[發明專利]一種瀝青穩定再生集料層的設計方法

有效

• 申請號: 201410624810.4
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104358201B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 紀小平;侯月琴;王延海;曹海利;王海燕;劉陵慶
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E01C7/32
• 分類號: E01C7/32
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明涉及建筑垃圾再利用技術領域，具體公開了一種瀝青穩定再生集料層的設計方法。

技術背景

建筑垃圾是指建(構)筑物建設與拆除、路面建設與翻修、混凝土生產和工程施工等其它狀況下產生的固體廢棄物。土木工程建設與拆除會產生大量建筑垃圾，我國正處于建設高峰期，每年產生的建筑垃圾達6億噸，其中廢棄的水泥混凝土占60％以上。

再生集料(Recycled Concrete Aggregate,RCA)是指建筑垃圾中的廢棄水泥混凝土經分揀、剔筋、破碎、分級后形成的粒徑小于40mm的骨料，包括再生粗集料(4.75mm≤粒徑＜40mm)和再生細集料(粒徑﹤4.75mm)。自二次世界大戰結束后，歐美等發達國家相繼開展了建筑垃圾路用的研究，主要用于路面基層、路肩和路基，在少數情況下用于面層，美國有超過20個州在公路建設中采用再生骨料。中國各級政府部門鼓勵建筑垃圾的資源化利用，全國人大于1995年11月通過了《城市固體垃圾處理》，要求“產生的部門必須交納垃圾處理費”，但由于各種原因，我國目前仍有巨量的建筑垃圾被直接運往城市郊區露天堆放或簡單的填埋，不僅占用了大量的土地，而且會造成嚴重的環境污染。另一方面，我國大規模的公路建設需要耗用大量石料，路面混合料中90％以上是集料，普遍選用玄武巖、花崗巖、石灰巖等優質集料。隨著修筑公路過程中大量使用，高質量集料已被消耗殆盡，使得路面集料供需矛盾日益突出，價格越來越高。因此，利用再生骨料替代天然集料進行路面建設，不僅能緩解天然集料緊缺的情況，同時也有助于解決建筑垃圾的處理問題，可以起到一箭雙雕的作用。具有良好的經濟效益與社會效益，是目前處理城市化過程中代謝的大量建筑垃圾最為有效的途徑。

瀝青穩定碎石是我國瀝青路面常用的混合料，被廣泛應用于瀝青路面下面層或柔性基層。傳統上，瀝青穩定碎石由瀝青、天然碎石和礦粉按比例混合而成。采用再生集料部分或全部替代瀝青穩定碎石中的天然集料，設計出性能優良的瀝青穩定再生集料，不僅能大規模再利用建筑垃圾，而且還能大幅提高建筑垃圾的附加價值?，F階段我國尚沒有瀝青穩定再生集料的設計方法，在常規的使用方法中往往是按照現行《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)的方法進行。與天然瀝青穩定碎石相比，再生集料表面存在微裂縫與空隙，吸水率大且粘附性差，又增加了對瀝青的吸附量；其次，再生集料含有具備一定活性的硅酸鹽，這些活性物質與瀝青能發生一定的化學反應；最后，再生集料表面比天然碎石更粗糙、且有很多孔隙，混合料拌和過程中，瀝青更易滲透進再生集料表面及內部空隙，進而提高界面強度。以上因素導致瀝青穩定再生集料與傳統的瀝青穩定碎石在粘附性、力學特性、路用性能等方面存在較大差異，如果按照上述方法進行設計，會存在以下問題：(1)瀝青路面的材料與結構設計相互脫節，材料的設計沒有體現結構組合的性能水平；(2)在確定鋪裝結構組合后，也沒有根據各結構層的性能要求有針對性、有側重地選擇原材料并進行混合料的優化設計，并根據交通量、使用環境等進行有針對性的路用性能檢驗。由此會導致了瀝青路面易產生車轍病害，且耐久性不足。

因此，針對建筑垃圾再生集料本身的技術性質，設計出合理的瀝青穩定再生集料的設計方法是正確使用建筑垃圾再生有效途徑，有利于建筑垃圾再生集料在公路建設中的推廣使用，是消納城市建筑垃圾的有效途徑，并能大幅提高建筑垃圾的附加價值。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種瀝青穩定再生集料層的設計方法。該方法步驟簡單，針對建筑垃圾再生集料的技術性質展開合理設計，投入成本低且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現有的瀝青穩定再生集料設計方法不能實現路面結構與材料一體化控制車轍的缺陷。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

一種瀝青穩定再生集料層的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，按照《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)的設計方法，確定路面結構的各結構層材料與厚度，所述路面結構的結構層包含N個瀝青面層，N為自然數；所述N個瀝青面層中至少包含上面層和瀝青穩定再生集料層；N個瀝青面層分別用序號i表示，i＝1，2，...，N，上面層的序號為1，其下各瀝青面層的序號依次為2、3…N，設定瀝青穩定再生集料層的序號為r，r＞1。

步驟二，根據N個瀝青面層的材料與厚度，計算N個瀝青面層對應的最大剪應力τ_i，i＝1，2，...，N。

N個瀝青面層對應的最大剪應力τ_i的計算，包括以下子步驟：