再生沥青混合料组成设计

第四章再生沥青混合料的组成设计再生沥青混合料主要是旧沥青混合料、再生剂、新骨料、新沥青按一定比例混合而成，必须考虑新沥青的类型和用量，配合比的设计与普通热拌沥青混合料不同。 进行再生混合料的组成设计时，根据再生沥青混合料的用途，首先确定再生沥青混合料的类型，然后确定再生剂、新骨料、新沥青的种类和用量。 本文再生沥青混合料配比的设计以AC-16为例进行，同时研究了旧材料配比和级配对再生沥青混合料性能的影响。4.1再生混音的设计方法再生沥青混合料的设计方法目前没有统一规范。 目前常用的设计方法有两种(1)马歇尔设计方法：马歇尔设计方法是体积设计法，是目前应用最广泛的沥青混合料配合比设计方法。 其最大特点是着眼于沥青混合料的密度、孔隙率、稳定度和流动值特性，通过分析得到沥青混合料的适当孔隙率和饱和度，求出最佳沥青用量(石油比例)。 目前，规范结合我国多年的研究成果和生产实绩，综合考虑沥青混合料的水稳定性、抗车辙能力和低温抗裂性，寻求沥青混合料的最佳沥青用量和配合比设计。 马歇尔设计方法的另一个特点是必要的设备便于携带。 该方法的缺点是马歇尔冲击压实不能很好地模拟实际路面压实，而马歇尔稳定度不能完全评价沥青混合料的抗剪强度。其实施过程如下： (1)选择原料。 (2)确定混合物的种类，调整倾斜曲线。(3)从经验中首次选择石油比例，试打后测定体积指标，选择石油比例(或沥青使用量)范围，通常步骤为0.3或0.5，制成5个石油比例的马歇尔试样。 (4)测试马歇尔样品的相关体积指标。 计算了试样毛体积相对密度和估算沥青含量中混合物的最大相对密度或理论密度，计算了试样孔隙率VV、矿物孔隙率VMA和有效沥青饱和度VFA . (5)测试马歇尔试样的稳定度和流动值。 (六)石油比的确定。 用马歇尔试料的密度、空隙率、彩度、稳定度和流动值绘制石油比率的图表，确定满足设计要求的最佳沥青使用量OAC。 (七)配合比设计检验。 根据设计要求，以最佳沥青用量进行相应的试验检测，如高温性能(车辙试验)、水稳定性试验(浸水马歇尔试验和冻融试验)、低温性能试验(低温弯曲试验)等。 (8)使用性能满足设计要求时，按上述混合参数进行配合比设计，否则，调整倾斜度和沥青使用量，重新进行设计。 用马歇尔试验法设计再生沥青混合料，与普通沥青混合料设计的区别主要在于沥青用量的计算和矿物质配比和密度等指标的计算。(2)Superpave设计方法25:Superpave设计法是在美国花费了5年(1987年1992年) 1500万美元的SHRP项目的研究项目的成果。 Superpave的技术包括以下5个方面：粘结材料和骨料规范； 混合物体积设计混合工程混合物性能预测相关软件、试验方法、设备等。 这些系统难以实现整个辅助应用的效果，因为没有配置完整的辅助路径技术并且孤立地应用某些技术。Superpave体积设计方法的主要特点是：通过限制孔隙率、矿物间隙率和沥青饱和度，实现沥青水泥、骨料和孔隙三要素之间的合理体积比。 以0.45次方最大密度线为基础给出了包括控制点和限制区的倾斜控制图，提出了“倾斜控制点”、“s”形倾斜曲线的新概念。 开发沥青混合料成形的旋转压实设备的Superpave设计方法是沥青混合料设计体系的变革，与马歇尔设计方法相比，采用旋转压实器SGC适合于试料成形的路面压实实现。 采用Superpave混合料的体积设计方法，确定再生沥青混合料的最佳沥青用量，基本与普通热拌沥青混合料相同。 首先，推定几个沥青使用量的间隔为0.5%，用SGC压实成形求出不同油量下的混合物的体积特性，制作混合物的体积特性参数与油量的关系曲线，在与空隙率为4%的情况对应的沥青使用量为最佳沥青使用量的同时， 该最佳沥青用量下的其他体积参数(矿物间隙率、饱和度等)也要求满足Superpave混合物的规格要求。 其中碾压次数与普通热拌混合物相同。 再生沥青混合料的设计和普通沥青混合料的设计的差异也在于沥青使用量和密度等指标的计算。马歇尔试验方法已经成熟，广泛采用马歇尔试验方法进行再生沥青混合料的设计研究。 考虑到再生沥青混合物使用一定量的使用过的沥青路面材料，混合物的组成设计方法与通常的沥青混合物不同4.2再生混音的设计过程、任务和要求(1)再生混合料配合比设计流程再生混合料的配合比设计流程如图4.1所示。(2)再生混合料配合比设计的主要任务确定旧沥青混合料的配比确定新沥青材料和再生剂的用量；选择砂砾骨料，确定新旧骨料的配比；确定再生混合料的最佳石油比例；根据路用性能要求，验证再生混音的物理力学性质。(3)再生混合料配合比设计的基本要求再生混合料的配合比设计不仅仅是技术问题，还考虑了很多因素。 要正确合理地设计再生混合，必须事先具备充分的调查资料，了解道路历史和交通发展前景，按照再生混合的技术经济要求进行设计。 这些技术经济要求如下：再生混合料必须具有足够的强度和热稳定性，在夏天的高温下不会溢油、挤压、包容或出现车辙再生混合料具有良好的低温抗裂性。 因此，要求混合物在低温下显示低线收缩系数、高弯曲强度和低弯曲弹性模量再生沥青路面应具有充分的抗滑性和抗渗性再生沥青路面应具有良好的抗老化性能，路面要经久耐用尽量多使用旧路面材料，提高旧材料配比；选择RAP配比选择新的沥青标签和再生剂用量材料的取样、试验估算新沥青的使用量和占全部沥青使用量的比例再生混合矿的级配设计对于选择的设计倾斜，概算中最初选择的沥青使用量为5组测定试样毛体积相对密度测量理论最大相对密度计算体积参数VV、VMA、VFA等进行马歇尔试验，确定最佳沥青用量完成配合比设计，提出材料品种、矿物质级配、标准配合比、最佳总沥青用量和新沥青用量等沥青结合料RAP粗骨料、细骨料、矿粉混合料性能室内试验验证再生剂、其他材料规定工程设计的倾斜范围合格合格合格不及格不及格不及格图4.1再生混合料配合比设计流程图fig 4.1 theflowchartofrecyclingmixturedesign4.3再生混合料的倾斜和旧混合料配合率混合料配合比设计是再生沥青路面的难点和重点。 首先是骨料倾斜的决定。 其次，决定旧沥青混合料在再生混合料中所占的比例，即旧的材料配比，旧的材料配比与其性质有关。 针对旧沥青混合料的特点，选择合适的新骨料和新沥青。 根据新骨料的倾斜，以70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%的比例依次添加旧骨料到新材料中，单倾斜调整再生沥青混合物的倾斜，在实际工序中逐步进行。 通过调整新石材中各种材料的配比来满足规范要求。 为了考察不同旧材料配比对混合材料性能的影响，采用偏转规范的中值对各种旧材料配比的梯度进行了研究。 不同旧材料配合率下的再生混合料的合成倾向分别示于表4.1表4.7，倾向图分别示于图4.2图4.8 .表4.1 70%旧原料配比的合成梯度tab.4.1灰阶ofasphaltmixtureunder 70 percent rap网格(mm )规范要求倾斜旧材料新材料合成梯度下限值上限中值合格率(% )19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.0100.085.095.513.276.092.084.095.860.085.19.560.080.070.076.360.071.44.7534.062.048.035.360.042.72.3620.048.034.022.660.033.81.1813.036.024.518.640.025.00.69.026.017.512.730.017.90.37.018.012.58.520.012.00.155.014.09.55.517.09.00.0754.08.06.02.315.06.1骨料用量70.0%30.0%图4.2旧材料配比为70%的矿物级配曲线fig4.2灰度curveofasphaltmixtureunder 70 percent rap表4.2旧材料配比为60%的矿物级配和范围tab.4.2灰阶ofasphaltmixtureunder 60 percent rap网格(mm )规范要求倾斜旧材料新材料合成梯度下限值上限中值合格率(% )19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.091.697.594.013.276.092.084.089.376.184.09.560.080.070.068.774.471.04.7534.062.048.037.264.148.02.3620.048.034.024.248.734.01.1813.036.024.518.733.224.50.69.026.017.513.723.217.50.37.018.012.59.916.312.50.155.014.09.57.912.09.50.0754.08.06.05.27.36.0骨料用量60.0%40.0%图4.3旧材料配比为60%的矿物级配曲线fig4.3灰度curveofasphaltmixtureunder 60 percent rap表4.3旧材料配比为50%的矿物级配和范围tab.4.3灰度ofasphaltmixtureunder50percrap网格(mm )规范要求倾斜旧材料新材料合成梯度下限值上限中值合格率(% )19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.091.898.094.913.276.092.084.089.580.084.89.560.080.070.069.070.069.54.7534.062.048.037.660.048.82.3620.048.034.024.845.034.91.1813.036.024.519.530.024.70.69.026.017.514.722.018.30.37.018.012.511.015.013.00.155.014.09.58.910.09.50.0754.08.06.06.26.06.1骨料用量50.0%50.0%图4.4旧材料配比为50%的矿物级配曲线fig4.4灰度curveofasphaltmixtureunder 50 per crap表4.4旧材料配比为40%的矿物级配和范围tab.4.4灰阶ofasphaltmixtureunder 40 percent rap网格(mm )规范要求倾斜旧材料新材料合成梯度下限值上限中值合格率(% )19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.099.292.094.913.276.092.084.094.478.084.69.560.080.070.078.666.071.04.7534.062.048.046.450.048.62.3620.048.034.027.440.035.01.1813.036.024.516.430.024.60.69.026.017.512.922.018.40.37.018.012.57.316.012.5