[發明專利]一種厚層攤鋪冷拌大空隙乳化瀝青混合料及其設計方法

在審

• 申請號: 201710243924.8
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106951721A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 吳曠懷;陳明輝;蔡旭;謝若奇;黃文柯
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;C04B26/26
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,宋靜娜

技術領域

本發明屬于現代路面技術領域，尤其涉及一種厚層攤鋪冷拌大空隙乳化瀝青混合材料及其設計方法。

背景技術

目前，傳統瀝青路面材料的基體瀝青混合料大都采用熱拌熱鋪工藝，拌和時瀝青和礦料都需加熱到較高的溫度，消耗大量能源且污染環境；同時對操作人員的身體健康造成一定程度的危害。另外，長時間的高溫拌和會使得瀝青因老化而變硬，導致瀝青粘結力下降，從而影響瀝青混合料各方面的路用性能。

相較于傳統瀝青路面，大空隙路面作為一種新興的路面結構，其具有良好的降噪排水以及抗滑性能，可有效減少噪聲污染和提高雨天行車安全。設計良好的大空隙路面還具有足夠的結構強度，滿足路面使用性能；同時，能有效補給地下水，符合當前建設“海綿城市”概念的趨勢。但是，現有的大空隙路面也存在局限性：1)由于水可以在路面空隙中自由通過，這就導致了該類路面的瀝青更加容易老化，最佳瀝青用量(或最佳乳化瀝青用量)的選定與級配設計成為重點、難點；2)該類路面在施工過程中降溫較快，這就對施工工藝(如施工溫度)提出了更高的要求。這些局限性都嚴重地影響了大空隙路面的路用性能。

因此，亟需一種新型冷拌大空隙瀝青混合料及其設計方法，其能將冷拌乳化瀝青混合料與大空隙路面結合起來，該設計方法能確定最佳級配組成以及最佳瀝青用量；該冷拌大空隙瀝青混合料采用冷拌冷鋪時，能達到熱拌瀝青路面的攤鋪效果，節能環保，且降低施工過程中乳化瀝青混合料的老化程度。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種能確定級配組成、最佳瀝青用量且延緩乳化瀝青老化的厚層攤鋪冷拌大空隙乳化瀝青混合料及其設計方法。為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種厚層攤鋪冷拌大空隙乳化瀝青混合料的設計方法，包括級配設計，最佳瀝青用量和最佳外加水摻量的確定；

所述級配設計的方法包括以下步驟：

1)采用礦料主骨料空隙體積填充法確定粗集料、細集料的組成；

2)設計乳化瀝青混合料的目標空隙率，所述目標空隙率大小為7％～30％；可根據乳化瀝青混合料的用途、層位和功能要求確定目標空隙率大小，該乳化瀝青混合料攤鋪碾壓后空隙較大，破乳和強度形成較快，適合于冷拌厚層冷鋪；其1次攤鋪碾壓施工厚度可達2～10cm，可采用瀝青路面攤鋪機攤鋪，并采用壓路機碾壓密實，從而達到熱拌瀝青路面的攤鋪效果；

3)確定瀝青和礦粉用量，計算出粗集料和細集料用量，即設計出乳化瀝青混合料的級配組成。

本發明的級配設計參考礦料主骨料空隙體積填充法(CAVF法)，主要設計思路是先按泰波公式設計主骨架(主骨架即粗集料)，實測出主骨架空隙率，然后依據主骨架空隙率和設計的目標空隙率來確定瀝青、細集料和礦粉用量，使瀝青體積+細集料體積+礦粉體積+目標空隙體積＝主骨架空隙體積，見公式(1-1)及公式(1-2)，以此保證主骨料嵌擠骨架結構的形成。該設計方法基于以下兩個基本假定:假定細集料的顆粒不對主骨料的堆積嵌擠結構形成干涉；細集料和瀝青形成的膠漿也不對主骨料的堆積嵌擠結構形成干涉。

具體設計步驟如下：

根據泰波公式(1-1)確定粗集料和細集料的料的級配組成：

式中：P——集料顆粒在篩孔尺寸d上的通過百分率(％)；

d——集料中顆粒的篩孔尺寸(mm)；

D——集料的最大粒徑(mm)；

n——級配指數，本發明中n＝0.45。

根據設計出來的粗集料級配組成，按確定的比例將粗集料混合在一起，按《公路工程集料試驗規程》(JTG E42－2005)T0304－2005的方法測定粗集料的毛體積密度ρ_b。

按照《公路工程集料試驗規程》(JTGE42－2005)T0309－2005的方法測定乳化瀝青混合料用粗集料骨架搗實狀態下的堆積密度，再利用公式(1-2)計算搗實狀態下粗集料骨架空隙率VCA_DRC。

式中：VCA_DRC——搗實狀態下粗集料骨架空隙率(％)；

ρ_b——粗集料的毛體積密度(t/m³)；

ρ——按搗實法測定的粗集料的自然堆積密度(t/m³)。