专利名称：一种沥青路面施工机械试验用的代用料及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及沥青路面施工机械试验用的代用料及其生产工艺，特别是涉及沥青混合料搅拌设备的搅拌器、转运车中的螺旋搅料器、摊铺机的螺旋布料器等热态沥青混合料接触的工作装置试验代用料及生产工艺。
背景技术：
由于沥青路面存在着诸多优点，因而获得越来越广泛的应用，是高等级公路路面结构的发展方向。但是，现行沥青路面施工设备性能以及施工工艺还不够完善以致已竣工的沥青路面道路还存在返工、道路寿命达不到设计要求、以及过早出现渗水、翻浆、拥包、车辙、开裂、局部坑洞等病害；导致沥青路面维护工程量大，维护费用高。所以提高路面质量、延长沥青混合料路面使用寿命是一个迫切的课题。要提高沥青路面的施工质量以达到更高的使用性能要求，应从影响路面质量的各环节着手，采取相应措施，其中沥青路面施工机械的作业性能好坏影响重大，对路面施工机械工作装置进行研发改进是一条行之有效的途径。通过对路面施工机械工作装置进行试验研究，获取工作装置的最佳参数组合，改善沥青混合料离析问题，提高沥青混合拌和均匀性，使热拌沥青混合料中粗骨料和细骨料分配均匀并且符合设计规范，提高路面质量，延长沥青混合料路面使用寿命，大大地减少道路维护费用，将带来巨大的经济效益和社会效益。
权威部门统计表明，采用转运车进行摊铺施工的沥青路面可使长期维修费用节省95％、沥青路面寿命延长40％，同时大大提高道路的使用率，由此而创造巨大的经济和社会效益！由此可见，仅就对沥青转运车这一机械产品的研发就可产生如此可观的经济社会效益。因此，开展对路面施工机械的研发工作，来指导国产工程机械的研究方向和生产设计，是我国筑路机械行业发展的当务之急。
目前进行路面施工机械工作装置试验时只能用热态沥青混合料或干料代用料(即集料)，但它们都存在各自致命的不足。
在进行路面施工机械工作装置试验时，若使用热态沥青混合料进行试验，则存在以下几点不足之处(1)热态沥青混合料不可循环利用，试验的重复性受到极大的限制。另外，热态沥青混合料做完一次实验后，由于温度下降而变为固态，无法再用于第二次实验中，造成大量沥青混合料的浪费，同时大大增加了试验的实际工作量(试验完毕后需处理大量的固态沥青混合料)。
(2)温度控制困难。由于沥青混合料各项性能与温度息息相关，实验过程要求温度维持恒定，给具体试验操作带来不便，延缓试验进程。
(3)试验场地受到限制。由于热态沥青混合料的不可循环利用和混合料温度的要求，所以试验时需要大量的热态沥青混合料，试验场地只能局限于沥青搅拌站附近。
在进行路面施工机械工作装置试验时，若使用干料代替热态沥青混合料进行试验，虽然较好地解决了热态沥青混合料所遇到的试验重复性及温度的难题，但它将面临如下问题(1)试验结果偏差较大。干料的流动性无法完全真实地反映热态沥青混合料的流动性，试验结果与真实结果存在较大的偏差。
(2)由于干料的流动性远不比及热态沥青混合料的流动性，试验过程中容易出现“卡死”现象。
(3)矿粉损失严重，且污染环境。用干料进行试验时矿粉飞扬，造成试验环境污染严重。
综上所述，在进行路面施工机械工作装置试验时，不管是热态沥青混合料，还是干料代用料，都存在着各自致命的问题。所以研制一种即能完全真实地类同于热态沥青混合料又能克服其致命问题的试验代用料，是一项非常迫切的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种沥青路面施工机械试验用的代用料及其生产工艺，所述代用料在常温下其流动性完全真实地类同于热态沥青混合料，即在沥青路面施工机械工作装置中的流动情况完全真实地类同于热态沥青混合料在其中的流动情况，试验结果可真实地反映用热态沥青混合料进行试验时的结果；同时该代用料又可以重复使用，无需考虑温度控制问题，试验场地不受局限；试验过程中不会出现“卡死”现象，矿粉损失少，对试验环境污染小；且成本低，容易清洗。
本发明的技术解决方案之一是，所述沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺为a.用料矿石集料采用与符合标准的沥青混合料所用矿料级配相同的矿料级配；润滑油采用在规定的阶段温度条件下与符合标准的相应标号沥青粘度值相同或不低于该值5％的机械润滑油；b.制料按油石质量比为2.5％～3.5％将上述润滑油和矿石集料混合均匀，成为润滑油混合料；c.在15℃～35℃条件下，对所述润滑油混合料进行准坍落度试验，并通过调整石油比，使坍落度值达到实际沥青混合料的目标坍落度值，此时的物料即为所述代用料。
在所述c项的油石比调整中，还可加入能使所述润滑油混合料的坍落度值达到目标坍落度值的增粘剂。
本发明的技术解决方案之二是，所述沥青路面施工机械试验用的代用料由与符合标准的沥青混合料所用矿料级配相同矿料和润滑油按油石质量比为2.5％～3.5％的比例均匀混合而成，所述润滑油为在规定的阶段温度条件下与符合标准的相应标号沥青粘度值相同或不低于该粘度值5％的机械润滑油。还可在物料(混合料)中加入增粘剂。
以下对本发明做出进一步说明。
本发明的技术方案中所述“符合标准的沥青混合料所用矿料级配”是指符合国家标准GBJ-92-86或交通部标准公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)的规定，即本发明所述矿料级配是指在该二个标准规定范围内的级配。例如GBJ-92-86中规定的沥青混凝土混合料的矿料级配类型LH-35、LH-30、LH-25、LH-20、LH-15、LH-10、LH-5等；GBJ-92-86中规定的沥青碎石混合料的矿料级配类型LS-35、LS-30、LS-25、LS-20、LS-15、LS-10、等；交通部标准公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)针对圆孔筛而规定的LH-40I、LH-40II、LH-35I、LH-35II、LH-30I、LH-30II、LH-25I、LH-25II、LH-20I、LH-20II、LH-15I、LH-15II、LH-10I、LH-10II、LH-5I、LS-50、LS-40、LS-35、LS-30、LS-25、LS-20、LS-15、LS-10、LK-15A、LK-15B、LK-20等；交通部标准公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)针对方孔筛而规定的AC-30I、AC-30II、AC-20I、AC-20II、AC-16I、AC-16II、AC-13I、AC-13II、AC-10I、AC-10II、AC-5I、AM-40、AM-30、AM-25、AM-20、AM-16、AM-16、AM-13、AM-10、AK-13A、AK-13B、AK-16等等。
本发明所述“符合标准的相应标号沥青”中的标准(即沥青标号标准)是指国家标准GBJ-92-86及国家交通部标准公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)；即所述沥青标号从符合这些标准规定的技术要求的标号中选取，也可从其它一些国家的标准中选取。例如，选用我国重交通量石油沥青的技术要求(GBJ-92-86)中规定的AH-160、AH-120、AH-90、AH-70和AH-50等，中轻交通量道路石油沥青的技术要求(JTJ032-94)中规定的A-200、A-180、A-140、A-100甲、A-100乙、A-60甲和A-60乙等；美国路面建筑用针入度级粘稠沥青标准(ANST/ASTM D946-74)中规定的45～50、60～70、85～100、120～150、200～300等；联邦德国道路石油沥青技术标准(DIN 1995-1980)中规定的B300、B200、B80、B65、B45、B25、B15等；英国粘稠道路沥青技术标准(BS 3690-1970)中规定的15pen、25pen、35pen、70pen、100pen、200pen、300pen、500pen等；法国粘稠沥青技术标准(NF T65-001-1979)中规定的180/220、80/100、60/70、40/50、20/30等等。
本发明所述“规定的阶段温度”是指热沥青混合料温度按照交通部标准公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)规定的沥青混合料各阶段温度控制(见表1)进行取值。例如，若进行AH-70沥青混合料搅拌设备的搅拌器研发试验，则从温度范围150℃～170℃中取值；若进行AH-70沥青混合料转运车中的螺旋搅料器研发试验，则取从温度范围130℃～165℃中取值；若进行沥青混凝土摊铺机中的螺旋布料器研发试验，则取从温度范围120℃～150℃中取值。
表1 热拌沥青混合料的各阶段温度控制(单位℃)
注施工温度与沥青品种及标号有关，较稠的沥青使用靠近高限，较稀的沥青可靠近低限；本发明所述润滑油包括中负荷工业齿轮油(符合GB 5903-86)、QB汽油机润滑油(符合GB 485-84)、CA柴油机油(符合GB5323-85)、普通车辆齿轮油(符合ZBE 34006-87)、工业齿轮油(符合SY 1172-80)、导轨油(符合SY1228-82)。
本发明所述增粘剂包括符合标准SH0389-92的增粘剂T601聚乙烯基正丁基醚、T602聚甲基丙烯酸酯、T603聚异丁烯、T603A聚异丁烯、T603B聚异丁烯、T603C聚异丁烯、T603D聚异丁烯、T611乙丙共聚物、T612乙丙共聚物(6.5％浓度)、T612A乙丙共聚物(8.5％浓度)、T613乙丙共聚物(11.5％浓度)、T614乙丙共聚物(13.5％浓度)、T631聚丙烯酸酯。
本发明所述准坍落度试验和坍落度试验按照国家标准GBJ80-85的规范进行。
本发明经过深入理论分析确定初步技术方案，寻找出在常温下可替代热态沥青混合料的材料，并进行反复的真实模拟路面施工机械工作装置的优化试验，得以实现本发明。本发明依据材料流变学原理，确定热态沥青的最佳代替材料为机械润滑油，并适当时采用增粘剂；依据沥青混合料的流动性指标，确定最佳热态沥青混合料代用料。
由以上可知，本发明为一种沥青路面施工机械试验用的代用料及其生产工艺，该工艺生产的代用料在常温下其流动性完全真实地类同于热态沥青混合料，即在沥青路面施工机械工作装置中的流动情况完全真实地类同于热态沥青混合料在其中的流动情况，试验结果可真实地反映用热态沥青混合料进行试验时的结果；同时该代用料又可以重复使用，无需考虑温度控制问题，试验场地不受局限；试验过程中不会出现“卡死”现象，矿粉损失少，对试验环境污染小；且成本低，容易清洗。本发明代用料的应用可大大地加快沥青路面施工机械工作装置试验进程，尽早获得沥青路面施工机械工作装置的最佳结构参数组合，缩短沥青路面施工机械的产品更新换代周期，使得沥青混合料离析问题获得尽早地改善或解决，从而使许多沥青路面病害尽早地减少或消除，大大地减少了道路维护费用，将带来巨大的经济效益和社会效益。
具体实施例方式
实施例1制备135℃沥青混合料(沥青标号为东海牌AH-70，矿料级配为AC-20I)的常温(25℃)试验代用料。
从相关标准得到东海牌AH-70沥青在135℃下的粘度值为0.44Pa·s。故把0.44Pa·s作为目标粘度值。
通过对135℃热沥青混合料做准坍落度实验，获得目标坍落度值为189mm。
依照目标粘度值0.44Pa·s，选定一种25℃时粘度与之最为接近的润滑油，即从GB 5903-1995中选定代号为N220(即ISO粘度等级为220)的中负荷工业闭式齿轮油(即L-CKC220)。实际上选定的润滑油只要是粘度略小于0.44Pa·s的所有润滑油皆可。
把润滑油L-CKC220与级配为AC-20I的矿料按油石比为3％搅拌均匀，构成润滑油混合料。
往润滑油混合料中添加占润滑油质量1％的粘度指数改进剂(增粘剂)T602聚甲基丙烯酸酯依照目标坍落度值189mm，在25℃气温下通过调整油石比对润滑油混合料进行多次准坍落度实验，直到实验结果的坍落度值达到目标坍落度值189mm为止，此时的油石比(1∶18)即为最终代用料的油石比。
由此获得的135℃东海牌AH-70沥青混合料(AC-20I)的一种常温(25℃)试验代用料为T602聚甲基丙烯酸酯+L-CKC220+矿料(AC-20I)，它们的质量比为1∶100∶1800。
实施例2准坍落度实验。
1、目的及使用范围1)测定混合料的坍落度，用以评定混合料的施工和易性。必要是，也可用于评定混合料和易性随拌和物停置时间的变化。
2)适用于骨料最大粒径不超过40mm，坍落度10mm～230mm的塑性和流动性混合料。
2、仪器设备1)坍落度筒用2mm～3mm厚的铁皮制成，筒内壁必须光滑；2)300mm钢尺2把、40mm孔径筛、装料漏斗、镘刀、小铁铲、温度计等。
3、实验步骤1)将混合料拌制均匀。若骨料粒径超过40mm，应采用湿筛法剔除，亦可用人工剔除。
2)将坍落度筒冲洗干净并保持湿润，放在测量用的钢板上，双脚踏紧踏板。
3)将混合料用小铁铲通过装料漏斗装入筒内，待装入的混合料略高于筒口时，取下装料漏斗，用镘刀将混合料沿筒口抹平，并清除筒外周围的混合料。
4)将坍落度筒徐徐竖直提起，轻放于试样旁边。当试样不再继续坍落时，用钢尺量出试样顶部中心点与坍落度桶高度之差，即为坍落度值，准至1mm。
5)整个准坍落度实验应连续进行，并应在2分钟至3分钟内完成。
6)若混合料试样发生一边坍陷或剪切，则该次实验作废，应取另一部分试样重作实验。
权利要求
1.一种沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，该工艺为a.用料矿石集料采用与符合标准的沥青混合料所用矿料级配相同的矿料级配；润滑油采用在规定的阶段温度条件下与符合标准的相应标号沥青粘度值相同或不低于该值5％的机械润滑油；b.制料按油石质量比为2.5％～3.5％将上述润滑油和矿石集料混合均匀，成为润滑油混合料；c.在15℃～35℃条件下，对所述润滑油混合料进行准坍落度实验，并通过调整石油比，使坍落度值达到实际沥青混合料的目标坍落度值，此时的物料即为所述代用料。
2.根据权利要求1所述的沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，在所述c项的油石比调整中，加入能使所述润滑油混合料的坍落度值达到目标坍落度值的增粘剂。
3.根据权利要求1所述的沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，所用矿料级配标准为国家标准GBJ-92-86或交通部标准公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)。
4.根据权利要求1所述的沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，所用沥青标号标准为国家标准GBJ-92-86及国家交通部标准公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)。
5.根据权利要求1所述的沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，所述规定的阶段温度是指国家交通部标准JTJ032-94规定的阶段温度。
6.根据权利要求1所述的沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，所述机械润滑油包括中负荷工业齿轮油(符合GB 5903-86)、QB汽油机润滑油(符合GB 485-84)、CA柴油机油(符合GB 5323-85)、普通车辆齿轮油(符合ZBE 34006-87)、工业齿轮油(符合SY 1172-80)、导轨油(符合SY1228-82)。
7.根据权利要求2所述的沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，所述增粘剂包括符合标准SH0389-92的增粘剂T601聚乙烯基正丁基醚、T602聚甲基丙烯酸酯、T603聚异丁烯、T603A聚异丁烯、T603B聚异丁烯、T603C聚异丁烯、T603D聚异丁烯、T611乙丙共聚物、T612乙丙共聚物(6.5％浓度)、T612A乙丙共聚物(8.5％浓度)、T613乙丙共聚物(11.5％浓度)、T614乙丙共聚物(13.5％浓度)、T631聚丙烯酸酯。
8.根据权利要求1所述的沥青路面施工机械试验用的代用料生产工艺，其特征是，所述准坍落度试验和坍落度试验按照国家标准GBJ80-85的规范进行。
9.一种沥青路面施工机械试验用的代用料，其特征是，该代用料由与符合标准的沥青混合料所用矿料级配相同矿料和润滑油按油石质量比为2.5％～3.5％的比例均匀混合而成，所述润滑油为在规定的阶段温度条件下与符合标准的相应标号沥青粘度值相同或不低于该粘度值5％的机械润滑油。
10.根据权利要求1所述的沥青路面施工机械试验用的代用料，其特征是，在物料中加入增粘剂。
全文摘要
一种用于沥青路面施工机械试验的代用料及生产工艺，该工艺是，矿石集料采用与符合标准的沥青混合料所用矿料级配相同的矿料级配；采用在规定的阶段温度条件下与符合标准的相应标号沥青粘度值相同或不低于该值5％的机械润滑油；按油石质量比为2.5％～3.5％将上述润滑油和矿石集料混合均匀，成为润滑油混合料；在15℃～35℃条件下，对所述润滑油混合料进行准坍落度实验，并通过调整石油比，使坍落度值达到实际沥青混合料的目标坍落度值，即为所述代用料。本发明的代用料常温下可真实模拟热沥青混合料的流动性，且可重复使用，无需考虑温度控制问题，试验场地不受局限；不会出现“卡死”现象，矿粉损失少，对试验环境污染小；且成本低，容易清洗。
文档编号E01C7/08GK1563585SQ20041002306
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月2日 优先权日2004年4月2日
发明者李自光, 游张平, 何志勇, 李万莉, 朱福民, 颜荣庆, 周小峰 申请人:长沙理工大学