技术领域
[0001] 本发明涉及交通土建工程应用技术领域，具体涉及一种就地冷再生混合料及其级配方法和应用。
相关背景技术
[0002] 就地冷再生是指利用沥青再生设备将旧沥青路面材料就地打碎，并加入新集料后拌和压实，以旧路面材料为主料的修筑道路技术。就地冷再生混合料指的是包括旧路面铣刨料和新集料的混合料。
[0003] 目前，工程实践中就地冷再生混合料的设计方法主要是：先确定就地冷再生混合料的密度，再根据这个密度确定新集料掺量，然后根据《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)中集料之间级配关系确定得出就地冷再生混合料。
[0004] 但是上述方法中新集料掺量凭借经验确定，从而导致在具体应用时，需要根据现场试验段路面的铣刨厚度和实际压实厚度对新集料掺量进行多次调整，过程不仅复杂，也影响工程进度。另外，采用上述方法得到的就地冷再生混合料存在新集料之间级配设计不合理，得到的就地冷再生混合料路用性能参差不齐，难以得到具有优良路用性能的就地冷再生混合料。
具体实施方式
[0023] 本发明提供了一种就地冷再生混合料的级配方法，所述就地冷再生混合料包括旧路面铣刨料、集料和水泥，其特征在于，以质量份计，所述旧路面铣刨料和集料的总份数为100份，所述水泥为1.5份；
[0024] 所述集料的质量份根据式I中a的取值确定：
[0025] a＝(Y-1)/Y×100 式I；
[0026] 当a≥35时，所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料为(a-20)份，所述细集料为20份；
[0027] 当20＜a<35时，所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料为20份，所述细集料为(a-20)份；
[0028] 当a≤20时，所述集料为粗集料，所述粗集料为a份；
[0029] 所述式I中a为新集料掺量界限系数；所述式I中Y为新集料掺杂系数；所述新集料掺杂系数为冷再生结构层厚度与旧路面铣刨厚度的比值的0.875倍。
[0030] 在本发明中，所述就地冷再生混合料包括旧路面铣刨料。在本发明中，所述旧路面铣刨料为待修复路面经铣刨后得到的废弃料。本发明对所述待修复路面的铣刨方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
[0031] 在本发明中，所述就地冷再生混合料包括粗集料。在本发明中，所述粗集料的粒径优选为15mm～30mm，进一步优选为18～28mm，更优选为20～25mm；所述粗集料的表观相对密度优选≥2.6，进一步优选≥3.0。在本发明中，所述粗集料中针片状粗集料的含量优选≤20％，进一步优选≤15％；所述粗集料的压碎值优选≤26％，进一步优选≤25％。在本发明中，所述粗集料优选满足《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F40-2004)对粗集料的技术要求。在本发明中，所述粗集料在就地冷再生混合料中主要起到骨架的作用。
[0032] 在本发明中，当所述就地冷再生混合料包括细集料时，所述细集料的粒径优选＜2.36mm，进一步优选＜3mm；所述细集料的表观相对密度优选≥2.5，进一步优选≥3.0；所述细集料的砂当量优选≥60％，进一步优选≥65％；所述细集料中粒径＞0.3mm集料的坚固性≥12％，进一步优选≥15％；所述坚固性优选指的是砂试样经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环，承受硫酸钠结晶压而不发生显著破坏或强度降低的性能。在本发明中，所述“细集料中粒径＞0.3mm集料的坚固性≥12％”优选指的是细集料中粒径＞0.3mm那部分在坚固性测试中，满足坚固性测试要求的质量百分数≥12％；所述细集料的棱角性≥30s，进一步优选≥35s；所述细集料的棱角性优选指的是：测定细集料全部通过标准漏斗所需要的流动时间，称为细集料的棱角性，以s表示。在本发明中，所述“细集料的棱角性≥30s”优选指的是细集料全部通过标准漏斗所需要的流动时问≥30s。
[0033] 在本发明中，所述细集料优选满足《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF40-2004)对细集料的技术要求。在本发明中，所述细骨料在就地冷再生混合料中主要起到填充的作用。
[0034] 在本发明中，所述就地冷再生混合料包括水泥。在本发明中，所述水泥的强度等级优选为32.5或42.5；所述水泥的类型优选为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥；所述水泥的初凝时间优选≥3h，进一步优选≥3.5h；所述水泥的终凝时间优选≥6h，进一步优选≥6.5h。在本发明中，所述水泥的外观无团粒结块。在本发明中，所述水泥优选满足《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F40-2004)对水泥的技术要求。
[0035] 在本发明中，以质量份计，所述就地冷再生混合料中的旧路面铣刨料和集料总份数为100份，所述集料的质量份根据式I中a的取值确定：
[0036] a＝(Y-1)/Y×100 式I；
[0037] 当a≥35时，所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料为(a-20)份，所述细集料为20份；
[0038] 当20＜a<35时，所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料为20份，所述细集料为(a-20)份；
[0039] 当a≤20时，所述集料为粗集料，所述粗集料为a份；
[0040] 所述式I中a为新集料掺量界限系数；所述式I中Y为新集料掺杂系数；所述新集料掺杂系数为冷再生结构层厚度与旧路面铣刨厚度的比值的0.875倍。
[0041] 在本发明中，所述旧路面铣刨厚度优选为10～15cm；所述冷再生结构层厚度优选为15～20cm。
[0042] 在本发明中，所述冷再生结构层厚度即为目标铺设路面的厚度。
[0043] 在本发明中，所述新集料优选包括粗集料、细集料和水泥。以所述粗集料的质量份数为基准，本发明所述就地冷再生混合料中水泥的质量份数为0.1～1.5份，优选为0.5～1.5份，进一步优选为1.0～1.3份。
[0044] 本发明通过将所述旧路面铣刨料、粗集料、细集料和水泥控制在上述范围内，有利于使就地冷再生混合料形成骨架结构，细集料填充在骨架结构中，使本发明提供的就地冷再生混合料具有优良的路用性能。而且本发明建立了新集料掺量与旧路面铣刨厚度和冷再生结构层厚度的关系，避免了现有技术中通过经验确定新集料掺量时，由于旧路面铣刨厚度和冷再生结构层厚度不同，从而需要不断调整新集料掺量的问题。
[0045] 在本发明中，所述就地冷再生混合料优选还包括矿粉。在本发明中，以所述粗集料的质量份数为基准，所述矿粉的质量份数优选为0.1～3份，进一步优选为0.5～3份，更优选为1.0～2.5份，更进一步优选为1.5～2.0份。
[0046] 在本发明中，所述矿粉中粒径小于0.075mm的粉料的质量百分含量优选为75％～100％，进一步优选为80％～95％，更优选为85～90％；所述矿粉的表观密度优选≥2.5t/m3，进一步优选≥3.0t/m3；所述矿粉的亲水系数优选＜1.0，进一步优选＜0.8；所述矿粉的含水率优选≤1.0％，进一步优选≤0.8％。在本发明中，所述矿粉优选满足“JTG F40-2004”对矿粉的技术要求。在本发明中，所述矿粉有利于进一步提高就地冷再生混合料的路用性能。
[0047] 在本发明中，所述矿粉优选包括石灰岩或岩浆岩。
[0048] 本发明提供了上述技术方案所述级配方法得到的就地冷再生混合料，包括旧路面铣刨料、集料和水泥。
[0049] 本发明优选按照上述技术方案所述旧路面铣刨料、集料和水泥的质量份数将旧路面铣刨料、集料和水泥混合，得到就地冷再生混合料。本发明对混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
[0050] 本发明还提供了上述技术方案所述级配方法得到的就地冷再生混合料或者上述技术方案所述就地冷再生混合料作为铺路用料在旧路维修改造中的应用。
[0051] 本发明优选将待维修改造路面进行铣刨，以得到的废弃料作为所述就地冷再生混合料中的旧路面铣刨料；将所述就地冷再生混合料铺设在铣刨后或者未铣刨的路基上。本发明对铺设的方式没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的铺设方式即可。本发明将待维修改造路面的铣刨料作为就地冷再生混合料原料，并且直接根据旧路面铣刨厚度和冷再生结构层厚度确定不同种类新集料的掺杂量，避免了现有技术中通过经验确定新集料掺量时，由于旧路面铣刨厚度和冷再生结构层厚度不同，从而需要不断调整新集料掺量的问题，简化路面改造方式。
[0052] 下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0053] 实施例1
[0054] 以旧路面铣刨厚度为10cm，冷再生结构层设计厚度为18cm为例，通过计算得到新集料掺量系数Y，新集料掺量系数为1.575。然后通过公式(Y-1)/Y×100确定粗集料和细集料的质量份数。通过计算可知(Y-1)/Y×100＝36.5＞35，进而能够得到细集料质量份数为20份，粗集料质量份数16.5份，旧路面铣刨料为63.5份，另外添加1.5质量份的水泥。其中粗集料的粒径为15～30mm，粗集料的表观相对密度为2.6，粗集料的针片状含量为20％，粗集料的压碎值为26％；细集料的表观相对密度为2.5，细集料的砂当量为60％，细集料中粒径＞0.3mm集料的坚固性为12％，细集料的棱角性为30s；水泥的强度等级为32.5，水泥的初凝时间为3h，终凝时间为6h，水泥的外观无团粒结块。
[0055] 实施例2
[0056] 以旧路面铣刨厚度为12cm，冷再生结构层设计厚度为18cm为例，通过计算得到新集料掺量系数Y，新集料掺量系数为1.3125。然后通过公式(Y-1)/Y×100确定粗集料和细集料的质量份数。通过计算可知(Y-1)/Y×100＝24<35，进而能够得到细集料质量份数为20份，粗集料质量份数4份，旧路面铣刨料为76份，另外添加1.5质量份的水泥。其中粗集料的粒径为15～30mm，粗集料的表观相对密度为2.7，粗集料的针片状含量为18％，粗集料的压碎值为25％；细集料的表观相对密度为2.6，细集料的砂当量为62％，细集料中粒径＞0.3mm集料的坚固性为15％，细集料的棱角性为32s；水泥的强度等级为42.5，水泥的初凝时间为4h，终凝时间为7h，水泥的外观无团粒结块。
[0057] 实施例3
[0058] 以旧路面铣刨厚度为13cm，冷再生结构层设计厚度为18cm为例，通过计算得到新集料掺量系数Y，新集料掺量系数为1.21。然后通过公式(Y-1)/Y×100确定粗集料和细集料的质量份数。通过计算可知(Y-1)/Y×100＝17<20，进而能够得到细集料质量份数为0份，粗集料质量份数17份，旧路面铣刨料为83份，另外添加1.5质量份的水泥和3质量份的矿粉。其中粗集料的粒径为15～30mm，粗集料的表观相对密度为2.8，粗集料的针片状含量为15％，粗集料的压碎值为23％；细集料的表观相对密度为2.8，细集料的砂当量为65％，细集料中粒径＞0.3mm集料的坚固性为18％，细集料的棱角性为35s；水泥的强度等级为42.5，水泥的初凝时间为5h，终凝时间为8h，水泥的外观无团粒结块。
[0059] 对实施例1得到的就地冷再生混合料的路用性能进行测试，测试结果如表1所示：
[0060] 表1实施例1得到的就地冷再生混合料的路用性能
[0061]实测项目 40℃MS(kN) 15℃RT(MPa) MS0(％) TSR(％) DS(次/mm)
实测值 15.70 0.80 91.4 74.3 3307
技术要求 ≥14 ≥0.65 ≥75 ≥70 ≥3000
[0062] 对实施例2得到的就地冷再生混合料的路用性能进行测试，测试结果如表2所示：
[0063] 表2实施例2得到的就地冷再生混合料的路用性能
[0064]实测项目 40℃MS(kN) 15℃RT(MPa) MS0(％) TSR(％) DS(次/mm)
实测值 15.55 0.81 92.0 74.5 3357
技术要求 ≥14 ≥0.65 ≥75 ≥70 ≥3000
[0065] 对实施例3得到的就地冷再生混合料的路用性能进行测试，测试结果如表3所示：
[0066] 表3实施例3得到的就地冷再生混合料的路用性能
[0067]实测项目 40℃MS(kN) 15℃RT(MPa) MS0(％) TSR(％) DS(次/mm)
实测值 16.13 0.83 92.7 75.0 3421.4
技术要求 ≥14 ≥0.65 ≥75 ≥70 ≥3000
[0068] 在本发明中，所述40℃MS指的是：40℃时马歇尔稳定度；
[0069] 在本发明中，所述15℃RT指的是：15℃时干劈裂强度；
[0070] 在本发明中，所述MS0指的是：残留稳定度；
[0071] 在本发明中，所述TSR指的是：冻融劈裂强度比；
[0072] 在本发明中，所述DS指的是：动稳定度。
[0073] 在本发明中，所述40℃MS、15℃RT、MS0、TSR和DS所有指标均根据《沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E-20-2011)进行测试。
[0074] 由上述测试结果可知，本发明提供的就地冷再生混合料具有优良的路用性能。
[0075] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
