专利名称：选择用于高温就地回收方法的沥青混合物的设计方法
技术领域：
本发明涉及道路的重建和铺砌(pave)。更为具体地来说，本发明包括选择用 于高温就地回收方法(hot in-place recycling process)的浙青混合物(bituminous mixture)的设计方法。本发明还包括使用已选择的浙青混合物重新铺设表面(re-pave a surface)0
背景技术：
通常来说，在对道路进行修复的时候，首先将材料碾碎并清除。然后将浙青 (asphalt)运送到施工地点并摊铺在碾碎过的区域上。这样的方法有一个缺点，即浪费时 间，这是因为该方法需要两步操作。在第一步操作中，将道路碾碎，并将材料清除。然后，在 第二步操作中，将热混合浙青运送到该位置并摊铺在碾碎过的路面上。该方法的另一个缺 点是通常无法再次利用碾碎后的材料。近年来，已经在使用通过就地回收组成道路的浙青材料的方法来重新摊铺或修复 处于较好或较差条件下的道路。但是，这些方法缺乏全面地设计因此它们具有一致性的问 题，例如浙青材料成分(content)不一致。在很多时候无法提供所需要的性能。此外，许多 使用缺乏全面设计的常规就地回收方法建造的道路是不安全的，经常会导致剥落(ravel)、 地面深穴(pothole)、凹痕(rutting)、碎裂问题、以及裂缝(crack)。为了克服上述这些缺点，急需一种即使使用回收材料也可以提供较好道路性能的 方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温就地回收方法，该方法可以提供具有良好性能的铺 砌表面从而可以修复受压力的路面。根据本发明，上述以及其他目标是通过本发明的重建铺砌表面的方法来实现的。 该方法包括选择用于重建过程的浙青混合物以及利用所选择的浙青混合物通过高温就地 回收方法重新铺设表面。高温就地回收(HIR)包括原位加热铺砌表面，然后清除加热后的 表面并在将其再次应用到道路上和压实(compact)之前，与其他热浙青相混合。本发明的 选择方面包括向回收的铺砌表面的样品中添加浙青材料，并混合该样品和浙青材料从而形 成混合物，压实该混合物从而形成至少一种具有空气空隙(air void)的测试试样，其空气 空隙在铺砌表面的空气空隙的约3%之内，更优选在铺砌表面的空气空隙的2%之内，以及 最为优选在铺砌表面的空气空隙的之内，或者是压实该混合物使其密度在原始铺砌表 面的密度的约20%之内，更优选在原始铺砌表面的密度的约15%之内，以及最为优选在原 始铺砌表面的密度的约10%之内，以及测定样品的流变性能。基于已测试试样的流变性能 来对用于高温就地回收方法的浙青成分(包括浙青的数量和种类)进行选择。本发明的重 新铺设方面包括首先将铺砌表面碾碎并使得碾碎深度为约1. 5 8英寸，或优选深度为约 1. 5 6英寸，或更为优选深度为约1. 5 4英寸，或最为优选深度为约1. 5 3英寸；然后将已选择的浙青与碾碎的铺砌表面材料混合从而形成铺砌混合物；以及用该铺砌混合物 铺砌表面从而形成重新铺设的表面。本发明的其他方面，以及优点和附属于它们的新特征将会在后续的说明中进行阐 述，基于下述的实例，其中的一部分对于本领域技术人员而言是显而易见的，或者可以通过 实施本发明而习得。本发明的目的和优点将通过在权利要求书中具体指出的手段和组合来 认识和获得。
以下附图为说明书的一部分并应当与说明书结合理解图1为显示在实验室制备的碾碎后的高温就地回收(M-HIR)试样的间接拉伸测试 (IDT)结果的图。图2为显示实验室制备试样的汉堡车辙测试(Hamburg Wheel Test)结果的图。发明详述本发明包括重建铺砌表面(例如道路)的方法。本发明的一个方面包括选择用于 重新铺设铺砌表面的浙青混合物。本发明的另一个方面包括利用高温就地回收方法，使用 经选择的浙青混合物重新铺设铺砌表面。在本发明方法中，从将要进行重新铺设的表面上获取和回收铺路材料(pavement) 样品并使其形成聚集-尺寸的颗粒(aggregate-sized particle)。浙青混合物的选择过程 包括向回收的铺路材料中添加浙青材料。优选，至少在125下下将回收的铺路材料样品与 浙青材料混合，更为优选至少在150 °F下，最为优选至少在175下下。术语“浙青材料(bitumen) ”表示其构成成分广泛。浙青材料包括，但是不限于浙 青(asphalt)、稀释浙青以及乳液(emulsion)。在本发明方法中优选使用的浙青材料为浙 青乳液。将回收的铺路材料与浙青材料混合从而制造出可以作为实验室测试试样的浙青 混合物。优选，持续该混合步骤直到将混合物冷却到约175 225下。本发明设计过程中一个独特的方面在于使用的测试试样具有的空气空隙基本上 与现有的旧铺路材料的空气空隙相符，或者是测试试样的密度基本上与现有的旧铺路材料 的密度相符。可以通过下列步骤来实现上述内容测量需要重新铺设表面的空气空隙或者 测量需要重新铺设表面的密度。然后，利用回收的铺路材料和浙青混合物制造实验室测试 试样，并将其压实使得该样品的空气空隙在铺砌表面的空气空隙的约3%之内，更为优选 在铺砌表面的空气空隙的2%之内，以及最为优选在测定的旧铺路材料的空气空隙的
之内，或者压实该混合物使得其密度在原始铺砌表面的密度的约20%之内，更为优选在原 始铺砌表面的密度的约15%之内，以及最为优选在原始铺砌表面的密度的约10%之内。 因此，如果现有的铺路材料具有6. 5%的空气空隙，则优选的实施方式具有1 %以内或者 5. 5% 6. 5%的空气空隙。优选，将回收的铺路材料与不同浙青材料数量和组合物混合从而制造出可以作为 多种实验室测试试样的多种混合物。然后，压实每个试样使得其具有的空气空隙在铺砌路 面的空气空隙的约3%之内，更为优选在铺砌路面的空气空隙的2%之内，以及最为优选在 需要重新铺设的表面的现有空气空隙的之内，或者压实每个试样并使其密度在原始铺砌表面的密度的约20%之内，或者在原始铺砌表面的密度的约15%之内，以及最为优选在 原始铺砌表面的密度的约10%之内。对于本发明而言较为重要的是，已制造的实验室试样具有的空气空隙与将要重新 铺设的表面上的空气空隙基本上相同，或者其密度与将要重新铺设的表面的密度基本上相 同。通过使用上述试样，即其具有的空气空隙与将要重新铺设表面上的空气空隙基本相同 或者其密度与将要重新铺设的表面的密度基本相同，使用试样进行的测试结果较好的预测 了在场地(field)的行为。即，从而可以设计和选择用于重新铺设表面的更好的浙青混合 物。检测了试样的流变性能。流变性能可以包括抗湿性测试(moistureresistance testing)、流动和形变测试(flow and deformation testing)等。优选通过检测试样的强 度来测定流变性能。最为优选，强度测试为拉伸强度方法。该测试提供了粘结强度的指标。也可以利用拉伸强度比率来测定至少一个试样的抗湿性。该比率为已浸湿样品 的强度与干燥样品的强度之比。优选，常规地涉及下述洛特曼测试(Lottman Test)的 AASHT0/ASTM 方法。基于已测试试样的流变性能来选择用于高温就地回收方法的浙青材料成分，包括 浙青材料的数量(amount)和种类。优选，基于不同试样的强度来选择浙青材料成分和流变 性能。更为优选，基于不同试样的拉伸强度来选择浙青材料成分。优选，对一个或者多个试样的凹痕(rutting)也进行检测(test)。优选进行浙青 铺路材料分析仪(Asphalt Pavement Analyzer) (ΑΡΑ)的凹痕测试。该APA测试包括压实 150mm试样并且将其放置在具有加压橡胶管的装置上。使用滚轮将该管卷绕在试样上。进 行该凹痕测试可以用来验证试样的性能，该试样为基于样品的流变性能而限定了浙青材料 成分的试样。可以选择地或者除了基于流变性能进行选择之外，还可以基于试样的凹痕性 能来选择用于高温就地回收方法的浙青材料的数量。优选，对一个或者多个试样的抗裂性(crack resistance)也进行检测。优选，使用 间接拉伸测试来检测抗裂性。优选下述的间接拉伸测试的AASHTO方法。进行抗裂性测试 可以用来验证试样的性能，该试样是基于本品的流变性能而限定了浙青材料成分的试样。可以选择地或者除了基于流变性能进行选择之外，还可以基于试样的抗裂性来选 择用于高温就地回收方法的浙青材料的数量。本发明的重新铺设方面包括将加热后的铺砌表面碾碎，且碾碎深度为约1. 5 8 英寸，或优选深度为约1. 5 6英寸，或更为优选为约1. 5 4英寸，或最为优选深度为约 1. 5 3英寸，然后将已选择的浙青材料与碾碎的铺砌表面材料混合从而形成铺砌混合物， 以及用该铺砌混合物铺砌表面从而形成重新铺设的表面。优选，在碾碎步骤之前，将铺砌表面加热到高于约125 T，更为优选高于约150 T， 以及最为优选高于约175下。通过专门为上述目的而设计的热板(hot plate)原位对铺砌 表面进行加热。优选，碾碎铺砌表面并使研碎深度为至少约2英寸。在重新铺设表面完全冷却之前，压实重新铺设的表面。优选，在250 T以下的温度 条件下进行压实。更为优选，该温度为约175 225下。优选，在重新铺设表面之后，对重新铺设的表面的性质进行检测。将其流变性能与 已测试试样的流变性能进行比较。优选，重新铺设表面的拉伸强度为优选试样的拉伸强度
8的至少约80%。优选的场地测试(field test)为，将样品自由地加热(loose heat)、碾碎 并与材料混合，然后另外将其压实并随后检测压实的试样。优选，对重新铺设表面的密度也进行检测。将该重新铺设表面样品的密度与已测 试试样的密度进行比较。优选，样品的密度为优选试样的密度的至少约94%。优选，将重新铺设表面的密度与原始铺砌表面的密度进行比较。进一步，优选，将 重新铺设的表面压实，从而使得重新铺设的表面所具有的空气空隙在铺砌表面的空气空隙 的约3%之内，更为优选在铺砌表面的空气空隙的2%之内，以及最为优选在原始铺砌表面 的空气空隙的1 %之内，或者将重新铺设的表面压实，从而使得重新铺设的表面所具有的密 度在原始铺砌表面的密度的约20%之内，更为优选在原始铺砌表面的密度的约15%之内， 以及最为优选在原始铺砌表面的密度的约10%之内。本发明的另一个方面为通过上述方法建成的重新铺设的表面。优选，该重新铺设 的表面具有的厚度与在回收过程中碾碎的铺路材料的深度基本相同。这样可以使得道路保 持原有的高度。综上所述可以预见本发明可以很好的适用于实现在上文中所述的所有目标和任 务，同时还可以实现其他在本发明中显而易见以及固有的优点。在不脱离本发明范围之下本发明可以有多种可能的实施方式，因此应当理解在此 所阐述的所有内容均为列举性，而没有限定的含义。尽管在此显示并讨论了具体的实施方式，但当然可以对其进行多种修改，只要是 本发明在权利要求所限定的范围之内即可，并不局限于在此所描述的具体形态或者是对所 描述的部分和步骤进行重新排列。此外，应当理解特定特征和局部组合是具有实际意义的 并且可以不与其他特征以及局部组合同时使用。这是可以预期的并且是在权利要求的范围 之内的。
权利要求
选择用于利用高温就地回收方法重新铺设铺砌表面的沥青混合物的方法，该方法包括由所述铺砌表面提供颗粒尺寸已减小的铺路材料样品；向所述回收的铺路材料样品中添加沥青材料；将所述样品和所述沥青材料混合从而形成混合物；压实所述混合物从而形成至少一种测试试样，所述试样具有的空气空隙在所述铺砌表面的空气空隙的约3％之内；检测所述至少一种试样的流变性能；并且基于所述至少一种试样的所述流变性能来选择用于所述高温就地回收方法的沥青材料成分。
2.权利要求1所述的方法，其中在至少约125温度下提供所述回收的铺路材料样PΡΠ O
3.权利要求1所述的方法，其中在至少约150温度下提供所述回收的铺路材料样PΡΠ O
4.权利要求1所述的方法，其中在至少约175温度下提供所述回收的铺路材料样PΡΠ O
5.权利要求1所述的方法，其中利用拉伸强度方法检测所述流变性能。
6.权利要求5所述的方法，其中所述拉伸强度方法包括检测所述至少一种试样的抗湿 性以及计算拉伸强度比率。
7.权利要求1所述的方法，该方法还包含 检测所述至少一种试样的凹痕；以及基于所述至少一种试样的凹痕来选择用于所述高温就地回收方法的所述浙青材料的数量。
8.权利要求7所述的方法，该方法还包含 检测所述至少一种试样的抗裂性；以及基于所述至少一种试样的抗裂性来选择用于所述高温就地回收方法的所述浙青材料 的数量。
9.权利要求8所述的方法，其中所述抗裂性检测为间接拉伸测试。
10.权利要求1所述的方法，该方法还包含 检测所述至少一种试样的抗裂性；以及基于所述至少一种试样的抗裂性来选择用于所述高温就地回收方法的所述浙青材料 的数量。
11.权利要求10所述的方法，其中所述抗裂性检测为间接拉伸测试。
12.权利要求1所述的方法，其中所述至少一种测试试样在压实之后至少为约125下。
13.权利要求1所述的方法，其中所述至少一种测试试样在压实之后至少为约150下。
14.权利要求1所述的方法，其中所述至少一种测试试样在压实之后至少为约175下。
15.权利要求1所述的方法，其中压实所述混合物从而形成至少一种测试试样，所述试 样具有的空气空隙在所述铺砌表面的空气空隙的约2%之内。
16.权利要求1所述的方法，其中压实所述混合物从而形成至少一种测试试样，所述试样具有的空气空隙在所述铺砌表面的空气空隙的约之内。
17.使用高温就地回收方法重新铺设铺砌表面的方法，该方法包括 提供已回收的所述铺砌表面的样品；向所述回收的铺砌表面的样品中添加浙青材料； 将所述样品和所述浙青材料混合从而形成混合物；压实所述混合物从而形成至少一种测试试样，所述试样具有的空气空隙在所述铺砌表 面的空气空隙的约3%之内；检测所述至少一种试样的流变性能；基于所述至少一种试样的所述流变性能来选择用于高温就地回收方法的浙青材料的数量；碾碎所述铺砌表面至约1. 5 8英寸的深度；混合所述已选择的浙青与所述碾碎的铺砌表面从而形成铺砌混合物；以及， 使用所述铺砌混合物铺砌表面从而形成重新铺设的表面。
18.权利要求17所述的方法，其中压实所述混合物从而形成至少一种测试试样，所述 试样具有的空气空隙在所述铺砌表面的空气空隙的约2%之内。
19.权利要求17所述的方法，其中压实所述混合物从而形成至少一种测试试样，所述 试样具有的空气空隙在所述铺砌表面的空气空隙的约之内。
20.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至约1.5 6英寸的深度。
21.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至约1.5 4英寸的深度。
22.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至约1.5 3英寸的深度。
23.权利要求17所述的方法，其中在至少约125°F的温度下提供所述回收铺砌表面的 样品用于与所述浙青材料进行混合。
24.权利要求17所述的方法，其中在至少约150°F的温度下提供所述回收铺砌表面的 样品用于与所述浙青材料进行混合。
25.权利要求17所述的方法，其中在至少约175°F的温度下提供所述回收铺砌表面的 样品用于与所述浙青材料进行混合。
26.权利要求17所述的方法，其中所述混合步骤持续到将所述混合物冷却到约175 225 0F。
27.权利要求17所述的方法，该方法还包括 在所述碾碎步骤之前加热所述铺砌表面。
28.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至少至约1.5英寸的深度。
29.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至约1.5 8英寸的深度。
30.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至约1.5 6英寸的深度。
31.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至约1.5 4英寸的深度。
32.权利要求17所述的方法，其中碾碎所述铺砌表面至约1.5 3英寸的深度。
33.权利要求17所述的方法，其中利用拉伸强度方法检测所述流变性能。
34.权利要求33所述的方法，该方法还包括 检测所述重新铺设的表面的拉伸强度；以及将所述至少一种试样的拉伸强度与所述重新铺设的表面的拉伸强度进行比较，其中，所述重新铺设的表面的拉伸强度为所述试样拉伸强度的至少约80%。
35.权利要求17所述的方法，该方法还包括 检测至少一种试样的密度；检测所述重新铺设的表面的密度；以及将所述至少一种试样的密度与所述重新铺设的表面的密度进行比较，其中，所述重新 铺设的表面的密度为所述试样密度的至少约94%。
36.权利要求17所述的方法，该方法还包括压实所述重新铺设的表面，从而使所述重新铺设的表面具有的空气空隙，在所述碾碎 之前的铺砌表面的空气空隙的约3%之内。
37.权利要求17所述的方法，该方法还包括压实所述重新铺设的表面，从而使所述重新铺设的表面具有的空气空隙，在所述碾碎 之前的铺砌表面的空气空隙的约2%之内。
38.权利要求17所述的方法，该方法还包括压实所述重新铺设的表面，从而使所述重新铺设的表面具有的空气空隙，在所述碾碎 之前的铺砌表面的空气空隙的约之内。
39.权利要求17所述的使用高温就地回收方法重新铺设铺砌表面的方法，该方法还包括检测所述至少一种试样的凹痕；以及基于所述至少一种试样的凹痕来选择用于所述高温就地回收方法的所述浙青材料的数量。
40.权利要求17所述的使用高温就地回收方法重新铺设铺砌表面的方法，该方法还包括检测所述至少一种试样的抗裂性；以及基于所述至少一种试样的抗裂性来选择用于所述高温就地回收方法的所述浙青材料 的数量。
41.选择用于利用高温就地回收方法重新铺设铺砌表面的浙青混合物的方法，该方法 包括由所述铺砌表面提供颗粒大小已减小的铺路材料样品； 向所述回收的铺路材料样品中添加浙青材料； 将所述样品和所述浙青材料混合从而形成混合物；压实所述混合物从而使新铺砌的表面具有的密度在所述将要回收的原始铺砌表面的 密度的约20%之内；检测所述至少一种试样的流变性能；基于所述至少一种试样的所述流变性能来选择用于高温就地回收方法的浙青材料的含量。
42.权利要求41所述的方法，其中，压实所述混合物从而使新铺砌的表面具有的密度 在所述将要回收的原始铺砌表面的密度的约15%之内。
43.权利要求41所述的方法，其中，压实所述混合物从而使新铺砌的表面具有的密度 在所述将要回收的原始铺砌表面的密度的约10%之内。
44.权利要求41所述的方法，其中，在至少约125下的温度下提供所述回收铺路材料样品。
45.权利要求41所述的方法，其中，在至少约150下的温度下提供所述回收铺路材料样品。
46.权利要求41所述的方法，其中，在至少约175T的温度下提供所述回收铺路材料样品。
全文摘要
通过选择用于利用高温就地回收方法修补铺砌表面和重新铺设表面的沥青混合物重建道路的方法。选择过程包括下列步骤向回收的铺砌表面的样品中添加不同种类和数量的沥青材料从而形成混合物，压实混合物形成测试试样，并使得该试样具有的空气空隙在铺砌表面的空气空隙的约1～3％之内，或者使该试样的密度在铺砌表面的密度的约10～20％之内，以及该检测试样的流变性能，并优选通过拉伸强度方法来检测。基于已检测试样的流变性能选择沥青材料成分。通过以下步骤重新铺设表面将表面研碎到深度约1.5～8英寸，将已选择的沥青材料与碾碎的表面混合，以及用由此形成的该铺砌混合物铺砌表面。
文档编号C08L95/00GK101965381SQ200880103826
公开日2011年2月2日 申请日期2008年7月22日 优先权日2007年8月21日
发明者阿利斯·卡德尔马斯 申请人:公路科学有限责任公司