建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳油石比；

步骤六：在最佳沥青用量条件下，结合修正后的建筑垃圾再生骨料沥青混合料的级配，制作试件并对试件进行路用性能试验。

优选的是，步骤一中，所述基本性能包括压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率、针片状颗粒含量。建筑垃圾来源于不同的垃圾回收场，经过常规的破碎、除杂、筛分等加工工艺得到建筑垃圾再生骨料（简称RCA）。

在上述任一方案中优选的是，步骤二中，计算建筑垃圾再生骨料的砖混含量，砖混含量越高，骨料本身的性能越不好，导致沥青混合料的吸水率越高，从而对配合比的设计产生不利影响。配合比的设计包括两个方面，一方面是确定不同粒径骨料的含量，另一方面是确定骨料与沥青的比，即确定沥青的含量。本发明中，高砖混含量建筑垃圾的砖瓦含量至少为10%。

在上述任一方案中优选的是，步骤四中，采用全筛孔级配修正法对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的初始级配进行修正，包括以下步骤：

步骤（1）：将不同粒径的建筑垃圾再生骨料进行拌和，对拌和前后粗、细骨料中各档骨料的质量变化率进行计算，计算公式为，

式中，——各档骨料的质量变化率，%，

——拌和前各档骨料的质量占比，%，

——拌和后各档骨料的质量占比，%，

其中，当＞0时，表明该档骨料在拌和后的质量减少，当＜0时，表明该档骨料在拌和后的质量增加，根据值调整油石比。

步骤（2）：采用全筛孔级配修正法，根据拌和前后各档骨料的质量变化率，通过修正公式逐一对各档骨料的通过率进行修正，并以修正后的各档骨料通过率最大变异系数和最大方差达到最小值作为控制指标，从而实现建筑垃圾再生骨料沥青混合料级配设计的准确性，修正公式为，

式中，——修正后各档骨料的质量占比，%，

——拌和前各档骨料的质量占比，%，

——拌和后各档骨料的质量占比，%。

在上述任一方案中优选的是，步骤（2）中，全筛孔级配修正的具体操作步骤为：

步骤A：将建筑垃圾再生骨料中各档的粗骨料、细骨料、填料放置于烘箱中烘干至恒重；

步骤B：称取总质量为2000g各档的干燥粗骨料、细骨料、填料；将粗骨料、细骨料放入一个金属盘中混合均匀，将填料放入一个小盆中，然后将金属盘和小盆放置于烘箱中加热备用；将沥青混合料拌和机提前进行预热；

步骤C：将加热的粗骨料、细骨料放入沥青混合料拌和机中，用铲子进行混合，开动沥青混合料拌和机一边搅拌一边使拌和叶片插入粗骨料、细骨料中进行拌和；拌和一定时间后，暂停拌和，加入加热备用的填料，继续拌和至均匀为止；

步骤D：取出拌和后的建筑垃圾再生骨料，放置室温后称量各档骨料的质量，并计算拌和后各档骨料的质量占比；

步骤E：进行平行试验，重复步骤A-D四次；

步骤F：计算拌和后各档骨料的质量占比的平均值，并根据修正公式计算建筑垃圾再生骨料修正后各档的质量占比，修正后各档骨料的质量占比即为建筑垃圾再生骨料修正后的级配。

在上述任一方案中优选的是，步骤A中，烘干温度为100-110℃，烘干时间为4-6h。

在上述任一方案中优选的是，步骤B中，烘箱的加热温度为145-155℃，沥青混合料拌和机的预热温度为160-170℃。

在上述任一方案中优选的是，步骤C中，粗骨料、细骨料的拌和温度为160-170℃，拌和时间为1-1.5min；填料的拌和温度为160-170℃，拌和时间为1.5-2min。

在上述任一方案中优选的是，步骤F中，修正公式为，

式中，——修正后各档骨料的质量占比，%，

——拌和前各档骨料的质量占比，%，

——拌和后各档骨料的质量占比，%。

在上述任一方案中优选的是，步骤五中，由沥青胶结料的黏温特性确定沥青混合料的拌和温度为160-170℃，压实温度为145-155℃。根据不同型号的沥青，选择不同的拌和温度和压实温度。采用马歇尔法确定沥青混合料的最佳油石比，采用50%掺量的5-20mm粒径的建筑垃圾再生骨料中的粗骨料等体积替代天然骨料中的粗骨料，选取4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五个油石比制作马歇尔试件，并测定建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳油石比，本发明的最佳油石比为5.0%。

在上述任一方案中优选的是，步骤六中，按照（JTG E20-2019）《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0719—2019、T0715—2019、T0709—2011、T0716—2019的步骤，对沥青混合料进行高温性能、低温性能、水稳定性能和疲劳性能试验。

本发明的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，使用不同砖混含量的建筑垃圾再生骨料替代天然骨料制备沥青混合料，修正原有级配，对其进行配合比设计，并进行路用性能测试，解决了高砖混含量的建筑垃圾利用率低、应用范围小、应用量小等问题。

本发明研究高砖混含量建筑垃圾再生骨料应用于沥青道路面层的可行性，根据骨料特性对传统级配及配合比进行修正，对提高高砖混含量建筑垃圾再生骨料在道路工程建设上的利用效率与工程、经济、社会效益，科学地进行沥青路面疲劳寿命预估具有十分重要的意义。

附图说明

图1为按照本发明高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法的一优选实施例的流程图；

图2为图1所示实施例中砖混含量的测试图片，其中：（a）为样本平面图片，（b）为标记色块图片，（c）为灰度处理图片；

图3为图1所示实施例中建筑垃圾再生骨料混合料拌和后的矿料的变化图。

实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

本实施例采用不同砖混含量的建筑垃圾再生骨料，分析其物理性能，并选用特定指标进行表征，设计AC-20C型建筑垃圾再生骨料沥青混合料，采用全筛孔级配修正法对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的初始级配进行修正，构建建筑垃圾再生骨料沥青混合料配合比的设计方法，对修正后的配合比进行路用性能试验，最终的指标数据设计满足最新规范要求。本实施例中，建筑垃圾再生骨料简称RCA，天然骨料简称LSA。

实施例

如图1所示，一种高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：分析不同来源建筑垃圾再生骨料的基本性能；

步骤二：基于色彩识别法，通过Image-Pro Plus软件的色彩识别模块，对暖色调的红色、橙色、黄色进行标记，并进行灰度处理；通过调整颜色容差，对建筑垃圾再生骨料的砖混含量进行计算；

步骤三：选定压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率、针片状颗粒含量、砖混含量作为建筑垃圾再生骨料的特性表征指标；

步骤四：将砖混含量作为变量进行设计，基于再生骨料的理化特征以及拌和、压实过程中再生骨料的破碎、细化行为特性，采用全筛孔级配修正法对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的初始级配进行修正；

步骤五：通过合成毛体积相对密度以及合成表观相对密度对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳沥青用量进行确定；分别测定不同油石比下成型试件的毛体积密度、理论最大相对密度、空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率，计算得到建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳油石比；

步骤六：在最佳沥青用量条件下，结合修正后的建筑垃圾再生骨料沥青混合料的级配，制作试件并对试件进行路用性能试验。

步骤一中，所述基本性能包括压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率、针片状颗粒含量。建筑垃圾来源于不同的垃圾回收场，经过常规的破碎、除杂、筛分等加工工艺得到建筑垃圾再生骨料。

本实施例使用的再生骨料为北京及其周边地区具有代表性的建筑垃圾再生骨料，由于各建筑垃圾处置场的预处理工艺有较大差异，所以会导致再生骨料中均含有一定比例的砖混，本实施例的再生骨料中的砖混比例为14.77%。

鉴于现行规范中未涉及针对再生骨料应用于沥青混合料的明确指标要求，本实施例采用《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中的粗、细骨料技术指标分别评价不同再生骨料的基本性能，并采用《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）、《公路用建筑垃圾再生材料施工与验收规范》（DB11/T 1731-2020）和《公路工程利用建筑垃圾技术规范》（JTG/T 2321-2021）中对粗、细骨料的技术要求判定其可用于沥青混合料中。再生骨料的基本性能见表1-2。

步骤二中，计算建筑垃圾再生骨料的砖混含量，砖混含量越高，骨料本身的性能越不好，导致沥青混合料的吸水率越高，从而对配合比的设计产生不利影响。配合比的设计包括两个方面，一方面是确定不同粒径骨料的含量，另一方面是确定骨料与沥青的比，即确定沥青的含量。现有技术对建筑垃圾骨料中砖混含量的测试仅依靠肉眼识别，这是非常不准确的，因此本实施例利用砖混再生骨料具有明显色差的特点，通过Image-Pro Plus软件的色彩识别模块，对红色、橙色、黄色等暖色调进行标记，并进行灰度处理，通过调整颜色容差进行区分，从而计算出砖混类骨料的含量。砖混含量的测试图片如图2所示。

步骤三中，确定建筑垃圾再生骨料特性表征指标。现有规范中没有针对再生骨料应用于沥青混合料的明确指标要求，《公路沥青路面施工技术规范》（JTG/F40-2004）对沥青混合料用粗骨料的质量技术要求有压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率、针片状颗粒含量，其中压碎值和洛杉矶磨耗率是检验粗骨料是否能够用于制备沥青混合料的强制性指标。

《公路用建筑垃圾再生材料施工与验收规范》（DB11/T1731-2020）依据压碎值指标对再生粗骨料进行分级，并对杂物含量、针片状含量、混凝土颗粒含量有明确要求。《公路工程利用建筑垃圾技术规范》（JTG/T2321-2021）根据非承重结构水泥混凝土构件、基层、路基应用将建筑垃圾再生材料划分为I、II、III三个技术类别，并按照应用类别分别提出技术指标及要求，对I类建筑垃圾再生粗集料技术要求如表3所示。I类建筑垃圾再生集料按照性能要求可分为A级、B级，A级可用于C40以下强度等级混凝土的配制，B级可用于C25及以下强度等级混凝土的配制。

综上，压碎值和洛杉矶磨耗值是评价粗骨料力学性能的两个重要特性指标。本实施例选定压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率、针片状颗粒含量和砖混含量作为再生骨料的特性表征指标进行研究，选用再生粗骨料的特性表征指标应满足表3中对I类建筑垃圾再生粗集料的技术要求。

步骤四中，再生骨料沥青混合料的配合比设计，包括以下步骤：

步骤（1）：将不同粒径的建筑垃圾再生骨料进行拌和，对拌和前后粗、细骨料中各档骨料的质量变化率进行计算，计算公式为，

式中，——各档骨料的质量变化率，%，

——拌和前各档骨料的质量占比，%，

——拌和后各档骨料的质量占比，%，

其中，当＞0时，表明该档骨料在拌和后的质量减少，当＜0时，表明该档骨料在拌和后的质量增加，根据值调整油石比。

步骤（1）为再生骨料掺配率的确定。本实施例采用的沥青混合料级配为AC-20，采用马歇尔设计方法，以ASTM-D 1559为标准，确定常规沥青混合料（天然骨料沥青混合料标记为对照组）的最佳沥青含量为4.3%。

由于建筑垃圾再生骨料的表面有较多孔隙，导致建筑垃圾再生骨料的密度比天然骨料低约6-12%，若将建筑垃圾再生骨料以等质量法替代天然骨料中的粗骨料，会大幅增加建筑垃圾沥青混合料的沥青用量，从而降低建筑垃圾再生骨料的经济应用价值。同时建筑垃圾再生骨料具有高吸水率、压碎值和洛杉矶磨耗值的特性，不适合以较高的比例替代天然骨料。本实施例采用的替代方法为等体积法，替代量为各档粗骨料的50%。

步骤（2）：采用全筛孔级配修正法，根据拌和前后各档骨料的质量变化率，通过修正公式逐一对各档骨料的通过率进行修正，并以修正后的各档骨料通过率最大变异系数和最大方差达到最小值作为控制指标，从而实现建筑垃圾再生骨料沥青混合料级配设计的准确性，修正公式为，

式中，——修正后各档骨料的质量占比，%，

——拌和前各档骨料的质量占比，%，

——拌和后各档骨料的质量占比，%。

步骤（2）中，全筛孔级配修正的具体操作步骤为：

步骤A：将建筑垃圾再生骨料中各档的粗骨料、细骨料、填料放置于烘箱中烘干至恒重；

步骤B：称取总质量为2000g各档的干燥粗骨料、细骨料、填料；将粗骨料、细骨料放入一个金属盘中混合均匀，将填料放入一个小盆中，然后将金属盘和小盆放置于烘箱中加热备用；将沥青混合料拌和机提前进行预热；

步骤C：将加热的粗骨料、细骨料放入沥青混合料拌和机中，用铲子进行混合，开动沥青混合料拌和机一边搅拌一边使拌和叶片插入粗骨料、细骨料中进行拌和；拌和一定时间后，暂停拌和，加入加热备用的填料，继续拌和至均匀为止；

步骤D：取出拌和后的建筑垃圾再生骨料，放置室温后称量各档骨料的质量，并计算拌和后各档骨料的质量占比；

步骤E：进行平行试验，重复步骤A-D四次；

步骤F：计算拌和后各档骨料的质量占比的平均值，并根据修正公式计算建筑垃圾再生骨料修正后各档的质量占比，修正后各档骨料的质量占比即为建筑垃圾再生骨料修正后的级配。

步骤A中，烘干温度为105℃，烘干时间为5h。步骤B中，烘箱的加热温度为150℃，沥青混合料拌和机的预热温度为165℃。步骤C中，粗骨料、细骨料的拌和温度为165℃，拌和时间为1.25min；填料的拌和温度为165℃，拌和时间为1.75min。

步骤（2）为再生骨料沥青混合料级配的修正。再生骨料由天然骨料内核和砂浆裹附层组成，机械拌和过程中的碰撞和磨损会使砂浆破碎为更细的颗粒，若采用与常规沥青混合料相同的级配，可能导致建筑垃圾再生骨料沥青混合料出现级配偏差问题，进而影响其性能，因此对建筑垃圾再生骨料沥青混合料进行干拌，测试其在拌和前、后各档矿料的通过率。图3为两种再生骨料混合料在不同条件下的各档矿料的通过率变化。由图3可知，建筑垃圾再生骨料沥青混合料在拌和前、后，粒径为9.5-19mm的矿料的通过率降低，粒径为0.075-4.75mm的矿料的通过率增加，整体级配偏细，并且随着建筑垃圾再生骨料中砖混含量的增加，拌和后的级配偏差更加显著，因此需要对建筑垃圾再生骨料沥青混合料进行级配修正。本实施中，RCA混合料中未加入沥青，矿料为RCA粗骨料、RCA细骨料、RCA填料。

考虑到再生骨料相对密度较低和表面附着砂浆等特点，为减少骨料差异对沥青混合料配合比设计准确性的影响，对粗骨料的比例进行体积修正。通过控制拌和前、后各档矿料的通过率，以干拌后各档骨料与目标级配的偏差均小于0.5%为修正目标，对建筑垃圾沥青混合料进行全筛孔级配修正。级配修正后沥青混合料的级配如表4所示。

全筛孔级配修正后，建筑垃圾再生骨料沥青混合料的各档矿料通过率符合AC-20级配要求，并且干拌后各档骨料与目标级配的偏差均小于0.5%，变异系数小于0.05%，方差小于0.1，表明修正效果良好。

步骤五中，由沥青胶结料的黏温特性确定沥青混合料的拌和温度为165℃，压实温度为150℃。根据不同型号的沥青，选择不同的拌和温度和压实温度，本实施例选择70#基质沥青。采用马歇尔法确定沥青混合料的最佳油石比，采用50%掺量的5-20mm粒径的建筑垃圾再生骨料中的粗骨料等体积替代天然骨料中的粗骨料，选取4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五个油石比制作马歇尔试件，并测定建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳油石比，本实施例的最佳油石比为5.0%。

由于再生骨料与天然骨料的密度差异，所以在配合比设计时还需考虑混合骨料的合成密度差异。计算混合骨料的合成密度时，分别按照各档骨料所占比例乘以对应的骨料密度值，再将两者相加所得，计算公式为

，

式中，——混合骨料的合成密度，g/cm³；

——混合骨料中粗骨料的质量占比，%；

——混合骨料中细骨料的质量占比，%；

——该档RCA骨料的密度，g/cm³；

——该档LSA骨料的密度，g/cm³。

按照上述公式计算混合再生骨料的合成毛体积相对密度和合成表观相对密度，LSA混合骨料和RCA混合再生骨料的合成密度数据参见表5。

由表5中合成毛体积相对密度和合成表观相对密度确定建筑垃圾再生骨料的最佳沥青用量。采用马歇尔法确定五种沥青混合料的最佳油石比，本实施例采用50%掺量的5-20mm粒径建筑垃圾再生骨料中的粗骨料等体积替代天然骨料中的粗骨料，选取4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五个油石比制作马歇尔试件来测定建筑垃圾沥青混合料的最佳油石比。分别测定不同油石比下所成型试件的毛体积密度、理论最大相对密度、空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率，流值、稳定度，测定结果如表6所示，计算得到建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳油石比为5.0%。表7为两种沥青混合料最佳油石比下的体积指标。

步骤六中，按照（JTG E20-2019）《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0719—2019、T0715—2019、T0709—2011、T0716—2019的步骤，对两种沥青混合料进行高温性能、低温性能、水稳定性能试验，试验结果参见表8。

由表8可知，LSA沥青混合料与RCA沥青混合料的各项路用性能均满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中相关要求，证明采用高砖混含量的建筑垃圾粗骨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。

本实施例的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，使用不同砖混含量的建筑垃圾再生骨料替代天然骨料制备沥青混合料，修正原有级配，对其进行配合比设计，并进行路用性能测试，解决了高砖混含量的建筑垃圾利用率低、应用范围小、应用量小等问题。本实施例研究高砖混含量建筑垃圾再生骨料应用于沥青道路面层的可行性，根据骨料特性对传统级配及配合比进行修正，对提高高砖混含量建筑垃圾再生骨料在道路工程建设上的利用效率与工程、经济、社会效益，科学地进行沥青路面疲劳寿命预估具有十分重要的意义。

实施例

按照本发明的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，其工艺步骤、所使用的设备和原料、测试方法、原理、有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：

在步骤（2）全筛孔级配修正的具体操作中：步骤A中，烘干温度为100℃，烘干时间为6h。步骤B中，烘箱的加热温度为145℃，沥青混合料拌和机的预热温度为160℃。步骤C中，粗骨料、细骨料的拌和温度为160℃，拌和时间为1.5min；填料的拌和温度为160℃，拌和时间为1.5min。

在步骤五中，由沥青胶结料的黏温特性确定沥青混合料的拌和温度为160℃，压实温度为145℃。

实施例

按照本发明的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，其工艺步骤、所使用的设备和原料、测试方法、原理、有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：

在步骤（2）全筛孔级配修正的具体操作中：步骤A中，烘干温度为110℃，烘干时间为4h。步骤B中，烘箱的加热温度为155℃，沥青混合料拌和机的预热温度为170℃。步骤C中，粗骨料、细骨料的拌和温度为170℃，拌和时间为1min；填料的拌和温度为170℃，拌和时间为2min。

在步骤五中，由沥青胶结料的黏温特性确定沥青混合料的拌和温度为170℃，压实温度为155℃。

特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。

本领域技术人员不难理解，本发明的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：分析不同来源建筑垃圾再生骨料的基本性能；

步骤二：基于色彩识别法，通过Image-Pro Plus软件的色彩识别模块，对暖色调的红色、橙色、黄色进行标记，并进行灰度处理；通过调整颜色容差，对建筑垃圾再生骨料的砖混含量进行计算；

步骤三：选定压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率、针片状颗粒含量、砖混含量作为建筑垃圾再生骨料的特性表征指标；

步骤四：将砖混含量作为变量进行设计，基于再生骨料的理化特征以及拌和、压实过程中再生骨料的破碎、细化行为特性，采用全筛孔级配修正法对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的初始级配进行修正；

步骤五：通过合成毛体积相对密度以及合成表观相对密度对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳沥青用量进行确定；分别测定不同油石比下成型试件的毛体积密度、理论最大相对密度、空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率，计算得到建筑垃圾再生骨料沥青混合料的最佳油石比；

步骤六：在最佳沥青用量条件下，结合修正后的建筑垃圾再生骨料沥青混合料的级配，制作试件并对试件进行路用性能试验；

步骤四中，采用全筛孔级配修正法对建筑垃圾再生骨料沥青混合料的初始级配进行修正，包括以下步骤：

步骤（1）：将不同粒径的建筑垃圾再生骨料进行拌和，对拌和前后粗、细骨料中各档骨料的质量变化率进行计算，计算公式为，

式中，——各档骨料的质量变化率，%，

——拌和前各档骨料的质量占比，%，

——拌和后各档骨料的质量占比，%，

其中，当＞0时，表明该档骨料在拌和后的质量减少，当＜0时，表明该档骨料在拌和后的质量增加；

步骤（2）：采用全筛孔级配修正法，根据拌和前后各档骨料的质量变化率，通过修正公式逐一对各档骨料的通过率进行修正，并以修正后的各档骨料通过率最大变异系数和最大方差达到最小值作为控制指标，修正公式为，

式中，——修正后各档骨料的质量占比，%，

——拌和前各档骨料的质量占比，%，

——拌和后各档骨料的质量占比，%；

步骤（2）中，全筛孔级配修正的具体操作步骤为：

步骤A：将建筑垃圾再生骨料中各档的粗骨料、细骨料、填料放置于烘箱中烘干至恒重；

步骤B：称取总质量为2000g各档的干燥粗骨料、细骨料、填料；将粗骨料、细骨料放入一个金属盘中混合均匀，将填料放入一个小盆中，然后将金属盘和小盆放置于烘箱中加热备用；将沥青混合料拌和机提前进行预热；

步骤C：将加热的粗骨料、细骨料放入沥青混合料拌和机中，用铲子进行混合，开动沥青混合料拌和机一边搅拌一边使拌和叶片插入粗骨料、细骨料中进行拌和；拌和一定时间后，暂停拌和，加入加热备用的填料，继续拌和至均匀为止；

步骤D：取出拌和后的建筑垃圾再生骨料，放置室温后称量各档骨料的质量，并计算拌和后各档骨料的质量占比；

步骤E：进行平行试验，重复步骤A-D四次；

步骤F：计算拌和后各档骨料的质量占比的平均值，并根据修正公式计算建筑垃圾再生骨料修正后各档的质量占比，修正后各档骨料的质量占比即为建筑垃圾再生骨料修正后的级配。

2.根据权利要求1所述的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，其特征在于：步骤一中，所述基本性能包括压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、毛体积相对密度、吸水率和针片状颗粒含量。

3.根据权利要求1所述的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，其特征在于：步骤A中，烘干温度为100-110℃，烘干时间为4-6h。

4.根据权利要求1所述的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，其特征在于：步骤B中，烘箱的加热温度为145-155℃，沥青混合料拌和机的预热温度为160-170℃。

5.根据权利要求1所述的高砖混含量的建筑垃圾沥青混合料配合比的设计方法，其特征在于：步骤C中，粗骨料、细骨料的拌和温度为160-170℃，拌和时间为1-1.5min；填料的拌和温度为160-170℃，拌和时间为1.5-2min。

Images