一种乳化沥青冷再生混合料的配合比设计方法
【专利摘要】本发明提供了一种乳化沥青冷再生混合料的配合比设计方法，包括以下步骤：一、准备回收沥青路面材料、石屑、水泥和乳化沥青；二、对乳化沥青冷再生混合料的级配组成进行设计；三、采用回收沥青路面材料和石屑配制集料；四、确定水的最佳用量；五、进行施工和易性和早期强度验证，当试验结果均满足施工要求时，进入步骤六；否则，返回步骤二；六、确定乳化沥青的最佳用量；七、进行路用性能验证，当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；否则，返回步骤二。本发明充分考虑到工程实际，能够在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。
【专利说明】一种乳化沥青冷再生混合料的配合比设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于公路与城市道路设计【技术领域】，具体涉及一种乳化浙青冷再生混合料 的配合比设计方法。
【背景技术】
[0002] 随着公路建设的不断发展，高速公路和国、省道干线路网的形成，公路养护与维修 任务日益繁重。积极推广乳化浙青冷再生技术，因地制宜地采用经济有效的再生养护方式 已经成为公路养护管理部门的迫切要求。大修过程中选择乳化浙青冷再生混合料作为柔性 材料层加铺于半刚性基层和浙青面层之间，一方面可以加厚浙青层厚度，减缓半刚性基层 的反射裂缝，改善半刚性基层的水温条件，同时可以降低半刚性基层层底拉应力，延长半刚 性基层的使用寿命。更重要的是采用乳化浙青冷再生混合料能够节约资源、保护环境、降低 工程造价。
[0003] 因此，有必要发明一种高效的乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种乳化浙青冷 再生混合料配合比设计方法。该方法能够克服现有技术的不足，解决工程中遇到的问题，是 一种更能反映现场实际情况的配合比设计方法。该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。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种乳化浙青冷再生混合料的 配合比设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006] 步骤一、准备以下原材料：回收浙青路面材料、石屑、水泥和乳化浙青；
[0007] 步骤二、进行级配设计：按照公路浙青路面再生技术规范要求，对所要制备的乳化 浙青冷再生混合料的级配组成进行设计；
[0008] 步骤三、配制集料：将步骤一中所述回收浙青路面材料和石屑分别进行干燥处理， 然后将干燥处理后的回收浙青路面材料和石屑按照步骤二中所设计的级配组成进行配合， 得到集料；
[0009] 步骤四、确定水的最佳用量：在步骤一中所述水泥的添加量为步骤三中所述集料 质量的1. 5%，乳化浙青的添加量为集料质量的4%的条件下，以水的添加量为可变因素， 将集料、水泥、乳化浙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重型击实 试验，由此建立混合料的干密度与混合料中水的添加量的关系曲线，将曲线峰值所对应的 混合料中水的添加量确定为水的最佳用量；
[0010] 步骤五、进行施工和易性和早期强度验证：在水泥的添加量为集料质量的1. 5%， 乳化浙青的添加量为集料质量的4%，水的添加量为最佳用量的条件下，将集料、水泥、乳化 浙青和水混合均匀制成混合料，然后对所述混合料依次进行施工和易性试验、粘聚力试验 和芯样完整率试验，当试验结果均满足施工要求时，进入步骤六；否则，返回步骤二重新进 行级配设计；
[0011] 步骤六、确定乳化浙青的最佳用量：在水泥的添加量为集料质量的1. 5%，水的添 加量为最佳用量的条件下，以乳化浙青的添加量为可变因素，将集料、水泥、乳化浙青和水 混合均匀制成多组混合料，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浙青的添加量的关系曲线，将曲线峰值所对应的 混合料中乳化浙青的添加量确定为乳化浙青的最佳用量；
[0012] 步骤七、进行路用性能验证：在水泥的添加量为集料质量的1. 5%，水的添加量为 最佳用量，乳化浙青的添加量为最佳用量的条件下，将集料、水泥、乳化浙青和水混合均匀 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，当试验结果均符合施工 要求时，得到乳化浙青冷再生混合料的目标配合比；否则，返回步骤二重新进行级配设计。
[0013] 上述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤一中所 述乳化浙青的种类为两种以上时，预先对乳化浙青进行优选，具体方法为：对回收浙青路面 材料进行筛分，然后按照低温黏结性试验规范要求，测试每种乳化浙青与筛分后的回收浙 青路面材料的粘附性能，将粘附性能最佳的乳化浙青确定为优选乳化浙青。
[0014] 上述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤一中筛 分后的回收浙青路面材料的粒径为4. 75mm?9. 5mm。
[0015] 上述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤三中对 石屑进行干燥处理的具体过程为：将石屑置于温度为l〇〇°C?120°C的干燥箱中干燥至恒 重后自然冷却。
[0016] 上述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在于，步骤三中对 回收浙青路面材料进行干燥处理的具体过程为：将回收浙青路面材料置于温度为60°C? 80°C的干燥箱中干燥至恒重后自然冷却。
[0017] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0018] 1、本发明在乳化浙青冷再生混合料合成级配设计时，不应考虑水泥作为填料的作 用，而应把水泥当成一种提高早期强度的添加剂来看待。
[0019] 2、本发明首次提出通过测试乳化浙青与回收浙青路面材料的黏附性能，从中筛选 出黏附性能优良的乳化浙青。
[0020] 3、本发明创新性地提出采用施工和易性试验反映混合料摊铺时的工作性，采用粘 聚力试验反映完成摊铺后混合料中乳化浙青与集料之间粘聚力大小，采用芯样完整率试验 反映混合料摊铺碾压养生后强度形成状况，从而对混合料的施工和易性和早期强度作出有 效验证。
[0021] 4、本发明结合国内乳化浙青冷再生工程出现的问题，对混合料水稳定性和高温稳 定性提出了要求。
[0022] 5、本发明乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，充分考虑到工程实际，通过 筛选黏附性能优良的乳化浙青、进行施工和易性、粘聚力、芯样完整率试验，能够在配合比 设计过程中，有效提高乳化浙青冷再生混合料各项性能，在前期配合比设计阶段即可优选 出性能满足要求的方案，避免后期试验路铺筑出现施工和易性和芯样完整率不达标等情 况，大大降低试验路铺筑阶段出现各种路面病害的风险，利用回收浙青材料，有效地节约了 工程成本，提高了工程效率。
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本发明乳化浙青冷再生混合料的配合比设计工艺流程图。
[0025] 图2为本发明实施例1建立的混合料的干密度与混合料中水的添加量的关系曲 线。
[0026] 图3为本发明实施例1建立的混合料的干劈裂强度与混合料中乳化浙青的添加量 的关系曲线。
[0027] 图4为本发明实施例2建立的混合料的干密度与混合料中水的添加量的关系曲 线。
[0028] 图5为本发明实施例2经重新级配设计后所建立的混合料的干密度与混合料中水 的添加量的关系曲线。
[0029] 图6为本发明实施例2经重新级配设计后所建立的混合料的干劈裂强度与混合料 中乳化浙青的添加量的关系曲线。
[0030] 图7为本发明实施例2经再次重新级配设计后所建立的混合料的干密度与混合料 中水的添加量的关系曲线。
[0031] 图8为本发明实施例2经再次重新级配设计后所建立的混合料的干劈裂强度与混 合料中乳化浙青的添加量的关系曲线。
【具体实施方式】
[0032] 本发明所述低温黏结性试验、施工和易性试验、粘聚力试验、芯样完整率试验、马 歇尔击实试验、劈裂试验、冻融劈裂试验以及车辙试验均为本领域常规试验。其中低温黏 结性试验依据《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》（JTG E20-2011)中的T0660-2000 进行测试，粘聚力试验依据《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》（JTG E20-2011)中的 T0754-2011进行测试，马歇尔击实试验依据《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》（JTG E20-2011)中的T0702-2011进行测试，劈裂试验依据《公路工程浙青及浙青混合料试验规 程》（JTG E20-2011)中的T0716-2011进行测试，冻融劈裂试验依据《公路工程浙青及浙青 混合料试验规程》（JTG E20-2011)中的T0729-2000进行测试，车辙试验依据《公路工程浙 青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0719-2011进行测试，施工和易性试验可 依据申请号为201310269585. 2的专利"一种浙青混合料和易性指数测试仪及测试方法"进 行测试。芯样完整率试验参考"路面基层芯样完整性测试方法"进行测试，具体测试过程为： 成型IOcm厚的车辙板，将成型后的车辙板置于40°C鼓风烘箱中养生48h，养生结束后用钻 芯机进行取样，钻取直径为IOOmm的芯样。然后按下式计算芯样完整率：B = m〇/mX 100% ; 式中：B为芯样完整率（％) ;mQ为芯样风干后的质量（kg) ;m为实验室标准质量（kg)，通过 重型击实试验所得干密度与芯样标准体积的乘积计算得到。
[0033] 实施例1
[0034] 结合图1，本实施例乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法包括以下步骤：
[0035] 步骤一、准备以下原材料：回收浙青路面材料、石屑、水泥和乳化浙青；
[0036] 本实施例所采用的原材料为：回收浙青路面材料为陕西某条高速公路铣刨料， 石屑和水泥均符合《公路浙青路面施工技术规范》（JTG F40-2004)的要求，所准备的乳 化浙青为两种阳离子型乳化浙青，其各项技术均符合《公路浙青路面再生技术规范》（JTG F41-2008)的要求；
[0037] 由于本实施例乳化浙青的种类为两种，故预先对乳化浙青进行优选，具体方法为： 对回收浙青路面材料进行筛分，经筛分后的回收浙青路面材料的粒径为4. 75_?9. 5_， 然后按照低温黏结性试验规范要求，测试每种乳化浙青与筛分后的回收浙青路面材料的粘 附性能，确定粘附性能最佳的乳化浙青，即为优选乳化浙青；
[0038] 本实施例中，两种乳化浙青与筛分后的回收浙青路面材料的粘附性能测试结果见 表1 ;
[0039] 表1实施例1乳化浙青与回收浙青路面材料的黏附性能测试结果
[0040]
【权利要求】
1. 一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在于，该方法包括以下步 骤： 步骤一、准备以下原材料：回收浙青路面材料、石屑、水泥和乳化浙青； 步骤二、进行级配设计：按照公路浙青路面再生技术规范要求，对所要制备的乳化浙青 冷再生混合料的级配组成进行设计； 步骤三、配制集料：将步骤一中所述回收浙青路面材料和石屑分别进行干燥处理，然后 将干燥处理后的回收浙青路面材料和石屑按照步骤二中所设计的级配组成进行配合，得到 集料； 步骤四、确定水的最佳用量：在步骤一中所述水泥的添加量为步骤三中所述集料质量 的1. 5%，乳化浙青的添加量为集料质量的4%的条件下，以水的添加量为可变因素，将集 料、水泥、乳化浙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重型击实试 验，由此建立混合料的干密度与混合料中水的添加量的关系曲线，将曲线峰值所对应的混 合料中水的添加量确定为水的最佳用量； 步骤五、进行施工和易性和早期强度验证：在水泥的添加量为集料质量的1. 5%，乳化 浙青的添加量为集料质量的4%，水的添加量为最佳用量的条件下，将集料、水泥、乳化浙青 和水混合均匀制成混合料，然后对所述混合料依次进行施工和易性试验、粘聚力试验和芯 样完整率试验，当试验结果均满足施工要求时，进入步骤六；否则，返回步骤二重新进行级 配设计； 步骤六、确定乳化浙青的最佳用量：在水泥的添加量为集料质量的1. 5%，水的添加量 为最佳用量的条件下，以乳化浙青的添加量为可变因素，将集料、水泥、乳化浙青和水混合 均匀制成多组混合料，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浙青的添加量的关系曲线，将曲线峰值所对应的混合 料中乳化浙青的添加量确定为乳化浙青的最佳用量； 步骤七、进行路用性能验证：在水泥的添加量为集料质量的1. 5%，水的添加量为最佳 用量，乳化浙青的添加量为最佳用量的条件下，将集料、水泥、乳化浙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，当试验结果均符合施工要求 时，得到乳化浙青冷再生混合料的目标配合比；否则，返回步骤二重新进行级配设计。
2. 根据权利要求1所述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在 于，步骤一中所述乳化浙青的种类为两种以上时，预先对乳化浙青进行优选，具体方法为： 对回收浙青路面材料进行筛分，然后按照低温黏结性试验规范要求，测试每种乳化浙青与 筛分后的回收浙青路面材料的粘附性能，将粘附性能最佳的乳化浙青确定为优选乳化浙 青。
3. 根据权利要求2所述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在 于，步骤一中筛分后的回收浙青路面材料的粒径为4. 75mm?9. 5mm。
4. 根据权利要求1所述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在 于，步骤三中对石屑进行干燥处理的具体过程为：将石屑置于温度为100°C?120°C的干燥 箱中干燥至恒重后自然冷却。
5. 根据权利要求1所述的一种乳化浙青冷再生混合料的配合比设计方法，其特征在 于，步骤三中对回收浙青路面材料进行干燥处理的具体过程为：将回收浙青路面材料置于 温度为60°C?80°C的干燥箱中干燥至恒重后自然冷却。
【文档编号】C04B18/04GK104402316SQ201410609604
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月2日 优先权日:2014年11月2日
【发明者】刘红瑛, 郝培文, 徐金枝, 马永锋, 蒋鹤, 张航 申请人:长安大学