一种快速成型再生水稳基层的制备方法与流程

1.本发明涉及道路施工技术领域，具体涉及一种快速成型再生水稳基层的制备方法。


背景技术：

2.传统水泥稳定碎石施工时，由于水稳基层的养护时间较长，一般需进行3～7d养生后方可形成强度进而实施沥青面层的施工作业。并且，水泥稳定碎石基层养生期间要对施工段落进行封闭，在交通量大且经常发生拥堵的地方，传统维修方法会引起交通拥堵，降低通行效率，对交通和人们出行都带来一定的影响。此外，部分道路不存在交通分流条件，只能在开放交通的同时，进行养护和改扩建施工。这种情况下，不及时回填沥青面层，存在极大的交通安全隐患。
3.沥青混合料回收料(rap)技术已在道路面层中得到了广泛的应用。随着改扩建工程的增多，rap总量不断增加，仅在面层中的应用已经满足不了再生沥青混合料处理的需求，将rap应用于：在水泥稳碎石中掺加适量废旧沥青混合料，不仅可以很好的提高路面基层的各项路用性能，并且可以改善其疲劳性能、抗冻性能和冲刷性能。
4.但是由于rap料的性能良莠不齐，目前废旧沥青材料rap在基层中主要应用的层位为底基层，上基层应用的较少；且和普通水稳基层一样，再生水稳基层养生7天后才能进行下一道工序施工，工期压力大。
5.有鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种快速成型再生水稳基层的制备方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是开发一种快速成型再生水稳基层的制备方法，对回收rap进行级配变异性和性能评价，根据评价结果计算rap料的掺量，避免了rap料性能差异过大造成的水稳基的路用性能下降。
7.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
8.本发明提供的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，将rap料、碎石粗料、碎石细料、水泥和免养生剂掺和后得到混合料；将混合料摊铺于基层，经碾压和养护后得到再生水稳基层；
9.其中rap料的掺和量根据如下公式计算：m
rap料
/m
混合料
＝(1-c
vi
)
·
pqi；
10.其中，m
rap料
是rap料的总质量，单位为kg，m
混合料
为混合料的总质量，单位为kg；c
vi
是rap料的变异系数，≤1，单位是常数；pqi是rap料的路面使用性能指数，单位是常数。
11.旧料级配变异将会引起水泥稳定rap混合料结构组成的改变，导致水泥稳定rap混合料用用性能改变。为了了解旧料级配变异情况，本发明采用上述公式根据rap料的变异情况对rap料的掺量进行限定，变异系数越大，则说明变异情况越严重；当变异情况严重时，减少rap料的掺量，避免rap料的掺量大影响水稳基层的路用性能；当变异情况较弱时，可以提
高rap料的掺量，在保证水稳基层的路用性能的同时，尽量大的采用rap料，达到节约资源的目的。
12.进一步的，将rap料根据粒径大小分为三档，对每一档进行三次筛分来计算cvi。
13.进一步的，c
vi
的计算公式如下：cvi表示第i筛孔的变异系数，pvi表示第i筛孔分计筛余率平均值，σvi表示第i筛孔分计筛余率的标准差。上述公式是针对rap料的粒径范围进行的限定，目的是从粒径分布情况确定rap料的变异情况。
14.进一步的，将rap料根据粒径大小分为三档，具体分为：沥青铣刨料1，粒径范围是10～20mm；沥青铣刨料2，粒径范围是5～10mm；沥青铣刨料3，粒径范围是0～5mm。
15.进一步的，pqi是rap料的路面使用性能指数，由路面行驶质量指数rqi、路面损坏状况指数pci、路面车辙深度指数rdi、路面抗滑性能指数sri和路面结构强度指数pssi计算得到。
16.上述5个指标的测定不但能够评价rap料在原路面的使用过程中的损害程度，还能通过车辙深度指数等指标侧面确定rap料中的沥青料的损害程度以及原始沥青的路用性能，有助于判断rap料中的沥青含量，进而限定rap料在水稳基层中的掺合量。
17.若车辙深度指数较低，则说明原始rap料中的沥青的针入度较大，则应减少rap料在水稳基层材料中的掺入度，若车辙深度指数较高，则说明原始rap料中的沥青的针入度、软化度等性能指标较高，则可以增加rap料的掺合量，这样做的目的是既保证了水稳基层的刚性，又提高了水稳基层的抗开裂性能。
18.进一步的，pqi的计算公式如下：
19.pqi＝(rqi+pci+rdi+sri+pssi)/5。
20.进一步的，rap料的含水率≤3％，4.75mm以下的rap料的砂当量≥60％。
21.进一步的，碎石粗料和碎石细料的质量比为(2～3)：1。
22.进一步的，水泥的用量为混合料总质量的3～5％。
23.进一步的，rap料的级配曲线采用s型级配曲线，且粒径为4.75mm及以下的筛孔通过率在规定范围下限与中值之间，对于粒径为16mm及以上的筛孔通过率，在中值与上限范围之间，上下限根据db32/t3311-2017抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工技术规范中的级配范围确定。
24.进一步的，免养生剂的用量是混合料总质量的1～10％。
25.综上所述，本发明具有以下有益效果：
26.本发明通过rap料的变异系数和原始路面使用性能指标两个方面共同限定了rap料在水稳基层混合料中的掺合量，在节约资源，使rap料能够应用于水稳基层中的同时，有效提高了水稳基层的无侧限抗压强度、劈裂性能、抗压回弹模量、收缩特性和冲刷特性。
具体实施方式
27.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
28.实施例1
29.一种快速成型再生水稳基层的制备方法，本实施例中的rap料取自某高速公路中的一段，其路面各项检测数据如下：
30.项目pcirqirdisripssi性能指标88.493.595.889.787.5
31.则本实施例采用的rap料的pqi＝90.98；
32.将本实施例中的rap料根据粒径大小分为三档，沥青铣刨料1，粒径范围是13.2～26.5mm；沥青铣刨料2，粒径范围是4.75～9.5mm；沥青铣刨料3，粒径范围是0～4.75mm将rap料根据粒径大小分为三档，对每一档进行三次筛分来计算cvi。
33.c
vi
的计算公式如下：c
vi
表示第i筛孔的变异系数，p
vi
表示第i筛孔分计筛余率平均值，σ
vi
表示第i筛孔分计筛余率的标准差，则c
vi
＝0.45；
34.根据本发明提供的公式m
rap料
/m
混合料
＝(1-c
vi
)
·
pqi计算可得：m
rap料
/m
混合料
＝0.5。
35.据此确定本实施例中再生水稳基层配合比设计结果见下表：
[0036][0037]
本实施例提供的制备方法如下：
[0038]
s1、将上述沥青铣刨料1～3与碎石粗料和碎石细料共混得到混合料；
[0039]
s2、向混合料中加入水泥和免养生剂，采用两次拌和的生产工艺，拌和时间为15s，拌和后混合料较为均匀、无花白料、无结块、无明显离析现象；
[0040]
s3、现场设立标高线，以保证现场摊铺碾压的厚度满足要求(，摊铺前下层表面已经基本清理干净，并洒水润湿；
[0041]
s4、摊铺，摊铺过程中摊铺机采用走钢丝找平方式，摊铺速度约2m/min；
[0042]
s5、采用双钢轮压路机初压，单钢轮压路机先弱振、后强振的方式进行复压，胶轮收光终压，终压后，铺面平整，无明显离析、粗集料分布均匀；
[0043]
s6、碾压完成后立即利用透水土工布覆盖养生，通过洒水车进行喷雾状洒水作业，在7天养生期内保证水稳基层表面湿润。
[0044]
实施例2
[0045]
一种快速成型再生水稳基层的制备方法，本实施例中的rap料取自某高速公路中的一段，其路面各项检测数据如下：
[0046]
项目pcirqirdisripssi性能指标78.736.494.687.988.5
[0047]
则本实施例采用的rap料的pqi＝77.22；
[0048]
将本实施例中的rap料根据粒径大小分为三档，沥青铣刨料1，粒径范围是10～20mm；沥青铣刨料2，粒径范围是5～10mm；沥青铣刨料3，粒径范围是0～5mm将rap料根据粒
径大小分为三档，对每一档进行三次筛分来计算c
vi
。
[0049]cvi
的计算公式如下：cvi表示第i筛孔的变异系数，pvi表示第i筛孔分计筛余率平均值，σvi表示第i筛孔分计筛余率的标准差，则cvi＝0.42；
[0050]
根据本发明提供的公式m
rap料
/m
混合料
＝(1-c
vi
)
·
pqi计算可得：m
rap料
/m
混合料
＝0.45。
[0051]
据此确定本实施例中再生水稳基层配合比设计结果见下表：
[0052][0053]
本实施例提供的制备方法如下：
[0054]
s1、将上述沥青铣刨料1～3与碎石粗料和碎石细料共混得到混合料；
[0055]
s2、向混合料中加入水泥和免养生剂，采用两次拌和的生产工艺，拌和时间为15s，拌和后混合料较为均匀、无花白料、无结块、无明显离析现象；
[0056]
s3、现场设立标高线，以保证现场摊铺碾压的厚度满足要求，摊铺前下层表面已经基本清理干净，并洒水润湿；
[0057]
s4、摊铺，摊铺过程中摊铺机采用走钢丝找平方式，摊铺速度约2m/min；
[0058]
s5、采用双钢轮压路机初压，单钢轮压路机先弱振、后强振的方式进行复压，胶轮收光终压，终压后，铺面平整，无明显离析、粗集料分布均匀；
[0059]
s6、碾压完成后立即利用透水土工布覆盖养生，通过洒水车进行喷雾状洒水作业，在7天养生期内保证水稳基层表面湿润。
[0060]
实施例3
[0061]
一种快速成型再生水稳基层的制备方法，本实施例中的rap料取自某高速公路中的一段，其路面各项检测数据如下：
[0062]
项目pcirqirdisripssi性能指标88.19190.480.586.3
[0063]
则本实施例采用的rap料的pqi＝87.26；
[0064]
将本实施例中的rap料根据粒径大小分为三档，沥青铣刨料1，粒径范围是10～20mm；沥青铣刨料2，粒径范围是5～10mm；沥青铣刨料3，粒径范围是0～5mm将rap料根据粒径大小分为三档，对每一档进行三次筛分来计算cvi。
[0065]cvi
的计算公式如下：c
vi
表示第i筛孔的变异系数，p
vi
表示第i筛孔分计筛余率平均值，σvi表示第i筛孔分计筛余率的标准差，则cvi＝0.36；
[0066]
根据本发明提供的公式m
rap料
/m
混合料
＝(1-cvi)
·
pqi计算可得：m
rap料
/m
混合料
＝0.55。
[0067]
据此确定本实施例中再生水稳基层配合比设计结果见下表：
[0068][0069][0070]
本实施例提供的制备方法如下：
[0071]
s1、将上述沥青铣刨料1～3与碎石粗料和碎石细料共混得到混合料；
[0072]
s2、向混合料中加入水泥和免养生剂，采用两次拌和的生产工艺，拌和时间为15s，拌和后混合料较为均匀、无花白料、无结块、无明显离析现象；
[0073]
s3、现场设立标高线，以保证现场摊铺碾压的厚度满足要求，摊铺前下层表面已经基本清理干净，并洒水润湿；
[0074]
s4、摊铺，摊铺过程中摊铺机采用走钢丝找平方式，摊铺速度约2m/min；
[0075]
s5、采用双钢轮压路机初压，单钢轮压路机先弱振、后强振的方式进行复压，胶轮收光终压，终压后，铺面平整，无明显离析、粗集料分布均匀；
[0076]
s6、碾压完成后立即利用透水土工布覆盖养生，通过洒水车进行喷雾状洒水作业，在7天养生期内保证水稳基层表面湿润。
[0077]
对比实施例1
[0078]
一种快速成型再生水稳基层的制备方法，本实施例中的rap料与实施例1相同；
[0079]
本实施例中再生水稳基层配合比设计结果见下表：
[0080][0081]
本实施例提供的制备方法如下：
[0082]
s1、将上述沥青铣刨料1～3与碎石粗料和碎石细料共混得到混合料；
[0083]
s2、向混合料中加入水泥和免养生剂，采用两次拌和的生产工艺，拌和时间为15s，拌和后混合料较为均匀、无花白料、无结块、无明显离析现象；
[0084]
s3、现场设立标高线，以保证现场摊铺碾压的厚度满足要求(，摊铺前下层表面已经基本清理干净，并洒水润湿；
[0085]
s4、摊铺，摊铺过程中摊铺机采用走钢丝找平方式，摊铺速度约2m/min；
[0086]
s5、采用双钢轮压路机初压，单钢轮压路机先弱振、后强振的方式进行复压，胶轮收光终压，终压后，铺面平整，无明显离析、粗集料分布均匀；
[0087]
s6、碾压完成后立即利用透水土工布覆盖养生，通过洒水车进行喷雾状洒水作业，
在7天养生期内保证水稳基层表面湿润。
[0088]
对比实施例2
[0089]
一种快速成型再生水稳基层的制备方法，本实施例中的rap料与实施例2相同；
[0090]
本实施例中再生水稳基层配合比设计结果见下表：
[0091][0092]
本实施例提供的制备方法如下：
[0093]
s1、将上述沥青铣刨料1～3与碎石粗料和碎石细料共混得到混合料；
[0094]
s2、向混合料中加入水泥和免养生剂，采用两次拌和的生产工艺，拌和时间为15s，拌和后混合料较为均匀、无花白料、无结块、无明显离析现象；
[0095]
s3、现场设立标高线，以保证现场摊铺碾压的厚度满足要求，摊铺前下层表面已经基本清理干净，并洒水润湿；
[0096]
s4、摊铺，摊铺过程中摊铺机采用走钢丝找平方式，摊铺速度约2m/min；
[0097]
s5、采用双钢轮压路机初压，单钢轮压路机先弱振、后强振的方式进行复压，胶轮收光终压，终压后，铺面平整，无明显离析、粗集料分布均匀；
[0098]
s6、碾压完成后立即利用透水土工布覆盖养生，通过洒水车进行喷雾状洒水作业，在7天养生期内保证水稳基层表面湿润。
[0099]
性能测试
[0100]
1.采用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(jtg e51-2009)中的无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法t0805-1994方法对实施例1～3以及对比实施例1～2的水稳基层进行强度检测，结果如下：
[0101]
项目1d强度/mpa3d强度/mpa7d强度/mpa实施例12.93.54.6实施例23.13.74.8实施例32.83.84.5对比实施例11.62.43.1对比实施例21.72.63.3
[0102]
根据对比实施例1与实施例1的数据对比以及对比实施例2与实施例2的数据对比可知，不采用本发明提供的公式对rap料的掺入量进行限定，会导致水稳基层的强度降低。
[0103]
2.对实施例1～3以及对比实施例1～2的水稳基层进行取芯，结果如下表：
[0104]
项目取芯结果实施例1外观密实，底部成型良好实施例2外观密实，底部成型良好
实施例3外观密实，底部成型良好对比实施例1外观密实，底部成型较好，有孔洞对比实施例2外观密实，底部成型较好，有孔洞
[0105]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，将rap料、碎石粗料和碎石细料掺和后得到混合料；将混合料与水泥和免养生剂拌和后摊铺于基层，经碾压和养护后得到再生水稳基层；其中rap料的掺和量根据如下公式计算：m
rap料
/m
混合料
=（1-c
vi
）
·
pqi；其中，m
rap料
是rap料的总质量，单位为kg，m
混合料
为混合料的总质量，单位为kg；c
vi
是rap料的变异系数，≤1，单位是常数；pqi是rap料的路面使用性能指数，单位是常数。2.根据权利要求1所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，将rap料根据粒径大小分为三档，对每一档进行三次筛分来计算所述c
vi
。3.根据权利要求2所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述c
vi
的计算公式如下：；c
vi
表示第i筛孔的变异系数，p
vi
表示第i筛孔分计筛余率平均值，σ
vi
表示第i筛孔分计筛余率的标准差。4.根据权利要求2所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述将rap料根据粒径大小分为三档，具体分为：沥青铣刨料1，粒径范围是10~20mm；沥青铣刨料2，粒径范围是是5~10mm；沥青铣刨料3，粒径范围是0~5mm。5.根据权利要求1所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述pqi是rap料的路面使用性能指数，由路面行驶质量指数rqi、路面损坏状况指数pci、路面车辙深度指数rdi、路面抗滑性能指数sri和路面结构强度指数pssi计算得到。6.根据权利要求1所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述pqi的计算公式如下：pqi=（rqi+pci+rdi+sri+pssi）/5。7.根据权利要求1所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述rap料的含水率≤3%，4.75mm以下的rap料的砂当量≥60%。8.根据权利要求1所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述水泥的用量为混合料总质量的3~5%。9.根据权利要求1所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述rap料的级配曲线采用s型级配曲线。10.根据权利要求1所述的一种快速成型再生水稳基层的制备方法，其特征在于，所述免养生剂的用量是混合料总质量的0.1~10%。

技术总结
本发明属于道路施工领域，具体涉及一种快速成型再生水稳基层的制备方法。其技术要点如下：将RAP料、碎石粗料和碎石细料掺和后得到混合料；将混合料与水泥和免养生剂拌和后摊铺于基层，经碾压和养护后得到再生水稳基层；其中RAP料的掺和量根据如下公式计算：mRAP料/m混合料=（1-Cvi）


技术研发人员：陈玉良 孔凡明 朱进 房晨 冯福星 鲁守京
受保护的技术使用者：南京市公共工程建设中心
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/8/24