一种AC-25再生沥青混合料配合比设计方法与流程

本发明涉及建筑、道路工程技术领域，具体涉及一种ac-25再生沥青混合料配合比设计方法。

背景技术：

厂拌热再生技术具有再生工艺易于控制，再生后的沥青混合料性能较好，且适用范围广的优点。然而，常规的拌合工艺中，没有考虑到新集料与旧料(有沥青裹附)的差异，造成拌合后的再生混合料中新集料与旧料被沥青裹附的情况不同，混合料的均匀性差，常常出现大粒径的新集料拌合后仍然未充分裹附沥青，而呈现出花白料的现象。为了控制花白料的出现，有时不得不增加新沥青的添加量，这样不仅加大了再生混合料生产配合比与设计配合比的差异，影响再生混合料的性能；同时造成了沥青资源的浪费，降低了再生混合料的经济优势。

cn104844072a公开了一种厂拌热再生沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：(1)、将新集料加热后加入到拌合缸中；(2)、将部分新沥青加热后加入到步骤(1)所得产物的拌合缸中拌合；(3)、将rap加热后加入到步骤(2)所得产物的拌合缸中；(4)、将剩余新热沥青加入到步骤(3)所得产物的拌合缸中拌合；(5)、将矿粉加入到步骤(4)所得产物的拌合缸中拌合；(6)、将步骤(5)所得混合料出锅、成型。本发明的方法具有易于实现、旧料再生效率高、新沥青用量少、有效防止再生混合料中花白料的出现、再生混合料更均匀、性能更好的优点。

cn103174075b公开了一种ac-25沥青混合料的设计方法，采用垂直振动法设计，包括原材料选择及测试、矿料级配的设计、最佳油石比的确定和性能的检验等步骤，经试验验证表明，该方法所设计的沥青混合料，路用性能好、沥青用量少且操作简便，并可节约沥青8％～10％。

cn105893712b公开了一种沥青混合料配合比设计方法及沥青混合料，所述方法包括：步选择原材料，级配设计，根据推荐的沥青膜厚度，确定合理油石比，以0.5％为间隔调整3个不同的油石比制作三组马歇尔试件，目标空隙率所对应的油石比与合理油石比的平均值即为最佳油石比，进行配合比设计检验，得出最终的配合比。

目前虽然现有技术中存在一些沥青混合料配合比设计的方法，但在实践中发现，特别是在大掺量热再生混合料的配合比设计方法中，依然存在设计因素考虑不完善以及优化级配下的沥青产品的性能不足的问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种ac-25再生沥青混合料配合比设计方法，其优点在于综合、全面地考虑油石比的影响因素以及采取该设计方法的油石比提供的沥青混合料的性能突出。

具体地，本发明一方面提供一种ac-25再生沥青混合料配合比设计方法,包括如下步骤：

(1)原材料的确定

(2)回收旧沥青路面材料(rap)的掺配比例

(3)矿料设计级配

(4)制备马歇尔试件及确定最佳油石比

(5)路用性能验证

在该方法中，明确工程设计级配范围，通过使用再生剂以提高废旧沥青混合料的掺量并同时保证混合料综合路用性能。

其中，在一些实施例中，原材料按重量份计包括，铣刨旧料40～50份，新集料50～60份，矿粉3～7份，新沥青3～5份，其中新沥青其中含smc再生剂10～12wt％。

其中，在一些实施例中，铣刨旧料筛分为两档，包括粗再生rap料，尺寸为9.5～19mm和细再生rap料，尺寸为0～9.5mm。

其中，在一些实施例中，所用的再生剂为smc再生剂，具有一部分温拌剂的效果。

其中，在一些实施例中，将改性沥青加热至150℃左右，再生剂按沥青质量外掺12％为宜，低速剪切至沥青与再生剂融合，冷却后备用。

其中，在一些实施例中，，所述马歇尔试件体积参数确定步骤中，采用的新加沥青油石比，所述油石比为新加沥青与矿料总量的质量比，为范围为1.4～3.0％。

其中，在一些实施例中，所述马歇尔试件体积参数确定步骤中，最大理论相对密度采用真空法测得。

其中，在一些实施例中，所述马歇尔试件体积参数确定步骤中，rap料加热至110～130℃，新集料加热至150～155℃，新沥青加热温度150～156℃，混合料拌和温度为140～150℃，击实温度为130～140℃。

进一步的，所述新沥青为sbs改性沥青，具有如下性质：25℃针入度为50～60mm，延度为30～40cm，软化点为60-70℃，135℃动力粘度≤3.0pa.s；

进一步的，所述smc常温再生剂，添加量为10-15wt％，具有如下性质：密度为0.85～1.05g/cm3，闪点不小于180℃,包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯在内的挥发性有机物的总量，不大于0.3mg/g。

进一步的，所述rap料，沥青含量为2.50～3.19％，含水率为1.123～1.626％。

进一步的，步骤(2)中，根据实际工程需要、回收旧料(rap)特性、以及合成级配范围等要求，选择回收旧料的掺配比例，预计在40％～50％左右。

进一步的，步骤(3)中，根据旧料的级配情况和厂拌热再生结构层在路面结构为下层，确定ac-25c设计级配范围要求；在尽量保证铣刨料充分利用的基础上初选上述级配进行试验，将rap料、新集料、矿粉混合得到的混合料具有以下的级配参数：在9.5mm以上的筛孔通过率为59.3％、在19mm以上的筛孔通过率为80％。

进一步的，步骤(4)中，根据上述步骤的矿料级配组成，采用不同新加沥青油石比，采用马歇尔法确定沥青混合料的最佳油石比，双面各击实75次制备马歇尔试块。设定原材料和击实操作的温度值，马歇尔试验技术指标计算参数。

进一步根据马歇尔试件的体积参数指标及稳定度流值等，计算出最佳油石比，本发明确定最佳油石比之后，采用该最佳参数比作为工艺参数，制备道路沥青材料。

进一步的，步骤(5)中，通过对最佳油石比下成型的混合料进行高温稳定性、低温稳定性以及水稳定性进行验证，包括车辙试验、冻融劈裂强度比、浸水马歇尔试验和低温小梁弯曲试验。

本发明还提供一种厂拌热再生沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将新沥青加热至150℃左右，然后加入smc再生剂拌合30秒备用；(2)然后将新集料及rap料加热后加入到拌合缸中拌合30秒；(3)将步骤(1)所得产物加热后加入到步骤(2)所得产物的拌合缸中拌合；(4)将矿粉加入到步骤(3)所得产物的拌合缸中拌合；(5)将步骤(4)所得混合料出锅、成型。

相比现有技术，本发明的设计方法具有如下的技术效果：

采用本发明设计方法，优化选择筛选原料的特性，以rap等混合料的级配设计为基础，在确定油石比时，考虑多个因素的影响，优化级配设计。smc再生剂的加入不仅对rap料中的旧沥青综合起到再生的作用，还能在一定程度上降低拌和及成型温度，最终使用该设计方法制备的沥青混合料路用性能好，并能够节省沥青成本10％-20％；同时有利于处置废料，节约能源以及持续环保等，具有显著的社会效益。本发明制备的沥青混合料抗冻融劈裂能力以及抗拉强度都满足了国家试验规程的指标要求。

附图说明

图1为矿料级配曲线图；

具体实施方式

在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。

所属领域的技术人员将认识到：本发明所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本发明的其他化合物，且用于制备本发明的化合物的其它方法都被认为是在本发明的范围之内。例如，根据本发明那些非例证的化合物的合成可以成功地被所属领域的技术人员通过修饰方法完成，如适当的保护干扰基团，通过利用其他已知的试剂除了本发明所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。另外，本发明所公开的反应或已知的反应条件也公认地适用于本发明其他化合物的制备。

实施例1

本次试验所用沥青为江苏中创交通材料有限公司提供的sbs改性沥青，smc再生剂样品由山西骏亿智慧交通科技有限公司提供。本次试验过程中最佳改性剂掺量为外掺sbs改性沥青的12％。室内制作smc及sbs复合改性沥青时采用的工艺参照中国公路学会团体标准《smc改性沥青路面施工技术指南》(t/chts10007-2019)执行。

根据旧料的级配情况和厂拌热再生结构层在本项目路面结构为下面层，选定矿料级配为ac-25c，设计级配范围要求及设计级配曲线(合成级配1)见附图1。在尽量保证铣刨料充分利用的基础上初选一组级配进行试验，rap用量为45％。

根据确定的矿料级配组成，采用再生规范中规定的公式计算沥青用量，确定以2.5％、2.9％、3.3％、3.7％和4.1％五种不同新加沥青油石比，采用马歇尔法确定沥青混合料的油石比，双面各击实75次制备马歇尔试块。再生料加热至130℃，新料加热至155℃，沥青加热温度155℃，混合料拌和温度为145℃，击实温度为135℃。最大理论相对密度(干密度)采用真空法测得。其中马歇尔试验技术指标计算参数为：矿料的合成毛体积相对密度γsb＝2.651。测试水温为20℃。

本发明提供的一种厂拌热再生沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将新沥青加热至150℃左右，然后加入smc再生剂拌合30秒备用；(2)然后将新集料及rap料加热后加入到拌合缸中拌合30秒；(3)将步骤(1)所得产物加热后加入到步骤(2)所得产物的拌合缸中拌合；(4)将矿粉加入到步骤(3)所得产物的拌合缸中拌合；(5)将步骤(4)所得混合料出锅、成型。

其中表1列出5个不同新沥青油石比条件下样品的45％掺量ac-25c沥青混合料马歇尔试验结果，包括毛体积相对密度最大理论相对密度稳定度(kn)、流值(mm)、空隙率(％)、矿料间隙率(％)、沥青饱和度(％)等性质相对油石比的变化。

表1合成级配1沥青混合料马歇尔试验结果

根据表1的结果综合确定选取新沥青油石比3.2％为最佳油石比，即合成油石比为4.7％，对应的毛体积相对密度为2.430g/cm3，空隙率为4.1，矿料间隙率为12.4满足大于12％的要求，饱和度为67.0％在55％～70％范围内。其它指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2004)中的要求。最后在最佳油石比下继续进行马歇尔试验并完成路用性能的验证，结果汇总见表3。

实施例2

根据旧料的级配情况和厂拌热再生结构层在本项目路面结构为下面层，选定矿料级配为ac-25c，设计级配范围要求及设计级配曲线(合成级配2)见附图1。在尽量保证铣刨料充分利用的基础上初选一组级配进行试验，rap用量仍为45％。

确定的矿料级配组成条件下，根据工程实践经验，最终确定以1.4％、1.8％、2.2％、2.6％和3.0％五种不同新加沥青油石比，采用马歇尔法确定沥青混合料的油石比，双面各击实75次制备马歇尔试块。再生料加热至130℃，新料加热至155℃，沥青加热温度155℃，混合料拌和温度为145℃，击实温度为135℃。最大理论相对密度(干密度)采用真空法测得。其中马歇尔试验技术指标计算参数为：矿料的合成毛体积相对密度γsb＝2.664。测试水温为20℃。

本发明提供的一种厂拌热再生沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)将新沥青加热至150℃左右，然后加入smc再生剂拌合30秒备用；(2)然后将新集料及rap料加热后加入到拌合缸中拌合30秒；(3)将步骤(1)所得产物加热后加入到步骤(2)所得产物的拌合缸中拌合；(4)将矿粉加入到步骤(3)所得产物的拌合缸中拌合；(5)将步骤(4)所得混合料出锅、成型。其余条件同实施例1。马歇尔试验结果见表2。

表2合成级配2沥青混合料马歇尔试验结果

根据表1的结果综合确定选取新沥青油石比2.3％为最佳油石比，即合成油石比为4.0％，对应的毛体积相对密度为2.423g/cm³，空隙率为4.1，矿料间隙率为12.55满足大于12％的要求，饱和度为68.0％在55％～70％范围内。其它指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2004)中的要求。最后在最佳油石比下继续进行马歇尔试验并完成路用性能的验证，结果汇总见表3。

表3热再生混合料性能测试结果汇总表

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。