本發(fā)明屬于道路工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于內(nèi)摩擦角的乳化瀝青冷再生混合料制備方法。
背景技術(shù)：
乳化瀝青冷再生是瀝青類道路材料冷再生方面常用的技術(shù)之一，其能夠充分發(fā)揮舊路面材料的剩余價(jià)值，符合低碳環(huán)保的大潮流。目前廣泛使用的乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)方法是基于干濕劈裂強(qiáng)度指標(biāo)的設(shè)計(jì)方法，其充分考慮了乳化瀝青混合料的抗彎拉性能，但此方法也有其局限性：未充分考慮乳化瀝青混合料的抗剪切性能，而隨著交通量的不斷增加，以及乳化瀝青冷再生混合料層位的不斷上提，剪切應(yīng)變不斷積累造成的永久變形正是目前乳化瀝青冷再生混合料使用過(guò)程中最為主要的破壞形式之一。因此，現(xiàn)存設(shè)計(jì)方法的局限性導(dǎo)致其不能完全保證乳化瀝青混合料的服務(wù)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了在設(shè)計(jì)中考慮乳化瀝青混合料抗拉性能的同時(shí)，更好地考慮混合料的抗剪切性能，發(fā)明了基于內(nèi)摩擦角的乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)方法。該方法以乳化瀝青混合料內(nèi)摩擦角為主要指標(biāo)，反映混合料的抗剪切性能，同時(shí)兼顧了混合料抗彎拉性能，其能夠更好地保證設(shè)計(jì)出的乳化瀝青混合料在使用過(guò)程中的服務(wù)性能。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種基于內(nèi)摩擦角的乳化瀝青冷再生混合料制備方法，包括如下步驟：
(a)回收分析銑刨料后，調(diào)整級(jí)配至滿足規(guī)定級(jí)配范圍
首先獲取原瀝青路面銑刨材料，該材料主要包括廢舊瀝青、粗砂和細(xì)砂，將材料進(jìn)行烘干至恒重，再通過(guò)抽提和篩分實(shí)驗(yàn)對(duì)回收的材料進(jìn)行級(jí)配分析，將分析結(jié)果與《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中5.4.2乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)級(jí)配范圍對(duì)比，調(diào)整級(jí)配至滿足要求；
(b)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)確定最佳含水率
基于步驟(a)調(diào)整得到的最佳級(jí)配，在得到的最佳級(jí)配中加入乳化瀝青，乳化瀝青用量為原料烘干重量的4％，加入外摻水以調(diào)整含水率為1％、2％、3％、4％、5％、6％和7％，分別制作試件，對(duì)各試件分別進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定最大干密度對(duì)應(yīng)的含水率，該含水率為最佳含水率；
(c)選取乳化瀝青最佳用量
基于步驟(a)調(diào)整得到的最佳級(jí)配，且在步驟(b)得出的最佳含水率下進(jìn)行擊實(shí)成型三軸壓縮試驗(yàn)試件，試件瀝青用量分別選擇2％、3％、4％、5％，且成型試件時(shí)需采用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的馬歇爾擊實(shí)儀，以成型尺寸適合三軸試驗(yàn)的試件；
對(duì)擊實(shí)后的試件進(jìn)行養(yǎng)生，在養(yǎng)生后進(jìn)行固結(jié)排水三軸壓縮試驗(yàn)，分別得出不同瀝青用量下的試件內(nèi)摩擦角，并繪制瀝青用量-內(nèi)摩擦角曲線，確定內(nèi)摩擦角最大的瀝青用量作為最佳瀝青用量；
(d)在步驟(b)得到的最佳含水率與步驟(c)得到的最佳瀝青用量的基礎(chǔ)上成型試件，測(cè)定干濕劈裂強(qiáng)度是否滿足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中5.4.3乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)技術(shù)要求，若不滿足則重新選擇不同級(jí)配設(shè)計(jì)，重復(fù)該方法的設(shè)計(jì)步驟，直至滿足要求；
(e)將最佳級(jí)配、最佳含水率與最佳乳化瀝青用量組合形成最終的乳化瀝青混合料設(shè)計(jì)方案，對(duì)最終的乳化瀝青混合料進(jìn)行混合料性能檢測(cè)，完成混合料最終配合比設(shè)計(jì)。
進(jìn)一步的，所述步驟(b)中對(duì)各試件分別進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定最大干密度對(duì)應(yīng)的含水率，具體為：按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》jtge40-2007中t0131-2007的方法，將試件放在25℃烘箱中悶料24h后，通過(guò)重型擊實(shí)方法分層擊實(shí)，得到不同含水率下的濕密度，計(jì)算得到干密度，繪制干密度—含水率曲線，曲線峰值時(shí)所對(duì)應(yīng)的含水率即為最佳含水率。
進(jìn)一步的，所述步驟(c)中的擊實(shí)方法和養(yǎng)生條件具體為：將成型后的試件雙面擊實(shí)50次，不脫模側(cè)放于60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40h，將在鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生過(guò)的試件從烘箱中取出后，立即運(yùn)用馬歇爾擊實(shí)儀進(jìn)行馬歇爾雙面擊實(shí)25次，冷卻后將試件浸于20℃水中養(yǎng)生24h。
進(jìn)一步的，所述步驟(d)中測(cè)定干濕劈裂強(qiáng)度，具體為：在步驟(b)的最佳含水率與步驟(c)中的最佳瀝青用量下成型試件，將試件雙面擊實(shí)50次，不脫模側(cè)放于60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40h，將試件從烘箱中取出后，立即馬歇爾雙面擊實(shí)25次，然后將所有試件等分為2組：第一組置于室溫冷卻24h，用于測(cè)定干劈裂強(qiáng)度；另一組置于25℃水浴養(yǎng)生24h，用于測(cè)定濕劈裂強(qiáng)度，最后在15℃下，分別測(cè)試其干濕劈裂強(qiáng)度，并計(jì)算劈裂強(qiáng)度比。
進(jìn)一步的，步驟(e)中混合料性能的檢測(cè)，具體為：分別采用步驟(a)中的材料級(jí)配、步驟(b)的最佳含水率與步驟(c)中的最佳瀝青用量成型馬歇爾試件，將成型后的試件雙面擊實(shí)50次，不脫模側(cè)放于60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40h，將在鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生過(guò)的試件從烘箱中取出后，立即運(yùn)用馬歇爾擊實(shí)儀進(jìn)行馬歇爾雙面擊實(shí)25次，在室溫下冷卻24h，然后按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》jtj052-2000中t0729-2000、t0719-1993的方法，對(duì)試件分別進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)及車轍試驗(yàn)，以檢驗(yàn)混合料的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性；
凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果需滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》jtgf41-2008中5.4.3乳化瀝青混合料設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定要求，車轍試驗(yàn)的結(jié)果需滿足《公路工程施工技術(shù)規(guī)范》中的指標(biāo)要求。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明提供的基于內(nèi)摩擦角的乳化瀝青冷再生混合料制備方法，在乳化瀝青用量選擇中配合以浸水養(yǎng)生、固結(jié)排水三軸壓縮試驗(yàn)等措施，以內(nèi)摩擦角為主要參考指標(biāo)，以干濕劈裂強(qiáng)度為檢驗(yàn)指標(biāo)。在針對(duì)由于剪切應(yīng)變不斷積累造成的永久變形進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)，兼顧了混合料的抗彎拉性能。因此此法制備出的乳化瀝青混合料在實(shí)際使用過(guò)程中能夠達(dá)到更好的使用性能。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
一種基于內(nèi)摩擦角的乳化瀝青冷再生混合料制備方法，包括如下步驟：
(a)回收分析銑刨料后，調(diào)整級(jí)配至滿足規(guī)定級(jí)配范圍
首先獲取原瀝青路面銑刨材料，該材料主要包括廢舊瀝青、粗砂和細(xì)砂，將材料進(jìn)行烘干至恒重，去除回收材料中的水分。再通過(guò)抽提和篩分實(shí)驗(yàn)對(duì)回收的材料進(jìn)行級(jí)配分析，將分析結(jié)果與《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中5.4.2乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)級(jí)配范圍對(duì)比，調(diào)整級(jí)配至滿足要求。應(yīng)注意再生材料缺乏細(xì)集料，級(jí)配設(shè)計(jì)中對(duì)細(xì)集料需要進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充。
(b)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)確定最佳含水率
基于步驟(a)調(diào)整得到的最佳級(jí)配，在得到的最佳級(jí)配中加入乳化瀝青，乳化瀝青用量為原料烘干重量的4％，加入外摻水以調(diào)整含水率為1％、2％、3％、4％、5％、6％和7％，分別制作試件。按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》jtge40-2007中t0131-2007的方法，將各試件放在25℃烘箱中悶料24h后，通過(guò)重型擊實(shí)方法分層擊實(shí)，得到不同含水率下的濕密度，計(jì)算得到干密度，繪制干密度—含水率曲線，曲線峰值時(shí)所對(duì)應(yīng)的含水率即為最佳含水率。
(c)選取乳化瀝青最佳用量
基于步驟(a)調(diào)整得到的最佳級(jí)配，且在步驟(b)得出的最佳含水率下進(jìn)行擊實(shí)成型三軸壓縮試驗(yàn)試件，試件瀝青用量分別選擇2％、3％、4％、5％，且成型試件時(shí)需采用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的馬歇爾擊實(shí)儀，以成型尺寸適合三軸試驗(yàn)的試件。
將成型后的試件雙面擊實(shí)50次，不脫模側(cè)放于60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40h，將在鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生過(guò)的試件從烘箱中取出后，立即運(yùn)用馬歇爾擊實(shí)儀進(jìn)行馬歇爾雙面擊實(shí)25次，冷卻后將試件浸于20℃水中養(yǎng)生24h。成型試件時(shí)亦可先采用傳統(tǒng)馬歇爾擊實(shí)儀成型，經(jīng)過(guò)60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40h后采用鉆取芯樣的方法鉆取尺寸適合三軸試驗(yàn)的試件，再將鉆取的試件置于20℃水中養(yǎng)生24h。
將經(jīng)過(guò)24h浸水養(yǎng)生的試件取出后立即進(jìn)行固結(jié)排水三軸壓縮試驗(yàn)，分別得出不同瀝青用量下的試件內(nèi)摩擦角，并繪制瀝青用量-內(nèi)摩擦角曲線，確定內(nèi)摩擦角最大的瀝青用量作為最佳瀝青用量。其中三軸實(shí)驗(yàn)時(shí)施荷速率可自行選擇，其對(duì)結(jié)果無(wú)影響，試驗(yàn)溫度宜在20℃室溫下進(jìn)行。
(d)在步驟(b)的最佳含水率與步驟(c)中的最佳瀝青用量下成型試件，將試件雙面擊實(shí)50次，不脫模側(cè)放于60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40h，將試件從烘箱中取出后，立即馬歇爾雙面擊實(shí)25次，然后將所有試件等分為2組：第一組置于室溫冷卻24h，用于測(cè)定干劈裂強(qiáng)度；另一組置于25℃水浴養(yǎng)生24h，用于測(cè)定濕劈裂強(qiáng)度，最后在15℃下，分別測(cè)試其干濕劈裂強(qiáng)度，并計(jì)算劈裂強(qiáng)度比。
測(cè)定干濕劈裂強(qiáng)度是否滿足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中5.4.3乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)技術(shù)要求，若不滿足則重新選擇不同級(jí)配設(shè)計(jì)，重復(fù)該方法的設(shè)計(jì)步驟，直至滿足要求。
(e)將最佳級(jí)配、最佳含水率與最佳乳化瀝青用量組合形成最終的乳化瀝青混合料設(shè)計(jì)方案，對(duì)最終的乳化瀝青混合料進(jìn)行混合料性能檢測(cè)，完成混合料最終配合比設(shè)計(jì)。
分別采用步驟(a)中的材料級(jí)配、步驟(b)的最佳含水率與步驟(c)中的最佳瀝青用量成型馬歇爾試件，將成型后的試件雙面擊實(shí)50次，不脫模側(cè)放于60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40h，將在鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生過(guò)的試件從烘箱中取出后，立即運(yùn)用馬歇爾擊實(shí)儀進(jìn)行馬歇爾雙面擊實(shí)25次，在室溫下冷卻24h，然后按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》jtj052-2000中t0729-2000、t0719-1993的方法，對(duì)試件分別進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)及車轍試驗(yàn)，以檢驗(yàn)混合料的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。
凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果需滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》jtgf41-2008中5.4.3乳化瀝青混合料設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定要求，車轍試驗(yàn)的結(jié)果需滿足《公路工程施工技術(shù)規(guī)范》中的指標(biāo)要求。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。