沥青路面再生旧料最佳掺配比例的确定及其方法

摘要

“沥青路面再生旧料最佳掺配比例的确定及其方法”的发明，是基于法国高模量沥青混合料设计方法和试验评价体系，一方面通过掺配大比例旧料（旧料掺量分别为：0%、40%、50%、60%）来实现低标号硬质沥青的目的，另一方面通过掺配硫酸钙晶须（CSW）高模量剂，结合马歇尔设计方法进行配合比设计，通过试验数据归一化处理并采用数学软件Matlab对硫酸钙晶须（CSW）掺配下的各路用性能指标建立数学分析优化模型，最终确定出回收旧料的最佳掺配比例为45%，实际施工中的回收旧料最佳掺配比例范围是40%~50%之间，实现沥青路面的高模量化，从而可以解决公路大中修、资源再生利用、环境保护、长寿命路面的使用与推广等技术领域中的一些实际问题，为社会创造可观的经济效益。

主权项

一种沥青路面再生旧料最佳掺配比例的确定方法，其特征在于经过下列步骤：步骤一，原材料性能评价：对再生旧料、新掺集料、70#A级道路石油沥青、硫酸钙晶须分别进行性能评价，合格后进行再生沥青混合料的配合比设计；其中，对再生旧料进行性能评价是采用燃烧炉法对再生旧料中的再生集料进行原材料性能评价，采用三氯乙烯抽提法将旧料中的沥青提取出来后进行再生沥青性能评价；其性能评价包括对再生旧料的粗集料和再生旧料的细集料的评价，其中，再生旧料的粗集料的检测项目包括针片状颗粒含量、压碎值、表观密度和吸水率，再生旧料的细集料的检测项目包括棱角性、砂当量、表观密度和吸水率；对硫酸钙晶须进行性能评价是对硫酸钙晶须的下列性能指标进行评价：密度、熔点、拉伸强度、拉伸模量、水溶性、折光指数和莫氏硬度；步骤二，配合比设计：（1）首先确定再生旧料的级配，然后将新掺集料进行分级筛分，其次是确定旧料掺配比例，即以再生旧料占混合料总量的的0%、40%、50%、60%的比例依次加入到新掺集料中，分别定义为级配一、级配二、级配三和级配四，并分别进行AC‑20C级配的矿料配合比合成级配曲线，使新掺集料和再生旧料按其掺配比例混合后所形成混合矿料的级配接近再生沥青混合料的设计级配规定的中值；（2）以最小二乘法计算原理为依据，取级配中值的各级筛孔通过率为自变量，取实际级配中各级筛孔的通过百分率为应变量，在Excel中建立规划求解计算模型并添加约束条件，使实际级配与级配中值通过百分率之间的方差最小，经计算后确定各掺配比例下的目标级配，然后采用马歇尔性能指标测试方法进行沥青混合料的性能试验，最终确定出最佳沥青用量；（3）采用温拌技术，将确定用量的沥青和硫酸钙晶须加入到步骤（1）所得混合矿料中，得到再生沥青混合料；步骤三，性能试验：将步骤二（3）所得再生沥青混合料进行下列性能试验：旋转压实试验、水敏感性试验、法国大型轮辙试验、高温抗车辙动稳定度试验、劲度模量试验、四点弯曲疲劳试验和低温弯曲性能试验；步骤四，最佳旧料掺配比例的确定：将步骤三所得性能试验的结果转化成同一数量级，再通过数学软件Matlab对硫酸钙晶须掺配下的各性能指标建立数学分析模型，针对不同的性能采用的权重均取1，自变量设为旧料掺量x，应变量为相应单位化后的性能指标y，则建立数学模型，得到各性能模型拟合曲线，然后将各性能模型拟合曲线的左边和右边相加并合并同类项，自变量均相同，权重均为1，得到整理后的模型公式，对所得整理后的模型公式求一阶导数，求得该式的最大值，即得到最佳旧料掺量比例。