CN101929119A - 彩色沥青超薄磨耗层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色沥青超薄磨耗层及其制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：生产混合料：34～36份5-10mm碎石、11～13份粒径小于3mm石屑、0.8-1.2份矿粉或水泥拌和，然后再加入2～3份彩色沥青拌和，即可制成彩色沥青混合料；摊铺：先通过沥青摊铺机的喷洒系统喷洒一层聚合改性乳化沥青在路面的下承层上，紧跟着通过其螺旋分料器把所述彩色沥青混合料均匀地摊铺在路上；再采用双钢抡压路机进行静态碾压，路面成型。由所述方法得到的彩色沥青超薄磨耗层具有较高的使用价值，它不但满足了彩色路面的要求，而且施工方法简单，维修容易，造价亦不高。

Description

彩色沥青超薄磨耗层及其制备方法

技术领域

本发明是一种彩色沥青路面超薄磨耗层及其制备方法，是一种较经济且能明显改善交通条件的彩色沥青路面施工的方案，属于公路路面施工的技术领域。

背景技术

彩色沥青路面有明显地美化道路环境效果、与周围的建筑艺术更好地协调、美化城市、诱导交通、提升道路交通安全、极大地改善了普通黑色路面的单调性等功能，所以正在越来越多地使用在标志性城市新建道路、广场、高等级公路的交通诱导路段等区域，从而能体现出一个国家或一个城市的特色和风格。目前我国各地都有不同程度的修筑了彩色沥青路面。

然而，彩色沥青的生产途径无论是传统的减压脱质还是利用现代工业石油化工产品调配出与沥青性能相当的聚合物浅色胶结料，其价格都远远超过了目前的普通沥青或改性沥青的价格。按目前的市场价格，普通沥青的价格为3000-3500元/吨，SBS聚合物改性沥青的价格约为4000-5000元/吨，而彩色沥青的价格则在10000元/吨以上，彩色沥青价格是普通改性沥青的两倍以上，从而使整个彩色沥青路的造价大幅提高，严重地制约了彩色沥青路面的推广与发展。要降低彩色路面的造价，一是降低原材料(彩色沥青)的成本，二是降低结构层的厚度。在原材料成本方面，由于其复杂的生产工序及小众化的市场，使得彩色沥青作为结合料的价格一直在高位运行；在结构层的厚度方面，目前我国使用彩色沥青表面层罩面设计多采用的AC-13沥青混合料路面。根据目前的热拌沥青混合料，3-4cm的厚度是设计的下限，难以再进一步降低厚度了，因为结构层厚度太薄，无法形成一个有效的整体，可能会产生在施工时由于温度下降过快从而无法进行及时有效的碾压、在通车后容易脱落等风险。

发明内容

本发明是提供一种彩色沥青超薄磨耗层及其制备方法，该彩色沥青超薄磨耗层的代表厚度在1.5～2.0cm之间，大大降低了结构厚度，同时具有在使道路保持优异的抗滑、防水雾、低噪音、抗车辙表面路用性能，还具有制备方法(工程)造价低、施工简单的效果。既适合应用在新建沥青公路的表面层，也适合用于旧路面的预防养护工程的表面层加铺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种彩色沥青超薄磨耗层，其由以下重量份的原料制备而成：

5-10mm碎石：34～36份；

粒径小于3mm石屑：11～13份；

矿粉或水泥：0.8～1.2份；

彩色沥青：2～3份；

聚合物改性乳化沥青：1.1～1.4份。

彩色沥青超薄磨耗层的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)将5-10mm碎石、粒径小于3mm石屑加温至175～190℃，将彩色沥青加温至140～160℃，然后把34～36份5-10mm碎石、11～13份粒径小于3mm石屑、0.8～1.2份矿粉或水泥输送至沥青拌和设备的搅拌缸内，拌和7～10秒，然后再加入2～3份彩色沥青拌和35～40秒，即可制成彩色沥青混合料，这时彩色沥青混合料的温度为160～175℃；

(2)、通过沥青摊铺机把彩色沥青混合料摊铺在路面上之前，先通过沥青摊铺机的喷洒系统喷洒一层聚合物改性乳化沥青在路面的下承层上，紧跟着通过其螺旋分料器把彩色沥青混合料均匀地摊铺在路上，这时，聚合物改性乳化沥青在彩色沥青混合料热能的作用下形成泡沫，上升裹附在彩色沥青混合料下部，并开始快速破乳、凝固；

(3)、彩色沥青混合料摊铺后，立即采用双钢轮压路机进行静态碾压，碾压2～3遍，路面成型。

优选地，所述聚合物改性乳化沥青的洒布量为0.8-1.0L/m²，折算成重量比为1.1-1.4份，聚合物改性乳化沥青的洒布温度为60～85℃之间，沥青摊铺机的行走速度为10～36m/min，彩色沥青混合料的摊铺厚度为1.5～2.0cm。

本发明所述彩色沥青超薄磨耗层除了实现彩色沥青路面的功能外，还有效地降低了结构层的厚度，从而有效地降低了工程造价。由于彩色沥青超薄磨耗层是使用开级配混合料，所以也具有优异的抗滑、防水雾、低噪音等功能。

彩色沥青超薄磨耗层与普通型AC-13彩色沥青路面各方面的参数比较见下表：

彩色沥青超薄磨耗层是“超薄性”，即厚度为1.5～2.0cm，使其结构厚度为普通AC-13型沥青路面的二分之一。在普通的热拌沥青混合料中，如果结构层太薄，会引起很多弊端，如温度下降过快导致压实度不足、集料离析，结构的整体性不足，从而引起与下承层粘结不足，在通车后很容易造成粒料脱落的风险。而彩色沥青超薄磨耗层则从工艺上杜绝了普通热拌沥青所存在的弊端，首先，彩色沥青超薄磨耗层采用聚合物改性乳化沥青(Novabond)作为粘层，其蒸发残留物含量在65％以上，并快速破乳具有良好的粘结性能；其次，粘层的洒布在摊铺分料螺旋轴前约50cm处与彩色沥青混合料的摊铺同时进行，这样就完全避免了传统工艺在粘层单独当作一道工序施工后再在其上摊铺彩色沥青混合料，有效防止了粘层受到的污染或破坏，保证层与层之间有良好的粘结；再次，聚合物改性乳化沥青在60～85℃的温度下喷洒，彩色沥青混合料摊铺在聚合物改性乳化沥青喷洒后3秒钟内进行，聚合物改性乳化沥青在热混合料热能作用下，上升裹附在混合料下部的石料四周，并开始破乳与凝固，这样就使得彩色沥青超薄磨耗层与下承层形成一层牢固的粘层膜，消除了结构脱落的可能。

普通彩色沥青路面作为一种特殊的沥青路面，它也与普通沥青路面一样，会出现车辙、坑槽等病害，而彩色沥青超薄磨耗层则能很好地避免了这几种病害。由于彩色沥青超薄磨耗层厚度仅为1.5～2.0cm，而碎石的最大粒径达到了13.2mm，能够有效地支撑路面行车时所传递的车轮压力，所以在如此薄的结构层内也不会引起车辙变形；彩色沥青超薄磨耗层在施工时完好地洒布了一层聚合物改性乳化沥青粘层，凝固后沥青膜的厚度约为0.7mm，其作用不但是使彩色沥青超薄磨耗层与下承层之间牢固地粘结起来，还很好地起到其作为防水层的作用，能切断地表水在行车压力下渗入到下一层之中，从这个层面来看，彩色沥青超薄磨耗层很好地保护了下承层，减少了由水破坏引起的坑槽。

彩色沥青超薄磨耗层由于采用开级配沥青混合料设计，设计空隙率大于10％，使得其在抗滑、减少水雾、降低噪声方面比普通路面优异。在抗滑性能方面，构造深度要求大于0.8mm，一般可以大于1.2mm；摩擦系数能在通车后长期得到保持甚至更好。在降噪性能方面，较普通沥青路面有更低的噪声表现。

在旧路改造当中，铺筑彩色沥青超薄磨耗层比普通彩色沥青更具有优势。首先，彩色沥青超薄磨耗层的摊铺速度可达10～36m/min，施工完成后20～40分钟内可恢复道路行车。超薄磨耗层施工时间为传统施工的二分之一，可以最大程度减少养护作业对道路交通上的影响。其次，彩色沥青超薄磨耗层的厚度只有1.5～2.0cm，对路面的标高、净空、排水、恒载影响不大，应用方便灵活。最后，可作单独结构层加铺在旧水泥路面上，起到改善行车条件作用。所以，从设计厚度、施工、路用性能、应用范围等方面进行综合考评，彩色沥青超薄磨耗层具有较高的使用价值，它不但满足了彩色路面的要求，而且施工方法简单，维修容易，造价亦不高。

具体实施方式

本发明所述的彩色沥青超薄磨耗层，其由以下重量份的原料制备而成：

5-10mm碎石：34～36份；

粒径小于3mm的石屑：11～13份；

矿粉或水泥：0.8～1.2份；

彩色沥青：2～3份；

聚合物改性乳化沥青：1.1～1.4份。

具体技术要求和制备方法如下：

一、材料指标要求

彩色沥青超薄磨耗层的原材料由5-10mm碎石作为粗集料、粒径小于3mm石屑作为细集料、矿粉或水泥作为填料、聚合物改性乳化沥青、彩色沥青组成，具体材料指标要求如下：

1、集料级配要求

彩色沥青超薄磨耗层采用与施工工艺相配套的骨架密实形级配，使粗料能与聚合物改性乳化沥青良好地粘结，同时粗骨架形保持良好的抗滑、降噪、排水的功能。结构层内有一定的密实性，使矿料(即5-10mm碎石、粒径小于3mm石屑、矿粉按比例掺合后的材料，未加入聚合物改性乳化沥青及彩色沥青)，能较好地保持整体性。当5-10mm(粒径)碎石使用34～36份、粒径小于3mm石屑使用11～13份、矿粉使用0.8-1.2份的比例掺合时，矿料的级配应达到下表的要求：

彩色沥青超薄磨耗层矿料级配(自编为CK-13型)，要求见表1：

表1彩色沥青超薄磨耗层矿料级配(CK-13)要求

A、粗集料(5-10mm碎石)要求

所选粗集料应为典型高等级公路路面使用集料，满足我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)关于抗滑表层的使用质量要求标准，宜为玄武岩、辉绿岩，集料粘附性应达到5级要求，当达不到要求时，宜掺加消石灰、水泥、或用饱和石灰水处理后使用，必要时同时添加抗剥落剂综合处理，粗集料须满足下表2的各项指标。

表2粗集料技术要求

注：测试方法是指我国《公路工程集料试验规程》(JTG-2005)里的相关测试方法。

B、细集料(粒径小于3mm石屑)的要求

细集料必须采用机制砂(100％破碎加工而成)，应该洁净、干燥、无风化、无杂质，与沥青有良好的粘结能力，宜采用石灰岩加工，性能指标满足表3要求。

表3细集料技术要求

试验	单位	规范要求	测试方法
				表观相对密度，不小于	-	2.50	T0328-2005
小于0.075mm含量，不大于	％	15	T0327-2005
				砂当量，不小于	％	60	T0334-2005
亚甲蓝值，不大于	g/kg	25	T0349-2005
				棱角性(流动时间)，不小于	s	30	T0345-2005

注：测试方法是指我国《公路工程集料试验规程》(JTG-2005)里的相关测试方法。

C、填料

填料宜采用石灰岩等憎水性石料经磨细得到的矿粉，矿粉要求干燥、洁净，其质量满足表4的要求。

表4填料技术要求

注：测试方法是指我国《公路工程集料试验规程》(JTG-2005)里的相关测试方法。

D、彩色沥青

彩色沥青可以采用沈阳久牌筑路材料有限公司、上海道柯特沥青科技有限公司等公司生产的彩色沥青，性能须满足彩色沥青超薄磨耗层系统整体设计要求，以实现系统的路用性能，其性能指标具体见表5。

表5彩色沥青性能指标技术要求

注：表中软化点、延度两项为重要指标。测试方法是指我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)里的相关方法。

E、聚合物改性乳化沥青

聚合物改性乳化沥青为壳牌石油公司所生产型号为Novabond的聚合物改性乳化沥青，其性能指标须满足表6技术要求。

表6聚合物改性乳化沥青性能技术指标要求

注：重要指标为：蒸馏固含量、破乳速度，部分指标采用美国公路行业相关试验方法。

二、施工组织(制备方法)

1、路面条件

需要特别说明的是，彩色沥青超薄磨耗层主要用于改善行车条件，并不能作为结构补强层。如在旧路面上加铺，旧路面病害必须处置，包括其结构完整性恢复和表面坑槽、裂缝等缺陷的修补。彻底清扫路面，并不能有积水。

2、天气条件

彩色沥青超薄磨耗层施工过程现场气温不得低于10℃，不可雨中施工。

3、设备

彩色沥青超薄磨耗层所用的彩色沥青混合料可用任何型号的沥青拌和设备进行拌制，采用专用设备德国维特根公司生产的SF-1800型沥青摊铺机(或其衍生机)进行施工。其包含受料斗、传送带、乳化沥青储罐、乳化沥青喷洒和计量系统、宽度可调节的振动、振捣熨平板等部分。设备能够一次性完成聚合物改性乳化沥青喷洒、热沥青混合料摊铺及熨平。在热沥青混合料摊铺之前，摊铺机履带或其它部位不能接触喷洒在路面上的聚合物改性乳化沥青。摊铺机的摊铺宽度可调，从而达到理想的路面效果。

4、混合料生产

将所述5-10mm碎石、粒径小于3mm的石屑、矿粉、彩色沥青共4种原料通过沥青拌和设备先将5-10mm碎石、粒径小于3mm石屑加温至175～190℃，将彩色沥青加温至140～160℃，然后把34～36份5-10mm碎石、11～13份粒径小于3mm的石屑、0.8～1.2份矿粉输送至沥青拌和设备的搅拌缸内，拌和7～10秒，然后再加入2～3份彩色沥青拌和35～40秒，即可制成彩色沥青混合料，这时彩色沥青混合料的温度为160～175℃。彩色沥青混合料的试验方法按我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)执行，彩色沥青超薄磨耗层混合料的技术要求见下表：

表7彩色沥青超薄磨耗层混合料技术要求

说明：试验过程中可以按0.1份的彩色沥青为单位进行调整，直至达到各项技术指标均满足要求即可。

5、摊铺

彩色沥青混合料在摊铺施工过程中，聚合物改性乳化沥青在60-85℃的温度下喷洒，喷洒量必须精确计量，以保证路面摊铺均匀。理想喷洒量约为0.8-1.0L/m²。同时应针对具体项目，由现场工程师计算喷洒量，并在现场由工程师根据具体路面情况进行调整。彩色沥青混合料摊铺温度约为150～160℃，在聚合物改性乳化沥青喷洒后摊铺，彩色热沥青混合料摊铺在所有聚合物改性乳化沥青喷洒表面上，并由电加热的振动熨平板进行熨平。彩色沥青超薄磨耗层摊铺必须提前确定摊铺宽度及厚度，以便于工程量统计。

彩色沥青混合料通过车辆运输至施工现场，采用德国维特根公司(Wirtgen Gmbh)专门为沥青路面超薄磨耗层而设计的SF-1800型沥青摊铺机(或其衍生机型)把彩色沥青混合料摊铺在路面上，该型号的沥青摊铺机与普通沥青摊铺机的不同之处在于：SF-1800型沥青摊铺机内设置有聚合物改性沥青储存罐及喷洒系统(储存罐约3m³)。SF-1800型沥青摊铺机在摊铺彩色沥青混合料的作业过程中，通过喷洒系统先喷洒一层聚合改性乳化沥青在路面下承层上，紧跟着通过其螺旋分料器把彩色沥青混合料均匀地摊铺在路上，这时，聚合物改性乳化沥青在彩色沥青混合料热能的作用下形成泡沫，上升裹附在彩色沥青混合料下部的石料四周，并开始破乳、凝固；从而实现彩色沥青混合料与下承层的高效粘结。而普通沥青摊铺机则没有这项功能；其中，对SF-1800型沥青摊铺机的参数设定为：聚合物改性乳化沥青的洒布数量为0.8～1.0L/m²，折算成重量比在所述彩色沥青超薄磨耗层中为1.1～1.4份，聚合物改性沥青的洒布温度为60～85℃之间，SF-1800型沥青摊铺机的行走速度为10～36m/min，彩色沥青混合料的摊铺厚度为1.5～2.0cm(由具体路况和设计图纸决定)。

6、碾压

彩色沥青超薄磨耗层碾压必须在路面温度降至120℃之前进行。用9～12吨的双钢轮压路机静态碾压两遍。压路机不能静止停留在刚刚摊铺好热沥青混合料表面上。必须在摊铺后立刻进行压实。压路机必须维护良好，具备可靠操作稳定性，装备有皂液水添加系统和刮板，从而防止新摊铺彩色热沥青混合料粘在碾压轮上。碾压通常以静态方式进行。工程师确定碾压操作宽度，新的路面在碾压完成、路面温度冷却到50℃之前不能开放交通。

7、质量控制

采用表8数据来进行质量控制和保持稳定性。

表8允许误差范围

^*注：该控制指标为最低标准，实际控制指标可根据道路等级、业主要求和施工条件适当提高。同时，需要随时对新铺路面外观进行目测，表面必须平整密实，不得有轮迹、裂缝、推挤、油斑、油包、离析等现象。接缝必须紧密平顺，无跳车。此外，沥青混合料的拌和、摊铺、碾压、开放交通温度均符合要求。

三、工程验收

根据彩色沥青超薄磨耗层特殊的路面使用性能，结合我国热拌沥青混凝土路面的国家验收标准，建议验收标准如下：

1、基本要求

1.1、彩色沥青混合料的矿料质量及矿料级配应符合设计要求或相关施工技术指南的规定。

1.2、严格控制各种矿料和彩色沥青用量及各种材料和彩色沥青混合料的加热温度，彩色沥青材料及混合料的各项指标应符合设计和相关施工技术指南的要求。彩色沥青混合料的生产，每日应做彩色沥青含量及级配试验、旋转压实试验。矿料级配、沥青含量、体积性质等结果的合格率应不小于96％。

1.3、拌和后的彩色沥青混合料应均匀一致，无花白，无粗细料分离和结团成块现象。

1.4、原路面表面干燥、清洁、无浮土，其平整度和路拱度应符合要求。

1.5、摊铺时应严格控制摊铺厚度和平整度，避免离析，注意控制摊铺和碾压温度。

2、外观鉴定

2.1、表面应平整密实，不应有泛油、松散、裂缝和明显离析等现象，对于高速公路和一级公路，有上述缺陷的面积(凡属单条的裂缝，则按其实际长度乘以0.2m宽度，折算成面积)之和不得超过受检面积的0.03％，其他公路不得超过0.05％。半刚性基层的反射裂缝可不计作施工缺陷，但应及时进行灌缝处理。

2.2、纵向接缝应严格控制搭接工艺，应紧密、平顺。

2.3、面层与路缘石及其他构筑物应密贴接顺。

3、实测项目

实测项目见表9。

表9彩色沥青超薄磨耗层实测项目

注：超薄磨耗层混合料(包括彩色沥青超薄耗层)仅需使用双钢轮压路机碾压，由于振动碾压或轮胎压路机碾压会造成聚合物改性乳化沥青冒出表面，不宜使用振动碾压或轮胎压路机碾压，故对压实度不作要求，同时经过大面积超薄磨耗层的使用，以碾压遍数作为压力度控制指标即可，不影响路面的耐久性。

Claims (8)

1.一种彩色沥青超薄磨耗层的制备方法，其特征是，主要包括以下步骤：

(1)将5-10mm碎石、粒径小于3mm的石屑加温至175～190℃，将彩色沥青加温至140～160℃，然后把34～36份5-10mm碎石、11～13份粒径小于3mm石屑、0.8-1.2份矿粉或水泥输送至沥青拌和设备的搅拌缸内，拌和7～10秒，然后再加入2～3份彩色沥青拌和35～40秒，即可制成彩色沥青混合料，所述彩色沥青混合料的温度为160～175℃；

(2)通过沥青摊铺机把彩色沥青混合料摊铺在路面上之前，先通过沥青摊铺机的喷洒系统喷洒一层聚合物改性乳化沥青在路面的下承层上，紧跟着通过其螺旋分料器把所述彩色沥青混合料均匀地摊铺在路上，这时，所述聚合物改性乳化沥青在彩色沥青混合料热能的作用下形成泡沫，上升裹附在彩色沥青混合料下部，并开始快速破乳、凝固，所述聚合物改性乳化沥青在所述彩色沥青超薄磨耗层中占有的重量份为1.1～1.4份；

(3)彩色沥青混合料摊铺后，立即采用双钢轮压路机进行静态碾压，碾压2～3遍，路面成型。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述聚合物改性乳化沥青的洒布温度为60～85℃之间。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述沥青摊铺机的行走速度为10～36m/min。

4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征是，所述彩色沥青混合料的摊铺厚度为1.5～2.0cm。

5.一种彩色沥青超薄磨耗层，其特征是，它由以下重量份的原料制备而成：

5-10mm碎石：34～36份；

粒径小于3mm的石屑：11～13份；

矿粉或水泥：0.8～1.2份；

彩色沥青：2～3份；

聚合物改性乳化沥青：1.1～1.4份。

6.根据权利要求5所述的彩色沥青超薄磨耗层，其特征是，所述彩色沥青的软化点大于50℃，5℃时测的延度大于20cm。

7.根据权利要求5所述的彩色沥青超薄磨耗层，其特征是，所述聚合物改性乳化沥青的蒸馏固含量不小于65％；10℃的弹性恢复不小于60％。

8.根据权利要求5-7任一所述的彩色沥青超薄磨耗层，其特征是，它是由权利要求1-4任一所述的方法制备得到的。