CN103232190B - 一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法，其中吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，该铺设材料包括以下组份：精细碎石、吸收尾气型高浓改性乳化沥青和吸收尾气型乳化沥青。本发明提供的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法，将吸收尾气型高浓改性乳化沥青在原路面表面形成底层胶状板体，起到粘结、防水的作用，而精细碎石起到了保护底层沥青作用，同时能够承担行车的碾压和磨耗；顶层的吸收汽车尾气型乳化沥青不但起到稳固碎石的作用，同时也对汽车尾气主要起着吸收、催化分解作用；不但对原有的碎石封层施工工艺不产生影响，同时更能够加快这些养护工艺或薄层罩面工艺的推广和应用。

Description

一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法

技术领域

本发明涉及一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法，属于城市快速路、隧道道面、桥面等汽车流量较大、人口密度较高路段的功能性养护罩面施工技术。

背景技术

超薄罩面技术是一种薄层罩面技术，属于预防性养护领域的技术，是在路面结构层强度满足要求的前提下，也就是说没有结构性病害的情况下实施的功能性养护技术。在欧美发达国家，薄层罩面技术早在上世纪八十年代已经开始广泛应用，特别是在法国更为普遍。自1986年开始，法国使用了各种厚度的薄层罩面，因此法国在其规范《NFP98-137》中将薄层罩面依据厚度明确分为非常薄面层（BBTM，厚度为20～25mm）、超薄罩面（BBUM－厚度为15～25mm）。近年来，法国Screg Boutes Group与VOGELF提出了Novachip以及改性超薄磨耗层（Ultrathin Bonded Wearing Course－UBWC），目前在我国也有一定的应用区域。但是，不论是Novachip还是UBWC，在中国的发展都受到一定的限制，因为该技术采用法国专用设备，并且有专门的公司提供改性乳化沥青，可以说这项技术处于一种高度的技术、工艺、设备、材料的打包技术。所以，为了适合我国的国情，需要开发适合于我国经济不够发达、养护任务繁重的局面，坚持“多快好省、技术可行、经济实用”的原则。

另外，随着经济的快速发展，人们的出行已经非常方便了，那么，此时人们的健康、生活标准就提到日程了，环境监测中已经对PM2.5提出了明确的标准，比如世界卫生组织提出了10～35μg/m³的年平均值与25～75μg/m³的24小时平均标准，我国提出了于2016年实施的35μg/m³的年平均值与75μg/m³的24小时平均标准。而汽车尾气恰恰是PM2.5的罪魁祸首，有研究表明：汽车尾气在冬天对PM2.5的贡献达到了38％。目前，仅仅依靠在汽车尾气排放中增加净化设施，这有着一定局限性的，所以要从道路环境的改善来净化尾气，比如在护栏、反光板等位置涂抹吸收尾气的材料或薄膜，但是这些技术仍不成熟，受到外界硬件设施的限制。对于道路工作者来说，如果能够对道路建筑材料、道路路面结构进行改良，使传统的路面铺装层、路面材料具有足够的汽车尾气吸收、分解能力，这样就可以为汽车尾气提供第一道门槛。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法，通过配合单粒径细集料的方法，在原路面形成一种吸收尾气及抗滑、防水的超薄层罩面；同时吸收汽车尾气型改性乳化沥青与吸收汽车尾气型乳化沥青在确保超薄层罩面层抗滑、防水、耐久等路用性能基础上，还能通过其中的尾气催化分解剂对汽车尾气起到快速催化分解作用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法，借鉴了碎石封层的施工工艺；但是传统的碎石封层由于初期的“飞石”现象，没有用到高速公路表面层的罩面，而主要用于低等级公路的表层罩面以及新建高速公路的中置封层和下封层，或者用到混凝土桥面沥青铺装层的防水粘结层，必须采用SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性沥青作为粘结料；因此，目前的碎石封层技术遇到了瓶颈，难以跨入更高层次的应用。

为了使目前设备比较成熟、技术普及程度较高的碎石封层技术得到新的发展空间，本案从结构组合、材料配置、施工工艺等方面进行探索，提出吸收汽车尾气型超薄罩面技术，将吸收尾气与防水、抗滑集于一体，充分体现了环保、低碳、抗滑、稳固、耐久等特点。

一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，该铺设材料包括以下组份：精细碎石、吸收尾气型高浓改性乳化沥青和吸收尾气型乳化沥青。

从路面、桥面、道面的表层结构及路面材料两方面入手研究，混合有吸收尾气型高浓改性乳化沥青的铺设材料对汽车尾气具有吸收、催化分解能力。

一种优选配比方案，所述各组份的质量份数为：

精细碎石：                        100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：      12～16份；

吸收尾气型乳化沥青：              4～8份。

另一种优选配比方案，所述各组份的质量份数为：

精细碎石：                        100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：      14～18份；

吸收尾气型乳化沥青：              3～6份。

优选的，所述精细碎石的规格为：粒径为3～5mm，表观相对密度大于等于2.5，坚固性大于等于12，含泥量小于等于3，棱角性大于等于30s，与沥青裹覆性大于等于2/3。

一般要求吸收尾气型高浓改性乳化沥青的软化点不低于58℃；优选的，所述吸收尾气型高浓改性乳化沥青包括以下组份且各组份的质量分数为：

对于吸收尾气型高浓改性乳化沥青中的组分，一般要求改性剂的含量不低于高浓改性乳化沥青中基质沥青总质量的4%，可以使用SBR（丁二烯-苯乙烯共聚物）改性胶乳，一般要求改性剂中胶乳固含量不低于40%；乳化剂可以使用阳离子乳化剂。

优选的，所述吸收尾气型乳化沥青包括以下组份且各组份的质量分数为：

优选的，该铺设材料所有使用的尾气吸收剂包括以下组份且各组份的质量分数为：

二元酸：                           100份；

二元醇：                           100份；

纳米级二氧化钛：                   1～20份。

更为优选的，所述纳米级二氧化钛的规格为：粒径为60～80目，比表面积为80～140m²/g，表观密度小于等于0.30，水悬浮液PH值为6～7，干燥失重小于等于0.5%，灼烧失重小于等于1.0%，水分小于等于1.5%。

采用二氧化钛改性聚酯树脂胶乳作为尾气吸收剂，其作为有机改性胶乳与沥青同属高分子有机类材料，具有相似相容特性。

该铺设材料使用的乳化剂一般为阳离子乳化剂，使用的水为满足人类饮用要求的饮用水。

一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设方法，可以现有的常规碎石封层施工过程中采用专用的同步碎石封层车，无需对施工设备进行专门改造，关键在于吸收尾气型高浓改性乳化沥青和吸收尾气型乳化沥青的使用，具体来说，该方法包括如下步骤：

（1）检测评价原路面：对原路面的抗滑系数、结构强度、破损状况进行检测评价，确定吸收尾气型高浓改性乳化沥青用量；

（2）检测评价道路空气环境：对道路周围空气进行检测，对汽车尾气排放量及组要成分进行检测分析，确定精细碎石和吸收尾气型乳化沥青用量；

（3）标定设备：将同步碎石封层车（如果采用碎石封层车与沥青撒布车分步施工，则需要碎石封层车和沥青撒布车）运输到施工路段，调整车位，依照设计配比标定沥青、集料流量；

（4）撒布沥青与集料：启动同步碎石封层车，将吸收尾气型高浓改性乳化沥青以及精细碎石同步撒布于原路面上，精细碎石撒布率不低于120%；

（5）碾压：采用12t轻型胶轮压路机进行碾压1～2遍；

（6）清扫浮石：采用清扫设备（比如强力吹分机）将沥青表面的浮石清扫干净，以不露出底层吸收尾气型高浓改性乳化沥青为准，最后形成厚度为3～5mm的超级薄层罩面；

（7）撒布上层封层沥青：采用沥青撒布车将吸收尾气型乳化沥青撒布于清扫过的碎石表面；

（8）初期养护及开放交通：禁止任何车辆和行人通过，施工结束2～4h后开放交通，开发交通后24h内控制车速不超过60km/h。

有益效果：本发明提供的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料及铺设方法，将吸收尾气型高浓改性乳化沥青在原路面表面形成底层胶状板体，起到粘结、防水的作用，而精细碎石起到了保护底层沥青作用，同时能够承担行车的碾压和磨耗；顶层的吸收汽车尾气型乳化沥青不但起到稳固碎石的作用，同时也对汽车尾气主要起着吸收、催化分解作用；不但对原有的碎石封层施工工艺不产生影响，同时更能够加快这些养护工艺或薄层罩面工艺的推广和应用。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作更进一步的说明。

一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设方法，可以现有的常规碎石封层施工过程中采用专用的同步碎石封层车，无需对施工设备进行专门改造，关键在于吸收尾气型高浓改性乳化沥青和吸收尾气型乳化沥青的使用，具体来说，该方法包括如下步骤：

（1）检测评价原路面：对原路面的抗滑系数、结构强度、破损状况进行检测评价，确定吸收尾气型高浓改性乳化沥青用量；

（2）检测评价道路空气环境：对道路周围空气进行检测，对汽车尾气排放量及组要成分进行检测分析，确定精细碎石和吸收尾气型乳化沥青用量；

（3）标定设备：将同步碎石封层车（如果采用碎石封层车与沥青撒布车分步施工，则需要碎石封层车和沥青撒布车）运输到施工路段，调整车位，依照设计配比标定沥青、集料流量；

（4）撒布沥青与集料：启动同步碎石封层车，将吸收尾气型高浓改性乳化沥青以及精细碎石同步撒布于原路面上，精细碎石撒布率不低于120%；

（5）碾压：采用12t轻型胶轮压路机进行碾压1～2遍；

（6）清扫浮石：采用清扫设备（比如强力吹分机）将沥青表面的浮石清扫干净，以不露出底层吸收尾气型高浓改性乳化沥青为准，最后形成厚度为3～5mm的超级薄层罩面；

（7）撒布上层封层沥青：采用沥青撒布车将吸收尾气型乳化沥青撒布于清扫过的碎石表面；

（8）初期养护及开放交通：禁止任何车辆和行人通过，施工结束2～4h后开放交通，开发交通后24h内控制车速不超过60km/h。

上述铺设方法中，使用的铺设材料包括以下组份：精细碎石、吸收尾气型高浓改性乳化沥青和吸收尾气型乳化沥青。本案给出两种优选配比方案：

一种为：所述各组份的质量份数为：

精细碎石：                           100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：         12～16份；

吸收尾气型乳化沥青：                 4～8份。

另一种为，所述各组份的质量份数为：

精细碎石：                           100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：         14～18份；

吸收尾气型乳化沥青：                 3～6份。

优选的，所述精细碎石的规格为：粒径为3～5mm，表观相对密度大于等于2.5，坚固性大于等于12，含泥量小于等于3，棱角性大于等于30s，与沥青裹覆性大于等于2/3。

一般要求吸收尾气型高浓改性乳化沥青的软化点不低于58℃；优选的，所述吸收尾气型高浓改性乳化沥青包括以下组份且各组份的质量分数为：

对于吸收尾气型高浓改性乳化沥青中的组分，一般要求改性剂的含量不低于总质量的4%，可以使用SBR（丁二烯-苯乙烯共聚物）改性胶乳，一般要求改性剂中胶乳固含量不低于40%；乳化剂可以使用阳离子乳化剂。

优选的，所述吸收尾气型乳化沥青包括以下组份且各组份的质量分数为：

优选的，该铺设材料所有使用的尾气吸收剂包括以下组份且各组份的质量分数为：

二元酸：                              100份；

二元醇：                              100份；

纳米级二氧化钛：                      1～20份。

更为优选的，所述纳米级二氧化钛的规格为：粒径为60～80目，比表面积为80～140m²/g，表观密度小于等于0.30，水悬浮液PH值为6～7，干燥失重小于等于0.5%，灼烧失重小于等于1.0%，水分小于等于1.5%。

采用二氧化钛改性聚酯树脂胶乳作为尾气吸收剂，其作为有机改性胶乳与沥青同属高分子有机类材料，具有相似相容特性。

该铺设材料使用的乳化剂一般为阳离子乳化剂，使用的水为满足人类饮用要求的饮用水。

下面根据实例，对本案作出进一步说明。

实施例1

一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，该铺设材料包括以下组份且各组分的质量分数为：

精细碎石：                             100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：           12份；

吸收尾气型乳化沥青：                   4份。

本例中，精细碎石为3～5mm粒径细粒式碎石；吸收尾气型高浓改性乳化沥青蒸发残留物含量不低于65%，吸收尾气型乳化沥青蒸发残留物含量不低于55%。

上述铺设材料，具体施工过程如下：

（1）对原路面的强度及汽车尾气排放进行检测、评价，再确定试验段；

（2）标定沥青撒布车和碎石撒布车，并将设备运输到施工路段，采用沥青撒布车与碎石撒布车进行吸收尾气型高浓改性乳化沥青撒布，如果施工温度低于15℃，需要将吸收尾气型高浓改性乳化沥青加热到60℃；

（3）与沥青撒布车间隔不超过20m，立刻采用碎石撒布车将精细碎石撒布于底层沥青上；

（4）采用12t轻型胶轮压路机进行碾压1～2遍后，采用强力吹分机将浮石清扫；

（5）采用沥青撒布车将吸收尾气型乳化沥青撒布于清扫过的碎石表面，对精细碎石进行稳固，这样便进入初期护养阶段；施工结束2～4h后开放交通，开发交通后24h内控制车速不超过60km/h。

实施例2

一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，该铺设材料包括以下组份且各组分的质量分数为：

精细碎石：                           100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：         16份；

吸收尾气型乳化沥青：                 6份。

本例中，精细碎石为3～5mm粒径细粒式碎石；吸收尾气型高浓改性乳化沥青蒸发残留物含量不低于65%，吸收尾气型乳化沥青蒸发残留物含量不低于55%。

上述铺设材料，具体施工过程同实施例1。

对实施例1和实施例2进行试铺，获得的路面性能检测结果如表1所示：

表1路用性能检测

对现场的汽车尾气采用FGA-4100A汽车尾气仪进行检测，检测结果如表2所示：

表2尾气排放检测结果

从表2可以看出，当吸收尾气型高浓改性乳化沥青用量在12～16%时，按照欧ⅳ的排放标准来看，完全满足要求。

实验例

除了道路实施案例，同时对各个配比组分进行实验室内的性能模拟，如表3、表4、表5、表6所示，实验测量各个配比的铺设材料，均满足道路使用要求。

表3铺设材料的配比组分

表4实验例中吸收尾气型高浓改性乳化沥青的配比组分

表5实验例中吸收尾气型乳化沥青的配比组分

表6实验例中尾气吸收剂的配比组分

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，其特征在于：该铺设材料包括以下组份：精细碎石、吸收尾气型高浓改性乳化沥青和吸收尾气型乳化沥青；所述精细碎石的规格为：粒径为3～5mm，表观相对密度大于等于2.5，坚固性大于等于12，含泥量小于等于3，棱角性大于等于30s，与沥青裹覆性大于等于2/3；

所述吸收尾气型高浓改性乳化沥青包括以下组份且各组份的质量分数为：

所述吸收尾气型乳化沥青包括以下组份且各组份的质量分数为：

2.根据权利要求1所述的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，其特征在于：所述各组份的质量份数为：

精细碎石：                    100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：  12～16份；

吸收尾气型乳化沥青：          4～8份。

3.根据权利要求1所述的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，其特征在于：所述各组份的质量份数为：

精细碎石：                    100份；

吸收尾气型高浓改性乳化沥青：  14～18份；

吸收尾气型乳化沥青：          3～6份。

4.根据权利要求1、2或3所述的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，其特征在于：该铺设材料所有使用的尾气吸收剂包括以下组份且各组份的质量分数为：

二元酸：          100份；

二元醇：          100份；

纳米级二氧化钛：  1～20份。

5.根据权利要求4所述的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设材料，其特征在于：所述纳米级二氧化钛的规格为：粒径为60～80目，比表面积为80～140m²/g，表观密度小于等于0.30，水悬浮液PH值为6～7，干燥失重小于等于0.5％，灼烧失重小于等于1.0％，水分小于等于1.5％。

6.根据权利要求1所述的吸收汽车尾气型超薄罩面的铺设方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)检测评价原路面：对原路面的抗滑系数、结构强度、破损状况进行检测评价，确定吸收尾气型高浓改性乳化沥青用量；

(2)检测评价道路空气环境：对道路周围空气进行检测，对汽车尾气排放量及组要成分进行检测分析，确定精细碎石和吸收尾气型乳化沥青用量；

(3)标定设备：将同步碎石封层车运输到施工路段，调整车位，依照设计配比标定沥青、集料流量；

(4)撒布沥青与集料：启动同步碎石封层车，将吸收尾气型高浓改性乳化沥青以及精细碎石同步撒布于原路面上，精细碎石撒布率不低于120％；

(5)碾压：采用12t轻型胶轮压路机进行碾压1～2遍；

(6)清扫浮石：采用清扫设备将沥青表面的浮石清扫干净，以不露出底层吸收尾气型高浓改性乳化沥青为准，最后形成厚度为3～5mm的超级薄层罩面；

(7)撒布上层封层沥青：采用沥青撒布车将吸收尾气型乳化沥青撒布于清扫过的碎石表面；

(8)初期养护及开放交通：禁止任何车辆和行人通过，施工结束2～4h后开放交通，开发交通后24h内控制车速不超过60km/h。