專利名稱：選擇用于高溫就地回收方法的瀝青混合物的設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及道路的重建和鋪砌(pave)。更為具體地來說，本發(fā)明包括選擇用 于高溫就地回收方法(hot in-place recycling process)的浙青混合物(bituminous mixture)的設計方法。本發(fā)明還包括使用已選擇的浙青混合物重新鋪設表面(re-pave a surface)0
背景技術：
通常來說，在對道路進行修復的時候，首先將材料碾碎并清除。然后將浙青 (asphalt)運送到施工地點并攤鋪在碾碎過的區(qū)域上。這樣的方法有一個缺點，即浪費時 間，這是因為該方法需要兩步操作。在第一步操作中，將道路碾碎，并將材料清除。然后，在 第二步操作中，將熱混合浙青運送到該位置并攤鋪在碾碎過的路面上。該方法的另一個缺 點是通常無法再次利用碾碎后的材料。近年來，已經(jīng)在使用通過就地回收組成道路的浙青材料的方法來重新攤鋪或修復 處于較好或較差條件下的道路。但是，這些方法缺乏全面地設計因此它們具有一致性的問 題，例如浙青材料成分(content)不一致。在很多時候無法提供所需要的性能。此外，許多 使用缺乏全面設計的常規(guī)就地回收方法建造的道路是不安全的，經(jīng)常會導致剝落(ravel)、 地面深穴(pothole)、凹痕(rutting)、碎裂問題、以及裂縫(crack)。為了克服上述這些缺點，急需一種即使使用回收材料也可以提供較好道路性能的 方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高溫就地回收方法，該方法可以提供具有良好性能的鋪 砌表面從而可以修復受壓力的路面。根據(jù)本發(fā)明，上述以及其他目標是通過本發(fā)明的重建鋪砌表面的方法來實現(xiàn)的。 該方法包括選擇用于重建過程的浙青混合物以及利用所選擇的浙青混合物通過高溫就地 回收方法重新鋪設表面。高溫就地回收(HIR)包括原位加熱鋪砌表面，然后清除加熱后的 表面并在將其再次應用到道路上和壓實(compact)之前，與其他熱浙青相混合。本發(fā)明的 選擇方面包括向回收的鋪砌表面的樣品中添加浙青材料，并混合該樣品和浙青材料從而形 成混合物，壓實該混合物從而形成至少一種具有空氣空隙(air void)的測試試樣，其空氣 空隙在鋪砌表面的空氣空隙的約3%之內(nèi)，更優(yōu)選在鋪砌表面的空氣空隙的2%之內(nèi)，以及 最為優(yōu)選在鋪砌表面的空氣空隙的之內(nèi)，或者是壓實該混合物使其密度在原始鋪砌表 面的密度的約20%之內(nèi)，更優(yōu)選在原始鋪砌表面的密度的約15%之內(nèi)，以及最為優(yōu)選在原 始鋪砌表面的密度的約10%之內(nèi)，以及測定樣品的流變性能?；谝褱y試試樣的流變性能 來對用于高溫就地回收方法的浙青成分(包括浙青的數(shù)量和種類)進行選擇。本發(fā)明的重 新鋪設方面包括首先將鋪砌表面碾碎并使得碾碎深度為約1. 5 8英寸，或優(yōu)選深度為約 1. 5 6英寸，或更為優(yōu)選深度為約1. 5 4英寸，或最為優(yōu)選深度為約1. 5 3英寸；然后將已選擇的浙青與碾碎的鋪砌表面材料混合從而形成鋪砌混合物；以及用該鋪砌混合物 鋪砌表面從而形成重新鋪設的表面。本發(fā)明的其他方面，以及優(yōu)點和附屬于它們的新特征將會在后續(xù)的說明中進行闡 述，基于下述的實例，其中的一部分對于本領域技術人員而言是顯而易見的，或者可以通過 實施本發(fā)明而習得。本發(fā)明的目的和優(yōu)點將通過在權利要求書中具體指出的手段和組合來 認識和獲得。


以下附圖為說明書的一部分并應當與說明書結(jié)合理解圖1為顯示在實驗室制備的碾碎后的高溫就地回收(M-HIR)試樣的間接拉伸測試 (IDT)結(jié)果的圖。圖2為顯示實驗室制備試樣的漢堡車轍測試(Hamburg Wheel Test)結(jié)果的圖。發(fā)明詳述本發(fā)明包括重建鋪砌表面(例如道路)的方法。本發(fā)明的一個方面包括選擇用于 重新鋪設鋪砌表面的浙青混合物。本發(fā)明的另一個方面包括利用高溫就地回收方法，使用 經(jīng)選擇的浙青混合物重新鋪設鋪砌表面。在本發(fā)明方法中，從將要進行重新鋪設的表面上獲取和回收鋪路材料(pavement) 樣品并使其形成聚集-尺寸的顆粒(aggregate-sized particle)。浙青混合物的選擇過程 包括向回收的鋪路材料中添加浙青材料。優(yōu)選，至少在125下下將回收的鋪路材料樣品與 浙青材料混合，更為優(yōu)選至少在150 °F下，最為優(yōu)選至少在175下下。術語“浙青材料(bitumen) ”表示其構(gòu)成成分廣泛。浙青材料包括，但是不限于浙 青(asphalt)、稀釋浙青以及乳液(emulsion)。在本發(fā)明方法中優(yōu)選使用的浙青材料為浙 青乳液。將回收的鋪路材料與浙青材料混合從而制造出可以作為實驗室測試試樣的浙青 混合物。優(yōu)選，持續(xù)該混合步驟直到將混合物冷卻到約175 225下。本發(fā)明設計過程中一個獨特的方面在于使用的測試試樣具有的空氣空隙基本上 與現(xiàn)有的舊鋪路材料的空氣空隙相符，或者是測試試樣的密度基本上與現(xiàn)有的舊鋪路材料 的密度相符?？梢酝ㄟ^下列步驟來實現(xiàn)上述內(nèi)容測量需要重新鋪設表面的空氣空隙或者 測量需要重新鋪設表面的密度。然后，利用回收的鋪路材料和浙青混合物制造實驗室測試 試樣，并將其壓實使得該樣品的空氣空隙在鋪砌表面的空氣空隙的約3%之內(nèi)，更為優(yōu)選 在鋪砌表面的空氣空隙的2%之內(nèi)，以及最為優(yōu)選在測定的舊鋪路材料的空氣空隙的
之內(nèi)，或者壓實該混合物使得其密度在原始鋪砌表面的密度的約20%之內(nèi)，更為優(yōu)選在原 始鋪砌表面的密度的約15%之內(nèi)，以及最為優(yōu)選在原始鋪砌表面的密度的約10%之內(nèi)。 因此，如果現(xiàn)有的鋪路材料具有6. 5%的空氣空隙，則優(yōu)選的實施方式具有1 %以內(nèi)或者 5. 5% 6. 5%的空氣空隙。優(yōu)選，將回收的鋪路材料與不同浙青材料數(shù)量和組合物混合從而制造出可以作為 多種實驗室測試試樣的多種混合物。然后，壓實每個試樣使得其具有的空氣空隙在鋪砌路 面的空氣空隙的約3%之內(nèi)，更為優(yōu)選在鋪砌路面的空氣空隙的2%之內(nèi)，以及最為優(yōu)選在 需要重新鋪設的表面的現(xiàn)有空氣空隙的之內(nèi)，或者壓實每個試樣并使其密度在原始鋪砌表面的密度的約20%之內(nèi)，或者在原始鋪砌表面的密度的約15%之內(nèi)，以及最為優(yōu)選在 原始鋪砌表面的密度的約10%之內(nèi)。對于本發(fā)明而言較為重要的是，已制造的實驗室試樣具有的空氣空隙與將要重新 鋪設的表面上的空氣空隙基本上相同，或者其密度與將要重新鋪設的表面的密度基本上相 同。通過使用上述試樣，即其具有的空氣空隙與將要重新鋪設表面上的空氣空隙基本相同 或者其密度與將要重新鋪設的表面的密度基本相同，使用試樣進行的測試結(jié)果較好的預測 了在場地(field)的行為。即，從而可以設計和選擇用于重新鋪設表面的更好的浙青混合 物。檢測了試樣的流變性能。流變性能可以包括抗?jié)裥詼y試(moistureresistance testing)、流動和形變測試(flow and deformation testing)等。優(yōu)選通過檢測試樣的強 度來測定流變性能。最為優(yōu)選，強度測試為拉伸強度方法。該測試提供了粘結(jié)強度的指標。也可以利用拉伸強度比率來測定至少一個試樣的抗?jié)裥浴Ｔ摫嚷蕿橐呀駱悠?的強度與干燥樣品的強度之比。優(yōu)選，常規(guī)地涉及下述洛特曼測試(Lottman Test)的 AASHT0/ASTM 方法?；谝褱y試試樣的流變性能來選擇用于高溫就地回收方法的浙青材料成分，包括 浙青材料的數(shù)量(amount)和種類。優(yōu)選，基于不同試樣的強度來選擇浙青材料成分和流變 性能。更為優(yōu)選，基于不同試樣的拉伸強度來選擇浙青材料成分。優(yōu)選，對一個或者多個試樣的凹痕(rutting)也進行檢測(test)。優(yōu)選進行浙青 鋪路材料分析儀(Asphalt Pavement Analyzer) (ΑΡΑ)的凹痕測試。該APA測試包括壓實 150mm試樣并且將其放置在具有加壓橡膠管的裝置上。使用滾輪將該管卷繞在試樣上。進 行該凹痕測試可以用來驗證試樣的性能，該試樣為基于樣品的流變性能而限定了浙青材料 成分的試樣。可以選擇地或者除了基于流變性能進行選擇之外，還可以基于試樣的凹痕性 能來選擇用于高溫就地回收方法的浙青材料的數(shù)量。優(yōu)選，對一個或者多個試樣的抗裂性(crack resistance)也進行檢測。優(yōu)選，使用 間接拉伸測試來檢測抗裂性。優(yōu)選下述的間接拉伸測試的AASHTO方法。進行抗裂性測試 可以用來驗證試樣的性能，該試樣是基于本品的流變性能而限定了浙青材料成分的試樣。可以選擇地或者除了基于流變性能進行選擇之外，還可以基于試樣的抗裂性來選 擇用于高溫就地回收方法的浙青材料的數(shù)量。本發(fā)明的重新鋪設方面包括將加熱后的鋪砌表面碾碎，且碾碎深度為約1. 5 8 英寸，或優(yōu)選深度為約1. 5 6英寸，或更為優(yōu)選為約1. 5 4英寸，或最為優(yōu)選深度為約 1. 5 3英寸，然后將已選擇的浙青材料與碾碎的鋪砌表面材料混合從而形成鋪砌混合物， 以及用該鋪砌混合物鋪砌表面從而形成重新鋪設的表面。優(yōu)選，在碾碎步驟之前，將鋪砌表面加熱到高于約125 T，更為優(yōu)選高于約150 T， 以及最為優(yōu)選高于約175下。通過專門為上述目的而設計的熱板(hot plate)原位對鋪砌 表面進行加熱。優(yōu)選，碾碎鋪砌表面并使研碎深度為至少約2英寸。在重新鋪設表面完全冷卻之前，壓實重新鋪設的表面。優(yōu)選，在250 T以下的溫度 條件下進行壓實。更為優(yōu)選，該溫度為約175 225下。優(yōu)選，在重新鋪設表面之后，對重新鋪設的表面的性質(zhì)進行檢測。將其流變性能與 已測試試樣的流變性能進行比較。優(yōu)選，重新鋪設表面的拉伸強度為優(yōu)選試樣的拉伸強度
8的至少約80%。優(yōu)選的場地測試(field test)為，將樣品自由地加熱(loose heat)、碾碎 并與材料混合，然后另外將其壓實并隨后檢測壓實的試樣。優(yōu)選，對重新鋪設表面的密度也進行檢測。將該重新鋪設表面樣品的密度與已測 試試樣的密度進行比較。優(yōu)選，樣品的密度為優(yōu)選試樣的密度的至少約94%。優(yōu)選，將重新鋪設表面的密度與原始鋪砌表面的密度進行比較。進一步，優(yōu)選，將 重新鋪設的表面壓實，從而使得重新鋪設的表面所具有的空氣空隙在鋪砌表面的空氣空隙 的約3%之內(nèi)，更為優(yōu)選在鋪砌表面的空氣空隙的2%之內(nèi)，以及最為優(yōu)選在原始鋪砌表面 的空氣空隙的1 %之內(nèi)，或者將重新鋪設的表面壓實，從而使得重新鋪設的表面所具有的密 度在原始鋪砌表面的密度的約20%之內(nèi)，更為優(yōu)選在原始鋪砌表面的密度的約15%之內(nèi)， 以及最為優(yōu)選在原始鋪砌表面的密度的約10%之內(nèi)。本發(fā)明的另一個方面為通過上述方法建成的重新鋪設的表面。優(yōu)選，該重新鋪設 的表面具有的厚度與在回收過程中碾碎的鋪路材料的深度基本相同。這樣可以使得道路保 持原有的高度。綜上所述可以預見本發(fā)明可以很好的適用于實現(xiàn)在上文中所述的所有目標和任 務，同時還可以實現(xiàn)其他在本發(fā)明中顯而易見以及固有的優(yōu)點。在不脫離本發(fā)明范圍之下本發(fā)明可以有多種可能的實施方式，因此應當理解在此 所闡述的所有內(nèi)容均為列舉性，而沒有限定的含義。盡管在此顯示并討論了具體的實施方式，但當然可以對其進行多種修改，只要是 本發(fā)明在權利要求所限定的范圍之內(nèi)即可，并不局限于在此所描述的具體形態(tài)或者是對所 描述的部分和步驟進行重新排列。此外，應當理解特定特征和局部組合是具有實際意義的 并且可以不與其他特征以及局部組合同時使用。這是可以預期的并且是在權利要求的范圍 之內(nèi)的。
權利要求
選擇用于利用高溫就地回收方法重新鋪設鋪砌表面的瀝青混合物的方法，該方法包括由所述鋪砌表面提供顆粒尺寸已減小的鋪路材料樣品；向所述回收的鋪路材料樣品中添加瀝青材料；將所述樣品和所述瀝青材料混合從而形成混合物；壓實所述混合物從而形成至少一種測試試樣，所述試樣具有的空氣空隙在所述鋪砌表面的空氣空隙的約3％之內(nèi)；檢測所述至少一種試樣的流變性能；并且基于所述至少一種試樣的所述流變性能來選擇用于所述高溫就地回收方法的瀝青材料成分。
2.權利要求1所述的方法，其中在至少約125溫度下提供所述回收的鋪路材料樣PΡΠ O
3.權利要求1所述的方法，其中在至少約150溫度下提供所述回收的鋪路材料樣PΡΠ O
4.權利要求1所述的方法，其中在至少約175溫度下提供所述回收的鋪路材料樣PΡΠ O
5.權利要求1所述的方法，其中利用拉伸強度方法檢測所述流變性能。
6.權利要求5所述的方法，其中所述拉伸強度方法包括檢測所述至少一種試樣的抗?jié)?性以及計算拉伸強度比率。
7.權利要求1所述的方法，該方法還包含 檢測所述至少一種試樣的凹痕；以及基于所述至少一種試樣的凹痕來選擇用于所述高溫就地回收方法的所述浙青材料的數(shù)量。
8.權利要求7所述的方法，該方法還包含 檢測所述至少一種試樣的抗裂性；以及基于所述至少一種試樣的抗裂性來選擇用于所述高溫就地回收方法的所述浙青材料 的數(shù)量。
9.權利要求8所述的方法，其中所述抗裂性檢測為間接拉伸測試。
10.權利要求1所述的方法，該方法還包含 檢測所述至少一種試樣的抗裂性；以及基于所述至少一種試樣的抗裂性來選擇用于所述高溫就地回收方法的所述浙青材料 的數(shù)量。
11.權利要求10所述的方法，其中所述抗裂性檢測為間接拉伸測試。
12.權利要求1所述的方法，其中所述至少一種測試試樣在壓實之后至少為約125下。
13.權利要求1所述的方法，其中所述至少一種測試試樣在壓實之后至少為約150下。
14.權利要求1所述的方法，其中所述至少一種測試試樣在壓實之后至少為約175下。
15.權利要求1所述的方法，其中壓實所述混合物從而形成至少一種測試試樣，所述試 樣具有的空氣空隙在所述鋪砌表面的空氣空隙的約2%之內(nèi)。
16.權利要求1所述的方法，其中壓實所述混合物從而形成至少一種測試試樣，所述試樣具有的空氣空隙在所述鋪砌表面的空氣空隙的約之內(nèi)。
17.使用高溫就地回收方法重新鋪設鋪砌表面的方法，該方法包括 提供已回收的所述鋪砌表面的樣品；向所述回收的鋪砌表面的樣品中添加浙青材料； 將所述樣品和所述浙青材料混合從而形成混合物；壓實所述混合物從而形成至少一種測試試樣，所述試樣具有的空氣空隙在所述鋪砌表 面的空氣空隙的約3%之內(nèi)；檢測所述至少一種試樣的流變性能；基于所述至少一種試樣的所述流變性能來選擇用于高溫就地回收方法的浙青材料的數(shù)量；碾碎所述鋪砌表面至約1. 5 8英寸的深度；混合所述已選擇的浙青與所述碾碎的鋪砌表面從而形成鋪砌混合物；以及， 使用所述鋪砌混合物鋪砌表面從而形成重新鋪設的表面。
18.權利要求17所述的方法，其中壓實所述混合物從而形成至少一種測試試樣，所述 試樣具有的空氣空隙在所述鋪砌表面的空氣空隙的約2%之內(nèi)。
19.權利要求17所述的方法，其中壓實所述混合物從而形成至少一種測試試樣，所述 試樣具有的空氣空隙在所述鋪砌表面的空氣空隙的約之內(nèi)。
20.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至約1.5 6英寸的深度。
21.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至約1.5 4英寸的深度。
22.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至約1.5 3英寸的深度。
23.權利要求17所述的方法，其中在至少約125°F的溫度下提供所述回收鋪砌表面的 樣品用于與所述浙青材料進行混合。
24.權利要求17所述的方法，其中在至少約150°F的溫度下提供所述回收鋪砌表面的 樣品用于與所述浙青材料進行混合。
25.權利要求17所述的方法，其中在至少約175°F的溫度下提供所述回收鋪砌表面的 樣品用于與所述浙青材料進行混合。
26.權利要求17所述的方法，其中所述混合步驟持續(xù)到將所述混合物冷卻到約175 225 0F。
27.權利要求17所述的方法，該方法還包括 在所述碾碎步驟之前加熱所述鋪砌表面。
28.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至少至約1.5英寸的深度。
29.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至約1.5 8英寸的深度。
30.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至約1.5 6英寸的深度。
31.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至約1.5 4英寸的深度。
32.權利要求17所述的方法，其中碾碎所述鋪砌表面至約1.5 3英寸的深度。
33.權利要求17所述的方法，其中利用拉伸強度方法檢測所述流變性能。
34.權利要求33所述的方法，該方法還包括 檢測所述重新鋪設的表面的拉伸強度；以及將所述至少一種試樣的拉伸強度與所述重新鋪設的表面的拉伸強度進行比較，其中，所述重新鋪設的表面的拉伸強度為所述試樣拉伸強度的至少約80%。
35.權利要求17所述的方法，該方法還包括 檢測至少一種試樣的密度；檢測所述重新鋪設的表面的密度；以及將所述至少一種試樣的密度與所述重新鋪設的表面的密度進行比較，其中，所述重新 鋪設的表面的密度為所述試樣密度的至少約94%。
36.權利要求17所述的方法，該方法還包括壓實所述重新鋪設的表面，從而使所述重新鋪設的表面具有的空氣空隙，在所述碾碎 之前的鋪砌表面的空氣空隙的約3%之內(nèi)。
37.權利要求17所述的方法，該方法還包括壓實所述重新鋪設的表面，從而使所述重新鋪設的表面具有的空氣空隙，在所述碾碎 之前的鋪砌表面的空氣空隙的約2%之內(nèi)。
38.權利要求17所述的方法，該方法還包括壓實所述重新鋪設的表面，從而使所述重新鋪設的表面具有的空氣空隙，在所述碾碎 之前的鋪砌表面的空氣空隙的約之內(nèi)。
39.權利要求17所述的使用高溫就地回收方法重新鋪設鋪砌表面的方法，該方法還包括檢測所述至少一種試樣的凹痕；以及基于所述至少一種試樣的凹痕來選擇用于所述高溫就地回收方法的所述浙青材料的數(shù)量。
40.權利要求17所述的使用高溫就地回收方法重新鋪設鋪砌表面的方法，該方法還包括檢測所述至少一種試樣的抗裂性；以及基于所述至少一種試樣的抗裂性來選擇用于所述高溫就地回收方法的所述浙青材料 的數(shù)量。
41.選擇用于利用高溫就地回收方法重新鋪設鋪砌表面的浙青混合物的方法，該方法 包括由所述鋪砌表面提供顆粒大小已減小的鋪路材料樣品； 向所述回收的鋪路材料樣品中添加浙青材料； 將所述樣品和所述浙青材料混合從而形成混合物；壓實所述混合物從而使新鋪砌的表面具有的密度在所述將要回收的原始鋪砌表面的 密度的約20%之內(nèi)；檢測所述至少一種試樣的流變性能；基于所述至少一種試樣的所述流變性能來選擇用于高溫就地回收方法的浙青材料的含量。
42.權利要求41所述的方法，其中，壓實所述混合物從而使新鋪砌的表面具有的密度 在所述將要回收的原始鋪砌表面的密度的約15%之內(nèi)。
43.權利要求41所述的方法，其中，壓實所述混合物從而使新鋪砌的表面具有的密度 在所述將要回收的原始鋪砌表面的密度的約10%之內(nèi)。
44.權利要求41所述的方法，其中，在至少約125下的溫度下提供所述回收鋪路材料樣品。
45.權利要求41所述的方法，其中，在至少約150下的溫度下提供所述回收鋪路材料樣品。
46.權利要求41所述的方法，其中，在至少約175T的溫度下提供所述回收鋪路材料樣品。
全文摘要
通過選擇用于利用高溫就地回收方法修補鋪砌表面和重新鋪設表面的瀝青混合物重建道路的方法。選擇過程包括下列步驟向回收的鋪砌表面的樣品中添加不同種類和數(shù)量的瀝青材料從而形成混合物，壓實混合物形成測試試樣，并使得該試樣具有的空氣空隙在鋪砌表面的空氣空隙的約1～3％之內(nèi)，或者使該試樣的密度在鋪砌表面的密度的約10～20％之內(nèi)，以及該檢測試樣的流變性能，并優(yōu)選通過拉伸強度方法來檢測?；谝褭z測試樣的流變性能選擇瀝青材料成分。通過以下步驟重新鋪設表面將表面研碎到深度約1.5～8英寸，將已選擇的瀝青材料與碾碎的表面混合，以及用由此形成的該鋪砌混合物鋪砌表面。
文檔編號C08L95/00GK101965381SQ200880103826
公開日2011年2月2日 申請日期2008年7月22日 優(yōu)先權日2007年8月21日
發(fā)明者阿利斯·卡德爾馬斯 申請人:公路科學有限責任公司