本發(fā)明屬于道路瀝青路面材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種常溫瀝青混合料及其施工設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對各種物質(zhì)生活的要求越來越高，對基礎(chǔ)建設(shè)也逐步提高到新的高度和起點，安全舒適，經(jīng)濟高效，節(jié)能環(huán)保成為未來發(fā)展的重要課題，發(fā)展與環(huán)境保護這一矛盾和對立統(tǒng)一規(guī)律日漸凸顯，有些人認為環(huán)保與經(jīng)濟發(fā)展是對立的，認為要保護環(huán)境必然要犧牲經(jīng)濟的發(fā)展。這些年的實踐證明，正確處理環(huán)境與發(fā)展的關(guān)系，二者是可以相互促進的，可以達到經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，路面工程也是如此。

中國絕大部分瀝青路面使用的都是熱拌瀝青混合料，也正是由于熱拌瀝青混合料施工溫度高能耗高、工序繁雜及污染嚴重等自身的一部分不足，給瀝青路面的建設(shè)帶來了一系列的技術(shù)難題，同時也限制了瀝青材料在道路材料領(lǐng)域未來的發(fā)展?；跓岚铻r青混合料的種種弊端以及日益惡化的環(huán)境問題，瀝青路面材料正向著節(jié)能減排的不斷前進，從熱拌到溫拌、從溫拌到常溫拌和、從常溫拌和到冷拌，描繪了瀝青混合料的科技進步方向。今天，全球道路界對瀝青路面節(jié)能減排技術(shù)的關(guān)注達到了極點，繼溫拌瀝青路面技術(shù)之后，常溫拌和、冷拌瀝青路面技術(shù)成為全球研發(fā)的熱點。

根據(jù)美國國家瀝青路面協(xié)會NAPA的定義，熱拌瀝青混合料的拌和溫度在150～180℃，溫拌瀝青混合料的拌和溫度在120～140℃，常溫拌和瀝青混合料拌和溫度在60～100℃，冷拌瀝青混合料拌和溫度在20～40℃。根據(jù)拌和溫度不難看出，節(jié)能減排效果最佳的是冷拌瀝青混合料，其次是常溫拌和瀝青混合料，但冷拌瀝青混合料路用性能不足其長期困擾其應(yīng)用的因素，而常溫拌和瀝青混合料路用性能與溫拌相同，在節(jié)能減排方面更具優(yōu)勢。

常溫瀝青混合料屬于國際上較為新型的筑路材料，理論研究較為成熟，但實體工程極少，更沒有準確、系統(tǒng)的設(shè)計及施工方法，鑒于此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供常溫瀝青混合料，所述常溫瀝青混合料包括常溫瀝青和集料，按重量份計，所述常溫瀝青4.0-6.0份，集料100份，所述集料包括石灰?guī)r、機制砂、礦粉中的一種或幾種。

所述重量份可以是μg、mg、g、kg等公知的重量單位，也可以是其倍數(shù)，如1/10、1/100、10倍、100倍等。

在上述方案中優(yōu)選的是，按重量份計，所述常溫瀝青4.8-6.0份，集料100份；優(yōu)選地，常溫瀝青4.8份，集料100份。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述集料包括粒徑為10-15mm的石灰?guī)r、粒徑為5-10mm的石灰?guī)r、機制砂和礦粉。

優(yōu)選地，所述集料包括所述粒徑為10-15mm的石灰?guī)r、粒徑為5-10mm的石灰?guī)r、粒徑為0-5mm機制砂和粒徑≤0.075mm礦粉以(36～39):(20～23):(37～40):(1～2)的重量比組成；更優(yōu)選地，粒徑為10-15mm的石灰?guī)r、粒徑為5-10mm的石灰?guī)r、粒徑為0-5mm機制砂和粒徑≤0.075mm的礦粉以38:22:39:1的重量比組成。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述粒徑≤0.075mm的礦粉含量不小于75％。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，常溫瀝青包括70#基質(zhì)瀝青。

本發(fā)明所述的常溫瀝青混合料中，不同礦物及粒徑集料的配合設(shè)計，與常溫瀝青協(xié)同配合作用，一方面，提高了瀝青與集料之間的粘附性，另一方面，提高了瀝青混合料與下層路面的粘附性。本發(fā)明常溫瀝青混合料在攤鋪壓實后具有較低的空隙率，馬歇爾穩(wěn)定度好，路用性能好。

本發(fā)明的第二目的在于提供上述常溫瀝青混合料的施工設(shè)計方法，所述施工設(shè)計方法包括如下步驟：。

(1)設(shè)計施工拌合溫度TEM_OAC和壓實溫度TEM_OAC-5℃；

(2)設(shè)計養(yǎng)生時間TIM_OAC：根據(jù)步驟(1)確定的施工拌合溫度和壓實溫度，采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中T0702-2011擊實法，成型馬歇爾件，取馬歇爾試件的空隙率和馬歇爾穩(wěn)定度趨于穩(wěn)定時對應(yīng)的養(yǎng)生天數(shù)為養(yǎng)生時間；

(3)確定常溫瀝青混合料的瀝青用量OAC：通過馬歇爾實驗確定常溫瀝青混合料的最佳油石比，同時得到最佳壓實空隙率；

(4)步驟(3)中最佳壓實空隙率在3％-6％范圍內(nèi)時，則繼續(xù)進行下一步驟，如果最佳壓實空隙率不滿足要求，則需要采用步驟(3)確定的最佳油石比，重復(fù)步驟(1)和(2)，重新確定施工拌合溫度TIM_OAC、壓實溫度TEM_OAC-5℃和常溫瀝青混合料的養(yǎng)生時間TIM_OAC；

(5)確定施工最佳碾壓次數(shù)。

本發(fā)明所述的壓實溫度TEM_OAC-5℃為拌和溫度減去5℃，即：TEMOAC-5℃。

在上述方案中優(yōu)選的是，步驟(1)中，擬定初始常溫瀝青用量，在60-105℃的拌合溫度下，采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中T0702-2011擊實法，成型馬歇爾件，測試空隙率，根據(jù)測試空隙率為3％-6％的結(jié)果，對應(yīng)得到常溫瀝青混合料的施工拌合溫度TEM_OAC和壓實溫度TEM_OAC-5℃。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟(1)中，擬定初始常溫瀝青用量，分別在75℃、85℃、95℃、105℃的拌合溫度下，采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中T0702-2011擊實法，成型馬歇爾試件，測試其空隙率，推薦常溫瀝青混合料空隙率范圍3％～6％，根據(jù)測試結(jié)果，得到此類常溫瀝青混合料的施工拌和溫度TEMOAC、壓實溫度為TEMOAC-5℃。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟(1)中，所述常溫瀝青混合料的施工拌合溫度TEM_OAC為75-100℃，可以是75℃、80℃、90℃，95℃，優(yōu)選95℃。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述養(yǎng)生時間為4-20天，可以是4天、8天、12天、16天、20天，優(yōu)選12天。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟(3)中，馬歇爾實驗確定常溫瀝青混合料最佳油石比的方法是：結(jié)合步驟(1)所確定的常溫瀝青混合料的施工拌和溫度TEM_OAC，預(yù)估常溫瀝青混合料的常溫瀝青用量，以O(shè)AC₀表示，按照0.4％的間隔，取5個不同的瀝青用量，即OAC₀-0.8、OAC₀-0.4、OAC₀、OAC₀+0.4、OAC₀+1.2。在每個瀝青用量下采用擊實法成型4組試件馬歇爾瀝青混合料試件，擊實次數(shù)為100次，在室溫下養(yǎng)生TIM_OAC后，分別測定不同瀝青用量下，常溫瀝青瀝青混合料試件的空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度、流值以及飽和度。取最大理論密度所對應(yīng)的瀝青用量a₁,最大穩(wěn)定度所對應(yīng)的瀝青用量a₂，規(guī)范規(guī)定的空隙率范圍中值所對應(yīng)的瀝青用量a₃，獲得瀝青用量初始值OAC₁＝(a₁+a₂+a₃)/3；取規(guī)范規(guī)定滿足穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度四個指標的瀝青用量范圍交集的最大值OAC_max與最小值OAC_min，得到OAC₂＝(OAC_max+OAC_min)/2，綜合分析OAC₁與OAC₂，最終確定常溫瀝青混合料的最佳瀝青用量OAC。同時也得到了在最佳瀝青用量下，新型常溫瀝青混合料的最佳壓實空隙率VV_OAC。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述瀝青用量為4.0％-6.0％，優(yōu)選4.8％-6％，可以是5.2％，最優(yōu)選為4.8％。

本發(fā)明所述瀝青用量為常溫瀝青與集料的重量百分比，即油石比。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟(5)中，確定施工最佳碾壓次數(shù)的具體方法為：根據(jù)得到的常溫瀝青混合料拌合溫度TEM_OAC，生產(chǎn)常溫瀝青混合料，鋪筑4段試驗路段，構(gòu)造深度6公分，每段采用同一型號同一噸位的鋼輪壓路機，以同樣的速度，碾壓不同次數(shù)，第一段碾壓2次、第二段碾壓3次、第三段碾壓4次、第四段碾壓5次(壓路機碾壓一個往返為1次)，待達到養(yǎng)生時間TIM_OAC后，在每個試驗路段4個不同位置取芯，測試計算每個試驗路段的平均空隙率，采用線性回歸的方法，得到壓實次數(shù)與常溫瀝青混合料空隙率間的回歸方程，帶入最佳壓實空隙率VV_OAC，得到此類常溫瀝青混合料施工最佳碾壓次數(shù)NUM_OAC。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述常溫瀝青混合料的施工碾壓次數(shù)為3-5次，優(yōu)選4次。

本發(fā)明所述的常溫瀝青混合料的施工設(shè)計方法，以常溫瀝青混合料的空隙率為控制要素，確定其施工拌合溫度、養(yǎng)生時間、最佳瀝青用量、施工碾壓次數(shù)等工藝條件，所述方法準確、系統(tǒng)、可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實驗例中空隙率隨拌和溫度變化曲線；

圖2a是本發(fā)明實驗例中馬歇爾試件在室溫中養(yǎng)生時間與空隙率折線圖；

圖2b是本發(fā)明實驗例中馬歇爾試件在室溫中養(yǎng)生時間與馬歇爾穩(wěn)定度折線圖；

圖3a是本發(fā)明實驗例中常溫瀝青混合料瀝青用量與混合料穩(wěn)定度關(guān)系圖；

圖3b是本發(fā)明實驗例中常溫瀝青混合料瀝青用量與混合料壓實空隙率關(guān)系圖

圖3c是本發(fā)明實驗例中常溫瀝青混合料瀝青用量與混合料流值關(guān)系圖

圖3d是本發(fā)明實驗例中常溫瀝青混合料瀝青用量與混合料飽和度關(guān)系圖

圖4是本發(fā)明實驗例中常溫瀝青混合料碾壓次數(shù)與壓實空隙率回歸曲線

具體實施方式

為了進一步了解本發(fā)明的技術(shù)特征，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細地闡述。實施例只是對本發(fā)明具有示例性的作用，而不具有限制性的作用，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上做出的任何非實質(zhì)性的修改，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1：

本實施例涉及了一種常溫瀝青混合料，配方如下(重量份計)：

實施例2：

本實施例涉及了一種常溫瀝青混合料，配方如下(重量份計)：

實施例3：

本實施例涉及了一種常溫瀝青混合料，配方如下(重量份計)：

實施例4

本實施例涉及了一種常溫瀝青混合料的施工設(shè)計方法。

一種新型常溫瀝青混合料按重量比包括以下兩組分：常溫瀝青∶集料＝(4.0～6.0):100；所述集料由粒徑為10～15mm的石灰?guī)r、粒徑為5～10mm的石灰?guī)r、機制砂和礦粉按照一定比例組成；所述集料比例為38:22:39:1。

設(shè)計步驟如下：

1、擬定油石比為5.0％，采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中T0702-2011擊實法，擊實次數(shù)均為雙面擊實100次，拌合溫度分別為75℃、85℃、95℃、105℃，成型常溫瀝青混合料馬歇爾試件，測試其空隙率，結(jié)果如表所示。

表1不同拌合溫度下的馬歇爾試件空隙率

根據(jù)該型瀝青混合料空隙率推薦范圍為3％～6％，而常溫瀝青混合料要求的拌合溫度應(yīng)小于100℃，所以確定此類常溫瀝青混合料的施工拌和溫度TEM_OAC為95℃，壓實溫度為TEM_OAC-5℃：90℃。

2、同樣擬定油石比為5.0％，采用擊實法，擊實次數(shù)均為雙面擊實100次，采用常溫瀝青混合料的施工拌和溫度TEM_OAC：95℃，成型常溫瀝青混合料馬歇爾試件，均放置于室溫養(yǎng)生，每隔4天測試一組馬歇爾試件的空隙率以及馬歇爾穩(wěn)定度，結(jié)果如下表所示。

表2馬歇爾試件在室溫中養(yǎng)生后測試結(jié)果

從上表2及圖2(a)、圖2(b)可以看出，隨著試件在室溫(23℃～27℃)中養(yǎng)生時間的增加，試件的空隙率變化幅度較??；在4天～12天之間，試件的馬歇爾穩(wěn)定度上升幅度較大，說明試件的強度在逐步形成，而當養(yǎng)生時間達到12天時，試件的馬歇爾穩(wěn)定度較16天與20天變化不明顯，說明試件在12天左右形成了最終強度，此類常溫瀝青混合料的養(yǎng)生時間TIM_OAC為12天。

3、根據(jù)確定的常溫瀝青混合料拌合溫度TEM_OAC以及養(yǎng)護條件，按照不同的瀝青用量4.0％、4.4％、4.8％、5.2％、6.0％拌和常溫瀝青混合料，成型常溫瀝青混合料馬歇爾試件，測定不同瀝青用量的常溫瀝青混合料的空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度、流值以及飽和度。測試結(jié)果如表3及圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)所示。

表3常溫瀝青混合料AC-13級配各項指標測定結(jié)果

取最大理論密度所對應(yīng)的瀝青用量a₁＝4.0％,最大穩(wěn)定度所對應(yīng)的瀝青用量a₂＝4.4％，規(guī)范規(guī)定的空隙率范圍中值所對應(yīng)的瀝青用量a₃＝5.2％，獲得瀝青用量初始值OAC₁＝(a₁+a₂+a₃)/3＝4.53％；取規(guī)范規(guī)定滿足穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度四個指標的瀝青用量范圍交集的最大值OAC_max＝5.2％與最小值OAC_min＝4.4％，得到OAC₂＝(OAC_max+OAC_min)/2＝4.8％，綜合分析OAC₁與OAC₂，最終確定常溫瀝青混合料的最佳瀝青用量OAC為4.8％，同時也得到了在最佳瀝青用量下，新型常溫瀝青混合料的最佳壓實空隙率VV_OAC為4.675％。

4、判斷得到的常溫瀝青混合料的最佳壓實空隙率VV_OAC，在推薦空隙率％～6％范圍內(nèi)，繼續(xù)進項下一步驟。

5、根據(jù)得到的常溫瀝青混合料拌合溫度TEM_OAC：95℃，生產(chǎn)常溫瀝青混合料，鋪筑4段試驗路段，構(gòu)造深度6公分，每段采用同一型號同一噸位的鋼輪壓路機，以同樣的速度，碾壓不同次數(shù)，第一段碾壓2次、第二段碾壓3次、第三段碾壓4次、第四段碾壓5次(壓路機碾壓一個往返為1次)，待達到養(yǎng)生時間TIM_OAC：12天后，在每個試驗路段4個不同位置取芯，測試計算每個試驗路段的平均空隙率結(jié)果如下表所示。

表4常溫瀝青混合料碾壓次數(shù)與空隙率測定結(jié)果

采用線性回歸的方法如下圖所示，得到壓實次數(shù)與常溫瀝青混合料空隙率間的回歸方程：

y＝-1.037x+0.962 (1)

R²＝0.9322 (2)

帶入最佳壓實空隙率VV_OAC：4.675％，得到此類常溫瀝青混合料施工最佳碾壓次數(shù)NUM_OAC為4.11≈4次。

最終得到此類常溫瀝青混合料的施工條件：施工拌和溫度TEM_OAC：95℃，壓實溫度為TEM_OAC-5℃：90℃；養(yǎng)生條件：室溫養(yǎng)生TIM_OAC：12d；最佳瀝青用量OAC為4.8％；最佳壓實空隙率VV_OAC為4.675％；最佳碾壓次數(shù)NUM_OAC為4次。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。