CN111157461A - 测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法 - Google Patents
测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，属于城市道路、机场道路和公路等的冷再生沥青路面技术领域。本发明方法是首先以脱色沥青制成的乳化沥青或泡沫沥青水分蒸发后作为新沥青，按照不同比例对新旧沥青进行充分混融，采集混融沥青的颜色并储存为标准色度，准备其他试验材料；再按设计配比进行拌和，采集冷再生混合料的色度，与标准色度比较得出矿料表面沥青中旧沥青的比例；最后根据公式计算新旧沥青的混融程度。通过应用该试验方法，可以快速、准确的测定冷再生沥青混合料新旧沥青的混融状态，并据此改进生产工艺、调整材料配比以提高冷再生沥青路面的使用性能和寿命。
Description
技术领域
本发明属于城市道路、机场道路和公路等的冷再生沥青路面技术领域，具体涉及到一种测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法。
背景技术
我国公路发展已经由“建设为主”全面转入“建设与养护并重”的阶段，现有的总里程近500万公里的公路，其路面结构90％以上为沥青路面。沥青路面的设计使用寿命通常不超过15年，工程实践中，在自然环境和重载交通的共同作用下，沥青路面很容易发生老化和损坏。因此，我国众多的高等级公路沥青路面已经进入大规模的养护维修期。沥青路面的养护翻修每年会产生约1亿吨回收沥青路面材料(Reclaimed Asphalt Pavement，RAP)，国内外多采用沥青路面再生技术大量回收利用RAP，不仅能够节约大量沥青和砂石材料，同时减轻环境和资源压力，符合绿色环保和可持续发展理念。
冷再生沥青混合料通常以乳化沥青或泡沫沥青、水泥等为主要胶结料，将处理后的RAP与新添加的矿料等重新拌和制成的。在冷再生沥青混合料中，通常将RAP作为矿料使用，RAP中的旧沥青与乳化沥青或泡沫沥青无法有效融合并发挥作用，不仅会造成资源的浪费，而且旧沥青还会阻碍冷再生沥青混合料的拌合与压实，造成成型路面的空隙率偏大、压实度不足，可能导致冷再生沥青路面出现车辙、水损害等早期病害。因此，如何准确测定冷再生沥青混合料中新旧沥青的混融状态变得十分重要，但针对冷再生沥青混合料，目前还缺乏有效、快捷的试验手段和方法对其中新旧沥青的混融状态进行准确测定与研究。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，能够快速、准确的测定冷再生沥青混合料中新旧沥青的混融状态，从而根据试验结果指导乳化沥青或泡沫沥青冷再生沥青混合料的组成设计及确定生产工艺参数等，以提高冷再生沥青路面的使用性能和使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，确定冷再生沥青混合料混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例α，冷再生沥青混合料中的新旧沥青混融程度以混融程度指标γ表征，无量纲，按照以下公式计算新旧沥青的混融程度：
式中：
γ——新旧沥青的混融程度，％；
α——混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
β——混合料中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
n——RAP的掺配比例，％；
Pob——RAP中的沥青含量，％；
Pb——混合料中新旧沥青总含量，％。
在上述方案的基础上，所述混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例的测定方法为：
将脱色沥青制备成乳化沥青或泡沫沥青，与新集料、回收沥青路面材料RAP按照配比拌制冷再生沥青混合料，采集混合料表面混融沥青的色度，通过对比标准色度，确定混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青总质量的比例。
在上述方案的基础上，所述标准色度由以下方法制定：
①准备普通道路石油沥青和由脱色沥青制成的乳化沥青或泡沫沥青，将道路石油沥青作为旧沥青，置于烘箱加热至流动状态，其颜色为黑色；上述乳化沥青或泡沫沥青作为新沥青，置于烘箱中加热至水分蒸发并达到流动状态，颜色为浅白色；
②将新旧沥青按照不同比例混合，搅拌至完全混融，其中，旧沥青质量占新旧沥青质量的比例从0％至100％，按照1％梯度递增，得到101组混融沥青；
③利用颜色识别***采集上述101组标准混融沥青的色度，作为标准色度录入并储存。
在上述方案的基础上，所述测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，具体步骤为：
(1)标准色度制定
①准备普通道路石油沥青和由脱色沥青制成的乳化沥青或泡沫沥青，将道路石油沥青作为旧沥青，置于烘箱加热至流动状态，其颜色为黑色；上述乳化沥青或泡沫沥青作为新沥青，置于烘箱中加热至水分蒸发并达到流动状态，颜色为浅白色；
②将新旧沥青按照不同比例混合，搅拌至完全混融，其中，旧沥青质量占新旧沥青质量的比例从0％至100％，按照1％梯度递增，得到101组混融沥青；
③利用颜色识别***采集上述101组标准混融沥青的色度，作为标准色度录入并储存。
(2)冷再生沥青混合料的制备
S1根据设计配比，称取集料及RAP，置于拌和机均匀混合，其中，RAP的掺加比例为n，其沥青含量为Pob；
S2按照成型后冷再生沥青混合料新旧沥青总含量Pb计算需要加入的脱色乳化沥青或泡沫沥青质量；
(3)新旧沥青混融程度测定
J1将水加到S1的拌和机中，拌和均匀，然后再加入需要数量的脱色乳化沥青或泡沫沥青等，；
J2将拌和均匀的混合料倒出至托盘，均匀摊开，用吹风机迅速吹干混合料，使得乳化沥青或泡沫沥青中的水分充分散失，选取3-6个表面颜色较浅的矿料颗粒，利用颜色识别***采集矿料表面混融沥青的色度，对比储存的标准色度，得出该色度对应旧沥青质量占新旧沥青总质量的比例，取其平均值α作为最终试验结果；
(4)结果计算
冷再生沥青混合料中的新旧沥青混融程度以混融程度指标γ表征，无量纲，按照以下公式计算新旧沥青的混融程度：
式中：
γ——新旧沥青的混融程度，％；
α——混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
β——混合料中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
n——RAP的掺配比例，％；
Pob——RAP中的沥青含量，％；
Pb——混合料中新旧沥青总含量，％。
在上述方案的基础上，步骤S2中沥青混合料的油膜厚度不小于5μm。
上述测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法在冷再生沥青混合料的组成设计及确定生产工艺参数中的应用。
本发明的有益效果包括以下几个方面：
(1)实用性强，操作简单可行
本发明先采用脱色沥青制备乳化沥青或泡沫沥青，与新集料、回收沥青路面材料RAP拌制冷再生沥青混合料，利用颜色识别***采集混合料表面混融沥青的色度，通过对比标准色度，确定混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青总质量的比例，最终计算冷再生沥青混合料中新旧沥青的混融程度，实用性强，且操作简单，能够快速、准确及稳定的测定出各种生产条件下冷再生沥青混合料新旧沥青的混融状态。
(2)提高沥青路面的使用性能和使用寿命
本发明提供了一种测定冷再生混合料中新旧沥青混融状态的试验方法，能够快速、准确的测定冷再生沥青混合料中新旧沥青的混融状态，从而根据试验结果指导乳化沥青或泡沫沥青冷再生沥青混合料的组成设计及确定生产工艺参数等，以提高冷再生沥青路面的使用性能和使用寿命。
(3)本发明方法为防止集料自身颜色混融沥青颜色的干扰，要求冷再生沥青混合料的油膜厚度不得小于5μm。新旧沥青的混融程度可以表征冷再生沥青混合料中旧沥青混合融入的比例，该数值越大，表明新旧沥青的混融状态越好，混合料的性能也更优。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
按照本发明的技术方案，本实施例给出一种测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融状态的试验方法，以AC-20C型乳化沥青冷再生沥青混合料为例，RAP的掺量为70％，通过抽提试验确定RAP的沥青含量为3.2％，经乳化沥青冷再生混合料配合比设计，确定最佳乳化沥青用量为3.5％，乳化沥青蒸发残留物含量为65％，经计算，冷再生混合料新旧沥青总含量为4.5％，油膜厚度为7.2μm，乳化沥青选用脱色沥青制成的乳化沥青。
本实施例的具体实施步骤如下：
(1)标准色度制定
①准备普通道路石油沥青和由脱色沥青制成的乳化沥青或泡沫沥青，将道路石油沥青作为旧沥青，置于烘箱加热至流动状态，其颜色为黑色；上述乳化沥青或泡沫沥青作为新沥青，置于烘箱中加热至水分蒸发并达到流动状态，颜色为浅白色；
②将新旧沥青按照不同比例混合，搅拌至完全混融，其中，旧沥青质量占新旧沥青质量的比例从0％至100％，按照1％梯度递增，得到101组混融沥青；
③利用颜色识别***采集上述101组标准混融沥青的色度，作为标准色度录入并储存；
(2)冷再生沥青混合料的制备
S1根据设计配比，称取集料及RAP，置于拌和机均匀混合，其中，RAP的掺加比例n＝70％，其沥青含量Pob＝3.2％；
S2按照成型后冷再生沥青混合料新旧沥青总含量Pb＝4.5％计算需要加入的脱色乳化沥青或泡沫沥青质量，并保证沥青混合料的油膜厚度不小于5μm；
(3)新旧沥青混融程度测定
J1将水加到S1的拌和机中，拌和均匀，然后再加入需要数量的脱色乳化沥青或泡沫沥青等，拌和均匀；
J2将拌和均匀的混合料倒出至托盘，均匀摊开，用吹风机迅速吹干混合料，使得乳化沥青或泡沫沥青中的水分充分散失，选取6个表面颜色较浅的矿料颗粒，利用颜色识别***采集矿料表面混融沥青的色度，对比储存的标准色度，得出该色度对应旧沥青质量占新旧沥青总质量的比例，取其平均值α＝4.5％；
(4)结果计算
冷再生沥青混合料中的新旧沥青混融状态以混融程度指标γ表征，无量纲，按照以下公式计算新旧沥青的混融程度：
式中：
γ——新旧沥青的混融程度，％；
α——混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
β——混合料中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
n——RAP的掺配比例，％；
Pob——RAP中的沥青含量，％；
Pb——混合料中新旧沥青总含量，％。
经计算，乳化沥青冷再生沥青混合料新旧沥青混融程度γ＝9％。
根据该乳化沥青冷再生沥青混合料新旧沥青混融程度调整配合比设计与最佳沥青用量，通过上述试验步骤再次计算调整后的乳化沥青冷再生沥青混合料新旧沥青混融程度γ′＝14％。
按照调整前后的配合比与最佳沥青用量，分别进行高温车辙试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验，测定结果见表1。
表1 AC-20C型乳化沥青冷再生沥青混合料性能测定结果对比
实施例2
按照本发明的技术方案，本实施例给出一种测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融状态的试验方法，以AC-20C型泡沫沥青冷再生沥青混合料为例，RAP的掺量为70％，通过抽提试验确定RAP的沥青含量为3.2％，经泡沫沥青冷再生混合料配合比设计，确定最佳泡沫沥青用量为2.8％，经计算，冷再生混合料新旧沥青总含量为5.04％，油膜厚度为7.8μm，泡沫沥青选用脱色沥青制成的泡沫沥青。
本实施例的具体实施步骤如下：
(1)标准色度制定
①准备普通道路石油沥青和由脱色沥青制成的乳化沥青或泡沫沥青，将道路石油沥青作为旧沥青，置于烘箱加热至流动状态，其颜色为黑色；上述乳化沥青或泡沫沥青作为新沥青，置于烘箱中加热至水分蒸发并达到流动状态，颜色为浅白色；
②将新旧沥青按照不同比例混合，搅拌至完全混融，其中，旧沥青质量占新旧沥青质量的比例从0％至100％，按照1％梯度递增，得到101组混融沥青；
③利用颜色识别***采集上述101组标准混融沥青的色度，作为标准色度录入并储存；
(2)冷再生沥青混合料的制备
S1根据设计配比，称取集料及RAP，置于拌和机均匀混合，其中，RAP的掺加比例n＝70％，其沥青含量Pob＝3.2％；
S2按照成型后冷再生沥青混合料新旧沥青总含量Pb＝5.04％计算需要加入的脱色乳化沥青或泡沫沥青质量，并保证沥青混合料的油膜厚度不小于5μm；
(3)新旧沥青混融程度测定
J1将水加到S1的拌和机中，拌和均匀，然后再加入需要数量的脱色乳化沥青或泡沫沥青等，拌和均匀；
J2将拌和均匀的混合料倒出至托盘，均匀摊开，用吹风机迅速吹干混合料，使得乳化沥青或泡沫沥青中的水分充分散失，选取3个表面颜色较浅的矿料颗粒，利用颜色识别***采集矿料表面混融沥青的色度，对比储存的标准色度，得出该色度对应旧沥青质量占新旧沥青总质量的比例，取其平均值α＝3.5％；
(4)结果计算
冷再生沥青混合料中的新旧沥青混融状态以混融程度指标γ表征，无量纲，按照以下公式计算新旧沥青的混融程度：
式中：
γ——新旧沥青的混融程度，％；
α——混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
β——混合料中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
n——RAP的掺配比例；
Pob——RAP中的沥青含量，％；
Pb——混合料中新旧沥青总含量，％。
经计算，泡沫沥青冷再生沥青混合料新旧沥青混融程度γ＝7.9％。
根据该泡沫沥青冷再生沥青混合料新旧沥青混融程度调整配合比设计与最佳沥青用量，通过上述试验步骤再次计算调整后的泡沫沥青冷再生沥青混合料新旧沥青混融程度γ′＝13.2％。
按照调整前后的配合比与最佳沥青用量，分别进行高温车辙试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验，测定结果见表2。
表2 AC-20C型乳化沥青冷再生沥青混合料性能测定结果对比
上述实施例的测定结果表明：针对乳化沥青与泡沫沥青拌制的冷再生沥青混合料，利用本发明测定方法能准确、稳定的测定不同拌和条件下的新旧沥青混融程度；可根据试验结果调整配合比设计与最佳沥青用量，冷再生沥青混合料新旧沥青混融程度越高，其高温和水稳定性能越好，说明本测定方法可指导乳化沥青或泡沫沥青冷再生沥青混合料的组成设计及确定生产工艺参数等，以提高冷再生沥青路面的使用性能和使用寿命。
上述试验结果与理论分析及工程实践结果相符，同时表明本发明的试验方法适用于测定乳化沥青或泡沫沥青冷再生混合料中新旧沥青的混融状态；本发明的试验方法实用性强，操作简单可行，能够快速、准确及稳定的测定出各种生产条件下冷再生沥青混合料新旧沥青的混融状态。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，其特征在于，确定冷再生沥青混合料混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例α，冷再生沥青混合料中的新旧沥青混融程度以混融程度指标γ表征，无量纲，按照以下公式计算新旧沥青的混融程度：
式中：
γ——新旧沥青的混融程度，％；
α——混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
β——混合料中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
n——RAP的掺配比例，％；
Pob——RAP中的沥青含量，％；
Pb——混合料中新旧沥青总含量，％。
2.根据权利要求1所述测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，其特征在于，所述混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例的测定方法为：
将脱色沥青制备成乳化沥青或泡沫沥青，与新集料、回收沥青路面材料RAP按照配比拌制冷再生沥青混合料，采集混合料表面混融沥青的色度，通过对比标准色度，确定混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青总质量的比例。
3.根据权利要求2所述测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，其特征在于，所述标准色度由以下方法制定：
①准备普通道路石油沥青和由脱色沥青制成的乳化沥青或泡沫沥青，将道路石油沥青作为旧沥青，置于烘箱加热至流动状态，其颜色为黑色；上述乳化沥青或泡沫沥青作为新沥青，置于烘箱中加热至水分蒸发并达到流动状态，颜色为浅白色；
②将新旧沥青按照不同比例混合，搅拌至完全混融，其中，旧沥青质量占新旧沥青质量的比例从0％至100％，按照1％梯度递增，得到101组混融沥青；
③利用颜色识别***采集上述101组标准混融沥青的色度，作为标准色度录入并储存。
4.根据权利要求1～3任一项所述测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)标准色度制定
①准备普通道路石油沥青和由脱色沥青制成的乳化沥青或泡沫沥青，将道路石油沥青作为旧沥青，置于烘箱加热至流动状态，其颜色为黑色；上述乳化沥青或泡沫沥青作为新沥青，置于烘箱中加热至水分蒸发并达到流动状态，颜色为浅白色；
②将新旧沥青按照不同比例混合，搅拌至完全混融，其中，旧沥青质量占新旧沥青质量的比例从0％至100％，按照1％梯度递增，得到101组混融沥青；
③利用颜色识别***采集上述101组标准混融沥青的色度，作为标准色度录入并储存。
(2)冷再生沥青混合料的制备
S1根据设计配比，称取集料及RAP，置于拌和机均匀混合，其中，RAP的掺加比例为n，其沥青含量为Pob；
S2按照成型后冷再生沥青混合料新旧沥青总含量Pb计算需要加入的脱色乳化沥青或泡沫沥青质量；
(3)新旧沥青混融程度测定
J1将水加到S1的拌和机中，拌和均匀，然后再加入需要数量的脱色乳化沥青或泡沫沥青等，；
J2将拌和均匀的混合料倒出至托盘，均匀摊开，用吹风机迅速吹干混合料，使得乳化沥青或泡沫沥青中的水分充分散失，选取3-6个表面颜色较浅的矿料颗粒，利用颜色识别***采集矿料表面混融沥青的色度，对比储存的标准色度，得出该色度对应旧沥青质量占新旧沥青总质量的比例，取其平均值α作为最终试验结果；
(4)结果计算
冷再生沥青混合料中的新旧沥青混融程度以混融程度指标γ表征，无量纲，按照以下公式计算新旧沥青的混融程度：
式中：
γ——新旧沥青的混融程度，％；
α——混融沥青中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
β——混合料中旧沥青质量占新旧沥青质量的比例，％；
n——RAP的掺配比例，％；
Pob——RAP中的沥青含量，％；
Pb——混合料中新旧沥青总含量，％。
5.根据权利要求4所述测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法，其特征在于，步骤S2中沥青混合料的油膜厚度不小于5μm。
6.权利要求1～5任一项所述测定冷再生沥青混合料中新旧沥青混融程度的试验方法在冷再生沥青混合料的组成设计及确定生产工艺参数中的应用。
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| Title |
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