[发明专利]一种废旧轮胎粉橡胶沥青混合料矿料级配的设计方法

说明书

本发明公开一种废旧轮胎粉橡胶沥青混合料矿料级配的设计方法，该方法将工程用沥青混合料的连续级配曲线分为多段，第一段为粗集料粒径段，第二段为细集料粒径段，第三段为关键筛孔粒径段，第四段为分别位于粗集料粒径段和细集料粒径段的分界筛孔粒径段，第五段为最大公称粒径与矿粉段，每段采用不同的i值设计矿料级配组成新范围。采用前述方法得到的橡胶沥青混合料经各项指标测试，结果表明：矿料级配组成连续稳定均衡，变异性小，对难以铺筑与压实的技术难题有较大改进。此外，本发明提出的方法对推动废旧轮胎在道路工程中的应用，构建“资源节约型”、“环境友好型”的交通发展模式，带动相关产业发展具有一定的社会意义。

技术领域

本发明属于城市道路和公路等橡胶沥青路面技术领域，具体涉及一种废旧轮胎粉橡胶沥青混合料矿料级配的设计方法。

背景技术

我国经济已由高速增长转向高质量发展阶段，着力推进“绿色发展、循环发展、低碳发展”，建设资源节约型、环境友好型社会，实现经济可持续发展是基本国策。交通运输在国民经济中具有先导性、基础性、战略性和服务性作用，为了加快推进交通运输行业转型升级和提质增效，将绿色发展理念融入到交通运输发展的全过程和各方面，才能形成与资源环境承载力相匹配、与生产生活生态相协调的交通运输发展新格局。

公路建设与养护是高资源占用、高能源消耗、高碳排放行业。近年来，我国公路每年新增里程超过10万千米，道路的建设和维修养护消耗石油沥青2200～2400万吨，拌制热拌沥青混合料需要消耗燃料油300～350万吨，因道路维修养护产生废旧沥青混合料7000～9000万吨，然而仅有约40％的废旧沥青混合料得到循环利用。与此同时，经济发展水平逐渐提高，汽车的生产、消费数量大幅增加，我国每年产生超过2.5亿条废旧轮胎，废旧轮胎的回收率和利用率都处于较低水平。因此，将废旧轮胎循环利用于道路的建设和养护，变废为宝，在道路设计、施工、运营、养护过程中，积极推行废旧沥青路面材料再生和循环利用、推广废旧轮胎等工业废料的综合利用，形成一个符合循环经济模式的产业链，将引领道路工程行业的科学发展，符合“建设资源节约型、环境友好型交通行业”的需要。

废旧轮胎粉橡胶沥青混合料是由废旧轮胎橡胶粉与沥青及矿质混合料组成的复合材料。废旧轮胎的主要成分是天然橡胶和合成橡胶、碳黑、硫等，沥青和橡胶都是高分子有机类材料，高温下橡胶粉与沥青混合充分溶胀后生成橡胶沥青；橡胶沥青的微观改性机理研究表明：橡胶沥青的结构体系为沥青与胶粉相互交联、相互镶嵌的网状双连续相网络体系，同时也是固液两相体系，因此橡胶沥青具有高粘、高弹、温度敏感性低的特性，而我国还没有针对废旧轮胎粉橡胶沥青混合料矿料的配合比设计方法。目前，各粒径矿料级配组成及沥青用量的确定，一般采用与普通沥青混合料矿料配合比相同的比例，但是橡胶沥青混合料组成中橡胶沥青的含量通常高于普通沥青混合料中沥青的含量，且集料级配多为粗型。由于混合料中粗集料结构的嵌挤作用，橡胶沥青路面施工中，存在橡胶沥青混合料拌合生产温度高、现场压实困难等缺陷。因此，需要针对废旧轮胎粉橡胶沥青的特性，提出一种新颖的矿料配合比设计方法，并确定与其相适应的矿料级配组成，以改善橡胶沥青混合料在生产施工中的不足，推广橡胶沥青应用。

发明内容

针对现有橡胶沥青混合料在生产施工中存在的不足，本发明的目的在于提出一种废旧轮胎粉橡胶沥青混合料矿料级配的设计方法，该方法将工程用沥青混合料的连续级配曲线分为多段，每段采用不同的i值设计矿料级配组成。

本发明结合变i法及贝雷法计算沥青混合料矿料级配组成i值的分布规律，理论基础如下：

(1)i法

同济大学道路与交通研究所在70年代参照n法和k法，提出当颗粒的粒径以1/2递减时直接以“通过百分率的递减率i”为参数的矿料级配组成设计计算算法(简称i法)，即当矿料中最大粒径为D₁时，其通过率为100％；则D₂＝D₁/2时，其通过率为100i²％；余类推。以公式表示为：