阅读说明：本技术 含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法 (Emulsified asphalt mixture gradation verification method containing cementing material ) 是由 林江涛 樊亮 李永振 姜峰 魏慧� 周圣杰 侯佳林 毕飞 马士杰 韦金城 夏雨 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法,属于道路工程试验领域。该方法对标准混合料及现场混合料分别进行级配计算,以实现对现场混合料的级配验证,包括：a.确定混合料所用胶凝材料筛孔通过率；b.除去混合料中的沥青,得到抽提料；c.确定抽提料中胶凝材料的含量；d.不小于0.075mm的集料清洗后,进行筛分试验；e.进行级配计算,对混合料级配进行验证。与现有技术相比,本发明的含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法消除了胶凝材料的影响,具有可信度高、适用性强等特点,具有很好的推广应用价值。(The invention discloses a method for verifying the gradation of an emulsified asphalt mixture containing a cementing material, belonging to the field of road engineering tests. The method respectively carries out grading calculation on the standard mixture and the field mixture to realize the grading verification of the field mixture, and comprises the following steps: a. determining the sieve mesh passing rate of the cementing material used for the mixture; b. removing asphalt in the mixture to obtain an extraction material; c. determining the content of the cementing material in the extraction material; d. after cleaning the aggregate with the particle size of not less than 0.075mm, carrying out a screening test; e. and carrying out gradation calculation and verifying the gradation of the mixture. Compared with the prior art, the emulsified asphalt mixture gradation verification method containing the cementing material eliminates the influence of the cementing material, has the characteristics of high reliability, strong applicability and the like, and has good popularization and application values.)

含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体提供一种含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法。

背景技术

乳化沥青混合料被广泛用于道路工程领域，例如微表处、冷再生等混合料，并且随着乳化沥青技术的提高，其在路面结构层的应用范围会不断扩大。混合料的级配是影响混合料质量稳定性重要因素，这要求技术人员对实际生产的混合料进行级配检验，但是乳化沥青类混合料的级配检验存在以下问题：

一、目前国家对热拌混合料进行了详细的规定，但是对于乳化类混合料的级配检验方法是不明确的，例如微表处沥青混合料，目前采用大面积施工后，通过各档量的消耗量去检验级配，实际上在大规模施工时混合料常是预混的，导致这个方法是极为粗糙、不准确的；

二、在乳化沥青混合料中往往需要添加水泥、石灰等材料进行生产，例如微表处等混合料中水泥的添加量为0-3％，水泥、石灰等胶凝材料的水化等作用使水泥等材料凝结成小颗粒(可分散开)或者附着于集料表面，很多试验人员不经过处理，便直接进行筛分试验，或者进行普通水洗法，清理费时且效果差。

三、水泥、石灰作为一种外加剂，它与矿粉等填料作用是不同的，由于石灰、水泥粒径绝大部分0.075mm，常规的级配方法会将石灰、水泥绝大部分计入矿粉等集料中。

上述操作方式直接造成试验结果与实际情况产生严重偏差，不能指导生产。现有技术中，针对含有水泥、石灰等胶凝材料的乳化沥青类混合料的级配筛分验证方法基本处于空白状态。

发明内容

本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种可信度高、适用性强的含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法，其特点是对标准混合料及现场混合料分别进行级配计算，以实现对现场混合料的级配验证，

所述标准混合料以现场实际应用的乳化沥青原材料制备而成，

所述级配计算方法包括：

a.确定混合料所用胶凝材料筛孔通过率，所述胶凝材料为水泥和/或石灰；

b.除去混合料中的沥青，得到抽提料，所述抽提料分为小于0.075mm的粉末材料和不小于0.075mm的集料；

c.确定抽提料中胶凝材料的含量；

d.不小于0.075mm的集料清洗后，进行筛分试验；

e.进行级配计算，对混合料级配进行验证。

作为优选，步骤b采用抽提试验除去混合料中的沥青，抽提试验过程中收集小于0.075mm的粉末材料，所述粉末材料包括小于0.075mm集料及小于0.075mm胶凝材料。例如，可以利用滤纸收集抽提试验中小于0.075mm的粉末材料。

步骤c优选以EDTA滴定试验确定抽提料中胶凝材料的含量。

步骤d所述筛分试验优选采用干筛法进行筛分试验。

作为优选，可以采用专用清洗装置对不小于0.075mm的集料进行清洗，所述专用清洗装置包括清洗箱、冲洗罩、冲洗喷头、泄水管及超声波振子，所述冲洗罩扣接在清洗箱顶端敞口处，冲洗喷头设置在冲洗罩内，并与进水管连通，清洗箱下端接泄水管，泄水管的管口处设置有筛孔尺寸为0.075mm的筛网和塞子，清洗箱壁上设置有若干个清洗箱壁上设置有若干个超声波振子。

所述冲洗喷头优选为莲蓬状喷头。

所述冲洗罩采用防水布等软质防水材料，投入或取出物料时，将冲洗罩边沿掀起即可。

超声波振子的个数优选为2-6个，均匀布设在清洗箱壁上即可。

进一步的，所述清洗装置还包括污水净化池，污水净化池中部设置有过滤机构，过滤机构将污水净化池分隔为污水侧和净水侧，污水侧通过泄水管与清洗箱连通，净水侧通过回水管、水泵及三通阀接冲洗喷头的进水管。

作为优选，所述过滤机构由框架、滤板及限位插槽构成，污水净化池侧壁及底部均固定有限位插槽，框架外边缘插接在限位插槽中，滤板固定在框架内。

为了减少污水侧沉淀物对滤板的影响，污水净化池内可设置增高垫板，所述过滤机构设置在增高垫板上。

所述筛网优选为桶状结构，其上端敞口，搭接在清洗箱泄水管的管口处，并通过卡环定位，下端***清洗箱泄水管内。

所述塞子***清洗箱泄水管的管口处，塞子底面与卡环的顶端接触。

进一步的，本发明清洗装置还可以包括控制器，所述控制器与超声波振子及水泵等电连接，可用于设定冲洗喷头清洗时间、超声波工作的频率、时间等参数。

步骤e中结合胶凝材料含量及筛分数据确定现场混合料级配，最终筛分结果按照水筛法进行计算。

进行级配计算，小于0.075mm以下部分不包括小于0.075mm胶凝材料。

本发明给出的一个含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法实施方式包括以下步骤：

一、抽取现场实际应用的乳化沥青原材料及已经拌合好的现场混合料，进行如下试验：

1、进行水泥或石灰等水泥或石灰的原材料筛分试验，各筛孔通过率计为P_胶凝，i(％)；

2、按照不同水泥或石灰等水泥或石灰添加剂量配置乳化沥青标准混合料；

二、将制备的标准混合料、现场抽取的混合料进行分散后，放入适宜温度的烘箱烘干，称取干燥混合料的质量(M1)后进行抽提试验；其中，现场抽取的沥青混合料需分为两份，分别用于滴定试验及筛分试验；

三、将抽提试验后的抽提料回收，抽提料分为两部分，分别小于0.075mm的粉末材料和不小于0.075mm的集料，其质量分别为M2、M3，其中回收要求视其用途分为2种情况：

1、用于滴定试验，需要回收过滤纸上的小于0.075mm部分，并与抽提集料(不小于0.075mm的集料)混合均匀后进行滴定试验。按照EDTA检测方法确定现场混合料中水泥或石灰的含量(ω％)；

2、用于级配筛分，不需要回收滤纸上的小于0.075mm部分，该项针对于用于筛分试验的现场混合料；

四、称取抽提后不小于0.075mm的干燥集料质量(M3)，放入本发明所述专用清洗装置中，进行清洗；清洗完成后，放入烘箱烘干后，称取质量(M4)，然后将烘干的干燥集料按照干筛法进行试验；

五、结合水泥或石灰含量及筛分数据确定现场混合料级配，最终筛分结果按照水筛法进行计算，其中，

1、沥青实际含量：

2、水泥或石灰等材料质量：

m＝(M2+M3)×ω％；

3、抽提后矿料总质量M，注意此处是用于筛分试验计算基数，需不包括水泥或石灰部分：

M＝(M2+M3)×(1-ω％)；

4、合成级配中0.075mm筛下部分质量，不包含水泥或石灰中小于0.075mm部分：

m_0.075＝M2+M3-M4-(M2+M3)×ω％×P_{胶凝，0.075}；

5、合成级配中小于0.075mm颗粒含量，不包含水泥或石灰中小于0.075mm部分：

P混合料，

6、其余合成矿料中，各档量质量及筛分通过率等数据均按照标准规范规定水洗法进行计算获得。

和现有技术相比，本发明的含胶凝材料的乳化沥青混合料级配验证方法具有以下突出的有益效果：

(一)消除了胶凝材料的影响，可以准确确定乳化沥青混合料含有水泥或石灰等材料时级配数据，可信度高、适用性强；

(二)集料的水洗过程高效、彻底，进一步保障了测试的准确性；

(三)桶状筛网能够避免阻塞，进一步保证清洗效率；

(四)清洗用水可循环利用，节能环保。

附图说明

附图1是实施例专用清洗装置的结构示意图；

附图2是图1所示清洗装置中清洗箱及相关部分结构示意图；

附图3是图2所示清洗装置中A处放大结构示意图；

附图4是图1所示清洗装置中B处放大结构示意图；

附图5是实施例二中级配1级配验证曲线图；

附图6是实施例二中级配2级配验证曲线图；

附图7是实施例二中级配3级配验证曲线图。

附图中的标记分别表示：

1、清洗箱，2、冲洗罩，3、冲洗喷头，4、超声波振子，5、污水净化池，6、控制器，7、进水管，8、泄水管，9、筛网，10、塞子，11、卡环，12、增高垫板，13、回水管，14、水泵，15、三通阀，16、框架，17、滤板，18、限位插槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

实施例一：

如附图1、2所示，本实施例的专用清洗装置用于对不小于0.075mm的集料进行清洗，主要由清洗箱1、冲洗罩2、冲洗喷头3、超声波振子4、污水净化池5和控制器6构成。

清洗箱1顶端敞口处扣接有防油布冲洗罩2。莲蓬状冲洗喷头3置于冲洗罩2内，并与进水管7连通。清洗箱1下端接泄水管8。泄水管8的管口处置有筛孔尺寸为0.075mm的筛网9和塞子10。如附图3所示，筛网9为桶状结构，其上端敞口，搭接在泄水管8的管口处，并通过卡环11定位；下端***泄水管8内。塞子10***泄水管8的管口处，塞子10的底面与卡环11的顶端接触。清洗箱1壁上对称固定有两个超声波振子4。

如附图4所示，污水净化池5底面固定有增高垫板12，增高垫板12上设置有过滤机构，将污水净化池分隔为污水侧和净水侧。污水侧通过泄水管8与清洗箱连通。净水侧通过回水管13、水泵14及三通阀15接冲洗喷头3的进水管7。所述过滤机构由框架16、滤板17及限位插槽18构成。增高垫板12及污水净化池5的两个侧壁上均固定有限位插槽18。框架16外边缘插接在限位插槽18中。滤板17固定在框架16内。

控制器6与超声波振子4、水泵14及三通阀15分别电连接，可用于设定冲洗喷头清洗时间、超声波工作的频率、时间等参数。

实施例二：

【仪器及材料】

标准筛一套、电子天平、实施例一所述专用清洗装置等试验仪器；原材料包括乳化沥青、工程用集料、胶凝材料(水泥或石灰粉)。

【胶凝材料筛分试验】

对水泥或石灰进行筛分试验，确定其级配组成。目前微表处多采用水泥作为外加剂，因此本实施例均以同一种水泥作为原材料，筛分试验结果见表1。

表1筛分试验数据(水泥)

通过筛分试验可以得出，水泥0.075mm通过率P_{胶凝，0.075}＝100％。

【EDTA试验混合料制备】

本实施例均采用微表处MS-Ⅲ混合料，其矿料级配为3种，设计采用水泥作为添加剂，设计添加含量为1.5％；对于3种级配，EDTA滴定试验需固定各档量的比例、水及乳化沥青各原材料质量，根据水泥添加剂量，按照0％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％等6个掺量配置EDTA滴定试验标准曲线样品，制备样品时为保证级配的均匀性，每组样品的混合料质量不少于800g；

表2级配1标准曲线配料表

表3级配2标准曲线配料表

表4级配3标准曲线配料表

【混合料抽提试验】

将制备的每种级配下的6个水泥掺量的微表处沥青标准混合料以及现场抽取的混合料，分散至均匀、无明显团块后烘干后备用。抽提试验所需质量需要满足EDTA试验所用质量规定。

每个标准混合料、现场抽取混合料分别记录相关数据，包括抽提试验前混合料总质量M1、回收的小于0.075mm的粉末材料质量M2、抽提后不小于0.075mm集料质量M3。

【EDTA滴定试验】

按照国家规定的EDTA试验方法进行滴定试验(各标准混合料、现场抽取混合料)，确定各个沥青混合料中水泥的含量。

【抽提后筛分试验】

将现场混合料抽提后的不小于0.075mm集料(质量为M3)放入实施例一专用清洗装置中，开动仪器，直至集料表面粘附粉料清洗干净，取出集料放入烘箱中烘干至恒重，称其质量为M4，按照干筛分法进行筛分试验。其中，清洗的基本过程如下：

1、将泄水口塞子10塞紧，将集料放入洁净的清洗箱1中，将清洗箱1中注入清水，注入清水的量需没过集料表面一定高度；

2、用冲洗罩2盖好清洗箱1后，启动超声波振子4，开始清洗处理集料；清洗时间10-15min后，关闭超声波功能，将冲洗罩2掀开，将泄水口塞子10取下，排出污水后，塞紧塞子10；然后将冲洗罩2放下，开动冲洗喷头3冲洗功能，利用进水管的清水或污水净化池5处理后的清水高压喷淋清洗集料，清洗时间为5-10min；

3、依次重复上述步骤，当观察集料表面粘附细料清洗干净后，可取出，进行下一步试验。

【筛分结果计算】

根据水泥等材料含量及筛分数据确定，现场混合料级配曲线，完成级配检验。其主要计算参数及相应计算过程如下：

1、沥青实际含量：

2、水泥的质量：

m＝(M2+M3)×ω％；

3、抽提后矿料总量M，用于筛分试验计算基数，不包括水泥或石灰部分：

M＝(M2+M3)×(1-ω％)；

4、合成级配中0.075mm筛下部分质量，不包含水泥中小于0.075mm部分：

m_0.075＝M3+M2-M4-(M2+M3)×ω％×P_{胶凝，0.075}；

5、合成级配中小于0.075mm颗粒含量，不包含水泥或石灰中小于0.075mm部分：

P混合料，

6、其余合成矿料中，各档量质量及筛分通过率等数据均按照标准规范规定水洗法进行计算获得。

表5筛分试验所用参数及计算汇总

参数	计算	备注
			混合料试样抽提前总重(M1)	实测
筒+滤纸质量m1，g	实测
			筒+滤纸+0.075mm以下部分m2，g	实测
抽提后0.075mm以下部分质量M2，g	m2-m1
			抽提后集料质量M3，g	实测
本发明清洗装置处理后集料质量M4，g	实测
			水泥含量ω，％	EDTA方法测定
计算沥青用量，％	(M1-M2-M3)÷M1×100
			实际0.075mm以下部分质量m0.075，g	M2+M3-M4-(M2+M3)×ω％×P<sub>胶凝，0.075</sub>
抽提后矿料总质量M，g	(M2+M3)×(1-ω％)	筛分试验计算基数

【具体结果对比】

依据上述试验步骤，将选取的三个不同级配的MS-Ⅲ微表处作为具体实施例，在按照本发明所述方法进行试验的同时，按照一般试验方法同步进行筛分试验进行对比。其中，一般试验方法指现有技术中抽提试验后直接进行干筛筛分的方法。

表6级配1

筛孔尺寸，mm	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
									实际级配	100.0	79.8	50.3	36.5	28.8	23.7	16.9	12.1
一般方法验证	100.0	74.2	30.2	14.5	9.8	6.2	2.3	2.0
									本发明验证	100.0	81.3	48.9	35.6	28.3	22.9	15.8	11.8

表7级配2

筛孔尺寸，mm	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
									实际级配	100.0	79.8	50.3	36.5	28.8	23.7	16.9	12.1
一般方法验证	100.0	74.2	30.2	14.5	9.8	6.2	2.3	2.0
									本发明验证	100.0	81.3	48.9	35.6	28.3	22.9	15.8	11.8

表8级配3

筛孔尺寸，mm	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
									实际级配	100.0	75.4	50.3	30.5	23.2	15.3	10.4	8.2
一般方法验证	100.0	78.5	33.2	17.7	12.8	8.3	4.2	1.7
									本发明验证	100.0	74.4	51.8	32.6	25.2	14.9	11.5	9.1

由见表6、表7、表8及图5、图6和图7所示测试结果可以看出，一般常规方法所得结果偏差极大，不能反映混合料实际级配组成，尤其是小于2.36mm筛孔以下部分；采用本发明所述方法可以准确的获取混合料的实际级配组成，其准确度远高于常规试验方法。