CN102674753A - 一种用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层及其制备方法。该陶粒磨耗层是以粒径为2.36㎜～9.5㎜的轻质页岩陶粒按等体积替换法替换沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-10）中20％～40％的粗集料得到混合集料，然后将混合集料、沥青、矿粉及纤维用量分别以混合料质量的85.29％～85.58％、5.56％～5.88％、8.53％～8.56％和0.3％混合制备而成。集料中的轻质页岩陶粒内部多孔，具有良好的隔热性，使磨耗层成为阻断热量向下传导的屏障。本发明加铺于沥青路面表面，有效降低沥青路面下表面温度4℃～5℃,在夏天最高气温下最多可降低沥青路面下表面温度6℃，从根本上缓解沥青路面高温车辙等病害，延长沥青路面使用寿命，且生产简单、施工方便及不影响沥青路面使用性能。

Description

一种用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青路面技术领域，涉及一种沥青路面磨耗层，尤其是一种能显著降低沥青路面温度、减少沥青路面车辙病害、延长沥青路面使用寿命的热阻式陶粒磨耗层及其制备方法。

背景技术

沥青混合料作为一种吸热材料，对阳光热量吸收率达到0.85～0.95。由沥青路面温度场原理可知，吸收的太阳光热量积累并向下传递致使沥青路面温度上升使沥青的力学形态发生改变，导致沥青路面产生高温车辙等病害。由于我国大部分地区，夏季的最高气温能达到35℃～40℃，在太阳光持续照射下，大量热量被沥青路面吸收并在沥青路面中累积，沥青路面的温度可达到63℃～68℃，而使沥青路面产生车辙。沥青路面车辙的病害主要有：①路面表面的过量变形而降低路面的平整度；②轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层与路面结构的整体强度；③雨天车辙内极易积水导致车辆出现飘滑；④冬季车辙内聚冰，降低路面的抗滑能力，影响行车安全等。因此，高温是车辙产生的最直接诱因：高温使沥青的流变性能从粘弹性向塑性转化,劲度模量大幅下降,其抗变形能力急剧降低,在车辆荷载的作用下便出现严重的车辙。

目前道路材料界广泛采用改性沥青、使用优质集料、采用骨架嵌挤型级配、添加抗车辙剂等措施提高沥青路面的高温性能，但由于沥青材料对温度敏感的本质特性，这些措施仍未从根本上解决沥青路面高温车辙问题。

而随着公路交通量的增加、汽车轴载的加大、渠化交通的形成，超载、重载越来越突出，以及气候等因素综合作用，我国高速公路沥青路面车辙病害在路面病害中所占的比重呈迅速上升态势。因此，针对沥青路面车辙问题，应开发一种铺筑于沥青路面表面的磨耗层，阻断热量在沥青路面结构中的传递，大大降低沥青路面高温车辙等病害。

沥青路面磨耗层作为沥青路面结构的重要组成部分，位于面层结构最上层，直接与自然环境想接触，并直接承受荷载作用，所以磨耗层品质的好坏对公路的使用寿命及其他性能有重大影响。对于沥青路面而言，若磨耗层在满足其使用性能的基础上，可以有效减缓热量的向下传递，则有利于减缓高温车辙病害的发生。沥青混凝土路面磨耗层的铺筑材料为沥青混合料，沥青混合料是由集料、沥青、矿粉及纤维等材料组成的复合型材料，其常用的磨耗层SMA-10的组成材料用量如表1。

表1常用的SMA-10的矿料级配及材料用量

施工中磨耗层的沥青混合料中的集料主要是以玄武岩和石灰岩为主，其中玄武岩的导热系数约为3.5W/m·℃,石灰岩导热系数为2.2W/m·℃，以以上两种石料为集料的沥青混凝土路面磨耗层的导热系数为1W/m·℃左右，由此制的黑色路面磨耗层有较高的吸热和导热特性，将大量热量向路面结构内部传导并积累，使之成为沥青路面高温车辙病害和城市热岛效应产生的主要诱因之一。

发明内容

本发明的目的在于克服述现有技术的缺点，提供一种用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层及其制备方法，该磨耗层由于陶粒的隔热性能可阻碍热量向下传递，降低沥青面层结构中温度，配方简单、施工方便及不影响沥青路面的路用性能的特点。该磨耗层在夏天最高气温下可降低沥青路面下表面6℃以上，平均降低下表面温度4℃～5℃，能够显著减少沥青路面车辙病害，延长沥青路面使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层由SBS改性沥青、集料、矿粉及木质素纤维拌合得到的混合料摊铺碾压而成；其中所述集料用量为混合料质量的85.29％～85.58％，所述SBS改性沥青用量为混合料质量的5.56％～5.88％，所述矿粉用量为混合料质量的8.53％～8.56％，所述纤维用量为混合料质量的0.3％。

上述磨耗层厚度为15mm。所用陶粒选用900级高强碎石型页岩陶粒。所述集料是由不同粒径的玄武岩和陶粒混合组成。

本发明还提出一种上述热阻式陶粒磨耗层的制备方法，包括以下步骤：

1）按SMA-10的矿料级配计算集料的用量；

2）将陶粒按比例为20％～40％等体积代替步骤1）所计算出的粒径为2.36㎜～9.5㎜集料，然后称取玄武岩石料和页岩陶粒，混合均匀得到最终要使用的集料；

3）将SBS改性沥青、集料、矿粉及木质素纤维按照混合料的各个成分的组成根据热拌法制备沥青混合料。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

（1）本发明在夏天最高气温下最多可降低沥青路面下表面6℃，平均降低温度4℃～5℃，能够显著减少沥青路面车辙危害，延长沥青路面使用寿命；

（2）本发明热阻式陶粒磨耗层的应用有效降低路面产生车辙几率，可以延长维修周期，降低维修费用，综合考虑本发明的成本及对沥青路面使用寿命的长远发展，其经济效益显著，且磨耗层应用测试结果显示沥青路面路用性能满足技术要求；

（3）本发明的热阻式陶粒磨耗层成分组合简单，用粒径为2.36㎜～9.5㎜的轻质页岩陶粒按体积百分比20％～40％代替SMA-10中的粗集料，生产和施工方便，完全采用传统的SMA-10的热拌生产系统，施工采用现用磨耗层的施工技术。

综上所述，本发明的磨耗层能够显著减少沥青路面高温车辙病害，延长沥青路面使用寿命，同时经济效益显著、配方简单、生产施工方便及不影响沥青路面的路用性能。

具体实施方式

本发明用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层是由SBS改性沥青、玄武岩和陶粒组成的混合集料、矿粉及木质素纤维混合得到的混合料摊铺碾压而成，该磨耗层厚度为15mm，其中集料用量为混合料质量的85.29％～85.58％、沥青用量为混合料质量的5.56％～5.88％，矿粉用量为混合料质量的8.53％～8.56％，纤维用量为混合料质量的0.3％。其降温效果是由于在集料中加入了粒径为2.36㎜～9.5㎜的轻质页岩陶粒。所用陶粒选用900级高强碎石型页岩陶粒，是将天然粘土质页岩碎石在1100℃左右温度的回转窑中煅烧膨化而得的块料或破碎料，其表面粗糙不规则，内部有大量非连通封闭气孔，重量较轻、吸水率小、筒压强度高、性能稳定。

该热阻式陶粒磨耗层的制备方法为：1）按SMA-10的矿料级配计算集料的用量；2）将陶粒按比例为20％～40％等体积代替步骤1）所计算出的粒径为2.36㎜～9.5㎜集料，然后称取玄武岩石料和页岩陶粒，混合均匀得到混合集料；3）按照混合料的各个成分的组成设计采用热拌法制备沥青混合料。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

实施实例1

该实施例中，沥青选用SBS改姓沥青，陶粒为粒径为2.36㎜～9.5㎜的轻质页岩陶粒，并按等体积替换的方法替换SMA-10中20％的粗集料,粗集料选用反击式或锤式破碎机加工的玄武岩，细集料是玄武岩经反复破碎制成的机制砂，矿粉为石灰岩或岩浆岩中的羟基性岩石等憎水性石料经磨细得到，纤维为木质纤维。具体混合集料级配及沥青、矿粉和纤维用量见表2。

表2陶粒掺量为20％时磨耗层的配合比

本实施例中，热阻式陶粒磨耗层的制备与SMA-10生产相同。施工可由传统磨耗层摊铺机械摊铺施工。

实施实例2

该实施例中，沥青选用SBS改姓沥青，陶粒为粒径为2.36㎜～9.5㎜的轻质页岩陶粒，并按等体积替换的方法替换SMA-10中40％的粗集料,粗集料选用反击式或锤式破碎机加工的玄武岩，细集料是玄武岩经反复破碎制成的机制砂，矿粉为石灰岩或岩浆岩中的羟基性岩石等憎水性石料经磨细得到，纤维为木质纤维。具体混合集料级配及沥青、矿粉和纤维用量见表3。

表3陶粒掺量为40％时磨耗层的配合比

本实施例中，热阻式陶粒磨耗层的制备与SMA-10生产相同。施工可由传统磨耗层摊铺机械摊铺施工。

综上所述，本发明的热阻式陶粒磨耗层在夏天最高气温下可降低沥青路面下表面6℃以上，平均降低4℃～5℃，显著减少沥青路面车辙危害，延长沥青路面使用寿命。

以上所述实施例，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明工作原理对以上实施例配方所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层，其特征在于，是由SBS改性沥青、集料、矿粉及木质素纤维拌合得到的混合料摊铺碾压而成；其中所述集料用量为混合料质量的85.29％～85.58％，所述SBS改性沥青用量为混合料质量的5.56％～5.88％，所述矿粉用量为混合料质量的8.53％～8.56％，所述纤维用量为混合料质量的0.3％。

2.根据权利要求1所述的用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层，其特征在于，所述集料是由不同粒径的玄武岩和陶粒混合组成。

3.根据权利要求2所述的用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层，其特征在于，所用陶粒选用900级高强碎石型页岩陶粒。

4.根据权利要求1所述的用于沥青路面的热阻式陶粒磨耗层，其特征在于，所述磨耗层厚度为15mm。

5.一种权利要求1所述热阻式陶粒磨耗层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按SMA-10的矿料级配计算集料的用量；

2）将陶粒按比例为20％～40％等体积代替步骤1）所计算出的粒径为2.36mm～9.5mm集料，然后称取玄武岩石料和页岩陶粒，混合均匀得到最终要使用的集料；

3）将SBS改性沥青、集料、矿粉及木质素纤维按照混合料的各个成分的组成根据热拌法制备沥青混合料。