專利名稱：一種乳化瀝青冷補混合料配合比設計方法
技術領域：
本發明屬于公路與城市道路技術領域，具體涉及一種乳化浙青冷補混合料配合比設計方法。
背景技術：
浙青路面在鋪筑之后，為了保證其高水平的服務性能，必須對使用中的路面進行有計劃的、及時的維修和養護。目前，用于浙青路面修補的材料主要為熱拌浙青混合料，其次是冷補浙青混合料和乳化浙青混合料。熱拌浙青混合料的生產、運輸、施工都需要高溫，受施工季節的影響較大，浙青混·合料在氣溫較低時不易壓實，這就導致寒冷地區冬季出現的浙青路面松散、坑槽等病害不能得到及時有效的處理；對于地段分散、工程量小的浙青路面修補以及偏遠地區浙青路面修補，不僅因為數量太少而浙青混合料拌合廠難以生產，而且施工單位對于浙青混合料的保溫和修補操作也會感到不便；熱拌浙青混合料還會污染環境，影響施工技術人員的身心健康。常用的冷補浙青混合料以稀釋浙青為膠結料，其中多含有輕質油分(多數為柴油)，雖然這種冷補材料具有良好的施工和易性、水穩定性，而且儲存時間也比較長，但由于混合料中含有較多的輕質油分，揮發十分緩慢，會對混合料的強度和耐久性帶來不利影響。乳化浙青冷補混合料能克服上述的各種缺點，在浙青路面修補中優勢明顯
(O費用小。根據國內外實踐，乳化浙青比熱浙青養護可降低工程造價50%以上。(2)節省能源,節約資源。根據國內外資料,乳化浙青可比熱浙青節省熱能70%以上，從而節約大量能源。(3)改善施工條件，減少環境污染。乳化浙青為常溫施工，避免加熱，減少了環境污染，改善了施工技術人員的工作條件。(4)修補及時，施工快捷方便，及時提高路面的服務性能。(5)延長施工季節。在陰雨與低溫季節，正是浙青路面發生病害較多的季節，乳化浙青混合料的施工可不受其限制，可及時進行修補。因此，乳化浙青冷補混合料的應用具有重要的現實意義，同時國內外對于乳化浙青混合料配合比設計還沒有形成一個較為系統和完整的體系，鑒于這種混合料在道路修補方面的優越性，有必要發明一種確定乳化浙青冷補混合料配合比的設計方法。

發明內容
為了使乳化浙青冷補混合料獲得較好的路用性能，本發明的目的在于提供一種乳化浙青冷補混合料配合比設計方法。由于乳化浙青混合料相對于熱拌浙青混合料有著不同的強度形成過程，所以合理、可靠的乳化浙青混合料配合比設計方法是保證其使用耐久的重要環節之一。其中的關鍵在于試件的擊實和養生、最佳乳化浙青用量和最佳總用水量的確定。本發明提出的ー種乳化浙青冷補混合料配合比設計方法，具體步驟如下
(I)對乳化浙青、粗集料、細集料及礦粉等原材料進行性能檢測，要求符合《公路浙青路施工技術規范》(JTG F40-2004)的相關規定。(2)根據不同的浙青混合料類型，結合實際工程所需以及按照《公路浙青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)的級配規定，確定出一組合適的粗集料、細集料和礦粉配比。(3)將粗集料、細集料和礦粉置于105°C ±5°C的烘箱中烘干至恒量，烘干時間為4 6h，并在干燥的環境中冷卻至室溫；按照步驟(2)所確定的粗集料、細集料和礦粉的配比，按每個試件的質量計算并稱取各檔礦質集料的用量。(4)根據實踐經驗或相關理論公式，估算出ー個乳化浙青用量，即根據乳化浙青與粗集料、細集料和礦粉總質量的質量之比從1% 3%按0. 5%的間隔變化，取五個不同的外加 水量，拌制乳化浙青混合料，并擊實成型試件。在一定條件下養生后，測定試件的毛體積密度、空隙率等物理指標，以及馬歇爾穩定度、流值等力學指標，由此參考《公路浙青路施工技術規范》(JTG F40-2004)中確定最佳油石比的方法確定出最佳外加水量，并計算出最佳總用水量(即最佳外加水量與乳化浙青中水含量之和，與礦質混合料質量之比)。(5)根據步驟(4)中所估算的乳化浙青用量，按1%的間隔變化，取五個不同的乳化浙青用量，按步驟(4)中確定的最佳總用水量確定每個乳化浙青用量下的外加水量，拌制乳化浙青混合料，并擊實成型試件。在兩種不同的條件下養生后，測定試件的毛體積密度、空隙率的等物理指標，以及馬歇爾穩定度、流值等力學指標，并參考《公路浙青路施工技術規范》(JTG F40-2004)中確定最佳油石比的相關方法確定最佳乳化浙青用量。(6)按照以上步驟設計的最佳總用水量和最佳乳化浙青用量，拌制乳化浙青混合料并成型試件，在一定的條件下養護后，按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)中T0790-2011和70733-2011的方法進行浸水馬歇爾試驗和肯塔堡飛散試驗，計算出殘留穩定度和飛散損失，以驗證乳化浙青混合料的水穩定性和集料與浙青的黏結強度。本發明中，步驟(4)中所述擊實方法和養生條件，具體為乳化浙青混合料在常溫下拌制并裝進試件后，上、下面各擊實50次，在室溫下(15°C 25°C)于模內養生24h，然后脫模并測定試件的毛體積密度、20°C時的馬歇爾穩定度和流值。本發明中，步驟(4)中估算乳化浙青用量可采用以下方法首先按下式估算油石比(浙青與礦質混合料質量之比)，
Pb=設計浙青膜厚度 h(ii m) X (2+0. 02a+0. 04b+0. 08c+0. 14d+0. 3e+0. 6f+l. 6g)/4. 874
式中Pb—初試油石比，％。a、b、c、d、e、f、g—分別為 4. 75mm、2. 36mm、I. 18mm、0. 6mm、0. 3mm、0. 15mm、
0.075mm篩孔的通過百分率，％。浙青膜的厚度取值在61 之間。估算出油石比后，再根據所使用的乳化浙青中浙青含量折算出所需的乳化浙青用量。例如，由上式得油石比為4. 8%，乳化浙青中浙青含量為60%，則所需乳化浙青用量為(4. 8/0. 6) %=8%。本發明中，步驟(5)中試件的擊實方法與養生條件，具體為將拌制好的乳化浙青混合料分成兩組，即常溫試件與高溫試件；常溫試件在制作時上、下兩面各擊實50次，在室溫下(15°C 25°C )模內養生24h后，上、下兩面再各擊實25次，繼續室溫下模內養生24h，最后脫模并在20°C條件下測其馬歇爾穩定度與流值，用來評價乳化浙青混合料的初期強度；高溫試件在制作時上、下兩面各擊實50次，在110°C烘箱中模內養生24小時后，于110°C上、下面再各擊實25次，置于室溫下模內養生24h，脫模后在60°C條件下測其馬歇爾穩定度和流值，用來評價乳化浙青混合料的后期強度。本發明中，步驟(6)中的擊實方法和養生條件，具體與步驟(5)中所述的常溫試件擊實方法和養生條件相同，評價了乳化浙青混合在初期的水穩定性和抗剝落能力，以防止早期破壞。本發明中，試件的成型與養護考慮了乳化浙青混合特殊的強度形成過程，充分模擬了現場實際情況，使得室內試驗結果具有指導現場施工的意義；對于最佳總用水量的確定步驟(步驟4)的試件、最佳乳化浙青用量的確定步驟中的常溫試件(步驟5)和步驟(6)中配合比檢驗的試件，其擊實方法和養護條件模擬了初期強度的形成，考慮到了路面的早期損壞，并從配合比設計中進行了預防。本發明中，礦質粗集料、細集料和礦粉稱為礦質集料。本發明考慮周全，是一種實用性強的配合比設計方法。
具體實施例方式下面通過具體實例來進一步說明本發明，下述實例僅用于說明本發明而非對本發明的限制。實施例I :
(I)配合比設計中所使用的乳化浙青為一種改性慢裂慢凝型陽離子乳化浙青，其各項技術符合《公路浙青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中的要求，其浙青含量為60. 1% ；所使用的集料為石灰巖，符合《公路浙青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中對一級道路浙青混合料用集料要求。(2)為使本次實施例具有代表性，采用浙青路面設計常用的AC-13級配，級配組成
如表I :
表I礦料級配組成
權利要求
1.ー種乳化浙青冷補混合料配合比設計方法，其特征在于具體步驟如下 (1)對乳化浙青、粗集料、細集料和礦粉原材料進行性能檢測，要求符合《公路浙青路施エ技術規范》JTG F40-2004的相關規定； (2)根據不同的浙青混合料類型，結合實際工程所需以及按照《公路浙青路面施工技術規范》JTG F40-2004的級配規定，確定出一組合適的粗集料、細集料和礦粉配比； (3)將粗集料、細集料和礦粉置于105°C±5°C的烘箱中烘干至恒量，時間為4 6h，并在干燥的環境中冷卻至室溫；按照步驟(2)所設計的礦質混合料配合比，按每個試件的質量計算并稱取各檔規格集料的用量； (4)估算出ー個乳化浙青用量，即乳化浙青與粗集料、細集料和礦粉總質量的質量之比從19T3%按0. 5%的間隔變化，取五個不同的外加水量，拌制乳化浙青混合料，并擊實成型試件；在一定條件下養生后，測定試件的毛體積密度、空隙率物理指標，以及馬歇爾穩定度、流值等力學指標，由此參考《公路浙青路施工技術規范》JTG F40-2004中確定最佳油石比的方法確定出最佳外加水量，并計算出最佳總用水量，即最佳外加水量和乳化浙青中水含量之和，與最佳外加水量和粗集料、細集料和礦粉總質量之比； (5)根據步驟(4)中所估算的乳化浙青用量，按1%的間隔變化，取五個不同的乳化浙青用量，按步驟(4)中確定的最佳總用水量確定每個乳化浙青用量下的外加水量，拌制乳化浙青混合料，并擊實成型試件；在兩種不同的條件下養生后，測定試件的毛體積密度、空隙率標，以及馬歇爾穩定度、流值力學指標，并參考《公路浙青路施工技術規范》JTG F40-2004中確定最佳油石比的相關方法確定最佳乳化浙青用量； (6)按照以上步驟設計的最佳總用水量和最佳乳化浙青用量，拌制乳化浙青混合料并成型試件，在一定的條件下養護后，按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》JTGE20-2011中T0790-2011和70733-2011的方法進行浸水馬歇爾試驗和肯塔堡飛散試驗，計算出殘留穩定度和飛散損失，以驗證乳化浙青混合料的水穩定性和集料與浙青的黏結強度。
2.根據權利要求I所述的ー種乳化浙青冷補混合料配合比設計方法，其特征在于所述的步驟(4)中的擊實方法和養生條件，具體為乳化浙青混合料在常溫下拌制并裝進試件后，上、下面各擊實50次，在15°C 25°C于模內養生24h，然后脫模并測定試件的毛體積密度、20°C時的馬歇爾穩定度和流值。
3.根據權利要求I所述的ー種乳化浙青冷補混合料配合比設計方法，其特征在于所述的步驟(5)中試件的擊實方法與養生條件，具體為將拌制好的乳化浙青混合料分成兩組，即常溫試件與高溫試件；常溫試件在制作時上、下兩面各擊實50次，在15°C 25°C模內養生24h后，上、下兩面再各擊實25次，繼續室溫下模內養生24h，最后脫模并在20°C條件下測其馬歇爾穩定度與流值，用來評價乳化浙青混合料的初期強度；高溫試件在制作時上、下兩面各擊實50次,在110°C烘箱中模內養生24小時后，于110°C上、下面再各擊實25次,置于室溫下模內養生24h，脫模后在60°C條件下測其馬歇爾穩定度和流值，用來評價乳化浙青混合料的后期強度。
4.根據權利要求I所述的ー種乳化浙青冷補混合料配件比設計方法，其特征在于所述的步驟(6)中的擊實方法和養生條件，具體與所述的步驟(5)中的擊實方法和養生條件相同。
全文摘要
本發明屬于公路與城市道路技術領域，具體涉及一種乳化瀝青冷補混合料配合比設計方法，其關鍵在于試件的擊實和養生技術、最佳總用水量和最佳乳化瀝青用量的確定。本發明針對乳化瀝青料特殊的強度形成過程，對于配合比設計的不同階段采取了不同的、特殊的擊實方法和養生條件，用以確定最佳總含水量和最佳乳化瀝青用量。其中的擊實方法和養生條件模擬了現場實際情況、考慮了瀝青路面的早期損壞。最佳總含水量和最佳乳化瀝青用量確定后，采用了特殊的擊實方法和養生條件進行相關試驗，評價了乳化瀝青冷補液混合料在使用初期的水穩定性和抗剝落能力。本發明考慮周全、實用性強，按照本發明進行設計得到的乳化瀝青冷補混合料可以獲得良好的路用性能。
文檔編號E01C7/24GK102773923SQ201210299089
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者曲宏, 朱興發, 陳奇 申請人:上海申橋科技發展有限公司