对冷拌冷铺改性乳化沥青混合料性能评价的方法
【专利摘要】本发明属道路铺面材料及其加工制备【技术领域】，具体涉及一种对冷拌冷铺改性乳化沥青混合料性能评价的方法。该方法包括对冷拌冷铺改性乳化沥青混合料的拌和成型，还包括对改性乳化沥青混合料强度的评价、改性乳化沥青混合料低温性能的评价和改性乳化沥青混合料稳定性能的评价。本发明涉及到的冷拌冷铺改性乳化沥青混合料是一种作为道路结构层的新型冷拌冷铺混合料，通过以上方法对新型冷拌冷铺沥青混合料的性能进行评价，可得出相应的试验指标；该套方法分别从不同路用性能角度对混合料性能进行评价，可以有效全面的评价混合料性能，并给出了各种指标要求建议值，是一套切实有效的冷拌冷铺混合料评价方法。
【专利说明】对冷拌冷铺改性乳化沥青混合料性能评价的方法
【技术领域】
[0001]本发明属道路铺面材料及其加工制备【技术领域】，具体涉及一种对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法。
【背景技术】
[0002]目前，冷拌冷铺浙青混合料主要分为两大类:一类是溶剂型冷铺浙青混合料，由于其多用于道路坑槽修补，因此也常被称作冷补料，它主要是采用各种有机溶剂来稀释粘稠浙青，需要加热浙青稀释，属于预拌式冷铺浙青混合料。另一类是乳剂型冷拌冷铺浙青混合料，其最常见的应用是稀浆混合料，其大多是普通乳化浙青，作为一种摊铺到原路面上形成的薄层，主要用于道路的预防性养护领域，起到改善和恢复路面表面功能的作用，而不作为道路的结构层。近年来，为适应高等级公路养护需要，出现了性能优良的改性乳化浙青及改性乳化浙青混合料。
[0003]申请号为200810084402.9的中国发明专利，公开了一种确定乳化浙青再生混合料配比的工作方法，包括进行乳化浙青冷再生混合料性能试验，其适用于道路的预防性养护领域，并不适用于对冷拌冷铺浙青混合料作为一种道路结构层的性能评价。
[0004]目前，冷拌冷铺浙青混合料作为一种道路结构层并不多见，对于其性能评价方法目前尚无研究，其方法与稀浆混合料完全不同，并不通过湿轮磨耗试验、负荷车轮试验、粘聚力试验等方法评价其性能。现有技术中需要一种结合新型冷拌冷铺混合料的特点，包括试件成型、养生、指标评价及指标要求的一整套评价方法，以促进冷拌冷铺浙青混合料作为道路结构层方面的发展。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一整套对新型冷拌冷铺浙青混合料性能评价的方法，所评价的性能具体包括:强度；低温性能；稳定性能。对新型冷拌冷铺浙青混合料性能评价首先需进行混合料的拌和与成型，然后在一定的条件下养生，最后进行以上三种性能指标的检测，并给出相应的指标建议值。
[0006]一种对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，包括对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的拌和，还包括:(一)对改性乳化浙青混合料强度的评价；(二)对改性乳化浙青混合料低温性能的评价；(三)对改性乳化浙青混合料稳定性能的评价。所述(一)、(二)、(三)并不分先后顺序。
[0007]上述任一方案中优选的是，所述拌和是人工搅拌。
[0008]上述任一方案中优选的是，(一)中所述对改性乳化浙青混合料强度的评价包括如下步骤:
(1)、将拌和后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料装入马歇尔试模中，用马歇尔自动击实仪进行锤击，制得成型试件；
(2)、按照步骤(I)制得成型试件的方法，分别制备A、B两组试件，每组3-5个试件；将A组试件横向置于室温下47-49h，B组试件置于温度为100-110°C的强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，养生后的试件取出后再立即两面锤击各25次，冷却至室温；分别将两组试件脱模后备用；
(3)、将A组试件置于25°C水浴中恒温30-40min后，立即取出测试其马歇尔稳定度、流值，计算混合料的密度，以该稳定度的值作为冷拌冷铺改性乳化浙青混合料初期强度的评定指标；将B试件置于60°C恒温水浴中30-40min，测试马歇尔稳定度和流值，计算混合料的密度，以该稳定度的值作为冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的最终强度评定指标。
[0009]上述任一方案中优选的是，步骤⑴中所述马歇尔试模尺寸为Φ 101.6mmX63.5mm，所述用马歇尔自动击实仪锤击是双面锤击各50次。
[0010]上述任一方案中优选的是，(二)中所述对改性乳化浙青混合料低温性能的评价是通过小梁弯曲试验来实现，具体包括如下步骤:
a、将拌和后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料装入长300mmX宽300mmX高50mm的试模中，按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》T0703-2011方法先在一个方向碾压2个往返，卸荷；调转方向后再碾压12个往返，至马歇尔标准密实度99% -101%为止；
b、将压实后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料试件放入强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，再立即放至轮碾成型试验机上复压7次，冷却至室温后脱模，再在强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，用切割机切出棱柱体试件备用；
C、按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》T0715-2011方法对棱柱体试件进行-1o°c试验温度的小梁弯曲试验，以小梁弯曲劲度模量作为评估冷拌冷铺改性乳化浙青混合料低温性能的技术指标。
[0011]上述任一方案中优选的是，步骤b中所述强制通风烘箱温度为100°C -110°C，所述棱柱体试件尺寸为250mmX宽30mmX高35mm。
[0012]上述任一方案中优选的是，(三)中所述对改性乳化浙青混合料稳定性能的评价是通过旋转压实方法制作试件并测定试件的维姆稳定度来实现，具体包括如下步骤:
(I )、将拌和后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料装入Φ100_的圆柱体试模中，按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》Τ0736-2011方法在加载垂直压力为582kPa-618kPa，在压实转速为29.5-30.5r/min、有效地内旋转角为1.14° -1.18°条件下，进行旋转压实，制得成型试件并脱模备用；
(II )、将脱模后的试件放置于100°C -110°C的强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，取出冷却至室温后再放入60°C强制通风烘箱中保温2h，测定其维姆稳定度，以维姆稳定度作为评估改性乳化浙青混合料稳定性能的技术指标。
[0013]上述任一方案中优选的是，步骤(I )中所述旋转压实为50次。
[0014]上述任一方案中优选的是，所述对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的拌和包括准确称取原材料和将原材料拌和的步骤。
[0015]上述任一方案中优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括级配碎石、水泥、水、添加剂、改性乳化浙青。
[0016]上述任一方案中优选的是，所述级配碎石包括粗集料、细集料、矿粉。
[0017]上述任一方案中优选的是，所述对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的拌和包括以下步骤:分别将粗集料、细集料、矿粉、水泥、添加剂，按照先后顺序倒入拌和容器中进行拌和18-22s,混合均勻，再加入水拌和至集料表面湿润，最后加入改性乳化浙青以50-70r/min的速度均匀拌和18-22s，密封保存备用。
[0018]上述任一方案中优选的是，所述改性乳化浙青为SBS改性乳化浙青。
[0019]上述任一方案中优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括如下重量份数的原材料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青5-15份，水泥0-5份，水0_7份，添加剂O?0.1 份。
[0020]上述任一方案中优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料由以下重量份数的原料组成:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青5-15份，水泥0-5份，水0_7份，添加剂O?0.1 份。
[0021]上述任一方案中优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青9-12份，水泥2-4份，水3_5份，添加剂
0.05-0.08 份。
[0022]上述任一方案中优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青10份，水泥3份，水4份，添加剂0.06份。
[0023]上述任一方案中优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青9份，水泥4份，水5份，添加剂0.07份。
[0024]上述任一方案中优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青10份，水泥0.8份，水3份，添加剂0.04份。
[0025]上述任一方案中优选的是，所述SBS改性乳化浙青包括以下重量份数的原料:SBS改性浙青50?65份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂0.5?2份，聚乙二醇类乳化剂0.2?0.8份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.5?1.5份，流变改性剂0.02?0.1份，增塑剂0.005?0.05份，水30?45份。
[0026]上述任一方案中优选的是，所述改性乳化浙青由以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青50?65份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂0.5?2份，聚乙二醇类乳化剂0.2?0.8份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.5?1.5份，流变改性剂0.02?0.1份，增塑剂0.005?0.05份，水30?45份。
[0027]上述任一方案中优选的是，所述改性乳化浙青包括以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青55?60份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂I?1.5份，聚乙二醇类乳化剂0.4?0.6份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.8?I份，流变改性剂0.05?0.08份，增塑剂0.01?0.04份，水35?40份。
[0028]上述任一方案中优选的是，所述改性乳化浙青包括以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青58份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂1.2份，聚乙二醇类乳化剂0.5份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.9份，流变改性剂0.06份，增塑剂0.02份，水38份。
[0029]上述任一方案中优选的是，所述改性乳化浙青包括以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青56份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂1.4份，聚乙二醇类乳化剂0.4份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂I份，流变改性剂0.07份，增塑剂0.03份，水36份。
[0030]上述任一方案中优选的是，所述SBS改性浙青的制备方法为:
(A)将基质浙青AH70加热后，逐渐加入2?5%高分子聚合物线型SBS改性剂，控制温度在175°C?180°C采用胶体磨研磨，随后再加入I?6%橡胶软化油；(B)控制温度在180°C~185°C搅拌2h，降低温度至170°C~175 °C后加入0.5~
2.0%。ZY稳定剂再搅拌1.5h。
[0031]上述任一方案中优选的是，步骤(A)中所述加热是加热到175~180°C，步骤(A)中所述聚合物线型SBS改性剂为热塑性丁苯橡胶YH-791。
[0032]上述任一方案中优选的是，所述流变改性剂为聚氨酯类，所述增塑剂为邻苯二甲
酸二丁酯。
[0033]上述任一方案中优选的是，所述SBS改性乳化浙青的制备方法，包括如下步骤:
(i )将SBS改性浙青加热备用；
(? )将增塑剂和流变改性剂分先后顺序加入20-35°C水中分散均匀，随后加入五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂、聚乙二醇类乳化剂和烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂和适量的水并搅拌均匀，调节温度，制得混合液；
(iii)向步骤(? )中加入适量的盐酸调节混合液的PH值，制得皂液备用；
(iv )启动乳化设备分先后顺序输入步骤(iii )的皂液和步骤(i )中加热的SBS改性浙青,经过胶体磨高速剪切并研磨后,形成褐色SBS改性乳化浙青；
上述任一方案中 优选的是，步骤(i )中SBS改性浙青加热至170-175°C，步骤(ii )中所述调节温度是把温度调节至55-65°C，步骤(iii )中所述皂液的PH值为1.5-3.0。
[0034]上述任一方案中优选的是，所述添加剂为脂肪族季胺盐类添加剂。
[0035]上述任一方案中优选的是，所述矿粉选用石灰石矿粉，所述的粗集料、细集料选用玄武岩、辉绿岩和/或石灰岩。
[0036]通过本发明的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，对新型冷拌冷铺浙青混合料的强度、低温性能和稳定性能三个方面进行性能评价，可得出相应的试验指标，本发明结合实际工程经验以及室内对不同配比混合料的测试结果，给出了相应指标要求的建议值，如表1所示。
[0037]表1冷拌冷铺改性乳化浙青混合料指标要求建议值
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本发明对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，是建立在一种新型冷拌冷铺混合料的基础上而提出的，包括试件成型、养生、指标评价及指标要求一整套评价方法，其评价的性能包括强度、低温性能和稳定性能等三个方面。该套方法分别从不同路用性能角度对混合料性能进行评价，可以有效全面的评价混合料性能，并给出了各种指标要求建议值，是一套切实有效的冷拌冷铺混合料评价方法；该方法有效的拓展了乳化浙青的应用领域，对于冷拌冷铺混合料在路面结构层中的应用具有重要的推动作用；该方法针对性强，简便可行，区分度高，弥补了该领域里评价方法的空白。【具体实施方式】
[0038]为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例对本发明作更为详细的描述，实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本发明的基础上作出的非实质性修改，都应属于本发明保护的范围。
[0039]实施例1
本实施例的概况是:内蒙古某新建重载高速公路工程，水泥混凝土路面面层与水泥稳定碎石基层之间采用冷拌冷铺浙青混合料防水联结层，双向五车道(重载方向3车道，轻载方向2车道)，设计时速120公里/小时。
[0040]采用冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价方法对该冷拌冷铺浙青混合料进行性能评价，包括对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的拌和，还包括对改性乳化浙青混合料强度的评价、对改性乳化浙青混合料低温性能的评价和对改性乳化浙青混合料稳定性能的评价。
[0041 ] 本实施例中，对改性乳化浙青混合料强度的评价包括如下步骤:
(1)按照表2确定的原材料用量重量比例，分别准确称量粗集料660g、细集料385g、矿粉55g、水泥8.8g、水33g、添加剂0.44g、改性乳化浙青IlOg ;拌和采用人工搅拌方法，首先分别将将粗集料、细集料、矿粉、水泥、添加剂按先后顺序倒入拌合容器中拌合20s保证混合均匀，再加入称量后的水拌和至集料表面湿润，最后加入改性乳化浙青以60r/min的速度均匀拌和20s密封保存备用；
(2)按照
【发明内容】
中对 冷拌冷铺浙青混合料强度性能的评价方法，初试称量1250g混合料，将拌和后的混合料装入马歇尔试模中，用马歇尔自动击实仪进行锤击，制得成型试件；
(3)按照上述制得成型试件的方法，分别制备A、B两组试件，每组4个试件；将A组试件横向置于室温下48h，B组试件置于温度为105°C的强制通风烘箱中养生24h，养生后的试件取出后再立即两面锤击各25次，冷却至室温；分别将两组试件脱模后备用；
(4)将A组试件置于25°C水浴中恒温35min后，立即取出测试其马歇尔稳定度、流值，计算混合料的密度，以该稳定度的值作为冷拌冷铺改性乳化浙青混合料初期强度的评定指标；将B试件置于60°C恒温水浴中35min，测试马歇尔稳定度和流值，计算混合料的密度，以该稳定度的值作为冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的最终强度评定指标，记录数据于表3。
[0042]本实施例中，步骤(1)中所述马歇尔试模尺寸为Φ 101.6mmX63.5mm,所述用马歇尔自动击实仪锤击是双面锤击各50次。
[0043]表2各种材料组成配比____
【权利要求】
1.一种对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，包括对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的拌和，其特征在于，还包括:(一)对改性乳化浙青混合料强度的评价；(二)对改性乳化浙青混合料低温性能的评价；(三)对改性乳化浙青混合料稳定性能的评价。
2.如权利要求1所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，所述拌和是人工搅拌。
3.如权利要求1所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，(一)中所述对改性乳化浙青混合料强度的评价包括如下步骤: (1)、将拌和后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料装入马歇尔试模中，用马歇尔自动击实仪进行锤击，制得成型试件； (2)、按照步骤(1)制得成型试件的方法，分别制备A、B两组试件，每组3-5个试件；将A组试件横向置于室温下47-49h，B组试件置于温度为100-110°C的强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，养生后的试件取出后再立即两面锤击各25次，冷却至室温；分别将两组试件脱模后备用； (3)、将A组试件置于2 5°C水浴中恒温30-40min后，立即取出测试其马歇尔稳定度、流值，计算混合料的密度，以该稳定度的值作为冷拌冷铺改性乳化浙青混合料初期强度的评定指标；将B试件置于60°C恒温水浴中30-40min，测试马歇尔稳定度和流值，计算混合料的密度，以该稳定度的值作为冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的最终强度评定指标。
4.如权利要求3所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，步骤(1)中所述马歇尔试模尺寸为Φ101.6mmX63.5mm,所述用马歇尔自动击实仪锤击是双面锤击各50次。
5.如权利要求1所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，(二)中所述对改性乳化浙青混合料低温性能的评价是通过小梁弯曲试验来实现，具体包括如下步骤: a、将拌和后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料装入长300mmX宽300mmX高50mm的试模中，按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》T0703-2011方法先在一个方向碾压2个往返，卸荷；调转方向后再碾压12个往返，至马歇尔标准密实度99%-101%为止； b、将压实后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料试件放入强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，再立即放至轮碾成型试验机上复压7次，冷却至室温后脱模，再在强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，用切割机切出棱柱体试件备用； C、按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》T0715-2011方法对棱柱体试件进行-1o°c试验温度的小梁弯曲试验，以小梁弯曲劲度模量作为评估冷拌冷铺改性乳化浙青混合料低温性能的技术指标。
6.如权利要求5所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，步骤b中所述强制通风烘箱温度为100°C -110°C，所述棱柱体试件尺寸为250mmX宽30mm X 高 35mm。
7.如权利要求1所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，(三)中所述对改性乳化浙青混合料稳定性能的评价是通过旋转压实方法制作试件并测定试件的维姆稳定度来实现，具体包括如下步骤: (I )、将拌和后的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料装入Φ100_的圆柱体试模中，按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》T0736-2011方法在加载垂直压力为582kPa-618kPa，在压实转速为29.5-30.5 r/min、有效地内旋转角为1.14° -1.18°条件下，进行旋转压实，制得成型试件并脱模备用； (II )、将脱模后的试件放置于100°C -110°C的强制通风烘箱中养生23.5-24.5h，取出冷却至室温后再放入60°C强制通风烘箱中保温2h，测定其维姆稳定度，以维姆稳定度作为评估改性乳化浙青混合料稳定性能的技术指标。
8.如权利要求7所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，步骤(I )中所述旋转压实为50次。
9.如权利要求1所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，所述对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的拌和包括准确称取原材料和将原材料拌和的步骤。
10.如权利要求1所述的对冷拌冷铺改性乳化浙青混合料性能评价的方法，其特征在于，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括级配碎石、水泥、水、添加剂、改性乳化浙青。
【文档编号】G01N33/42GK104034866SQ201410305087
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】徐世法, 索智, 王晓晓, 许鹰, 陈绍坤 申请人:北京建筑大学