CN103232205A - 铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料及铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料及铺设方法，所述铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，包括以下组份且各组份的质量份数为：集料：100份；纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青：14～16份；水泥：1～3份；助剂：0.5～0.8份；水：7～13份。本发明提供的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料及铺设方法，将纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青拌合的稀浆混合料摊铺到道面、路面、桥面铺装层表面，既能确保沥青材料的路用性能不受影响，又能够对沥青混合料的催化、降解尾气能力有着显著的改善；且不对施工设备产生特殊需求。

Description

铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料及铺设方法

技术领域

本发明涉及一种铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料及铺设方法，属于公路、城市道路、隧道道面、机场道面等道路铺设用常温拌合沥青技术。

背景技术

微表处技术是一种薄层罩面技术，该技术是采用专用设备将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和添加剂按一定配比拌和成稀浆混合料并迅速摊铺到原路面上，在摊铺后可在较短时间内开放交通的薄层结构，是一种经济、快捷、有效的路面预防养护技术，它具有和易性好、施工快、施工季节长、劳动强度低、粘附力强、密实性高、无污染等许多优点，而且还可以改善路面外观，对路面起到保护、磨损、防滑等作用。尤其，随着经济的发展及汽车工业的发展，物流运输任务越来越繁重，汽车也趋向于大型化、重型化的发展，这就给高速公路、其他等级公路及城市物流交通干道的运营带来了重大考验，这将更加加剧路面的破坏，因此急需一种快速、便捷、安全、环保的工艺技术来进行维护和保养。大量汽车排放的尾气对人们的生存环境造成了极大的危害，在汽车生产、设计以及燃油性能优化的同时，更应该注重路面自身对汽车尾气的净化、吸收功能。

传统微表处主要有集料、改性乳化沥青、助剂组成，其中集料主要起着支撑、骨架，承受车轮荷载的作用，而改性乳化沥青起着粘结集料成为一体的作用，助剂主要为了提高施工和易性、沥青与集料的裹覆性以及乳化沥青的破乳、凝结速度的；所以从材料组成来，传统微表处完全不具备吸收、降解尾气的能力。

如何将汽车尾气分解掉，是道路工作者目前应该考虑的问题之一，因为道路路面是汽车尾气的直接受害者。那么，考虑可以通过在道路材料中添加能够促使汽车尾气快速分解为无害气体或物质的材料，从众多研究成果看，二氧化钛是一种高效可行的催化剂。因为汽车尾气主要以碳氢化合物(HC－丙烷)、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、氧气（O₂）和氮氧化物（NO）为主，对环境及其有害。而二氧化钛是一种半导体材料，其能带是不连续的，具有较大的禁带宽度，也就是说在填满电子的低能价带和空的高能导带之间存在一个禁带。当室外光线照射二氧化钛时，光线能量超过二氧化钛的禁带宽度时，可以使钛的电子从傢带跃迁到导带，形成空穴－电子对，并可对表面的H₂O和O₂进行吸附。这样，具有还原性的电子和具有氧化性的空穴就可以与二氧化钛纳米离子表面的－OH反反应生成氧化性能极高的OH自由基，从而通过活性极高的自由基将汽车尾气中难以分解氮化物、碳氢化合物等分解为CO₂和H₂O等无害无机物。所以，从理论上讲完全可以通过二氧化钛对沥青的改良，实现路面对汽车尾气的净化和吸收或降解。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料及铺设方法，将纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青与一定级配的集料拌合成满足路用性能要求的稀浆混合料，用于桥面铺装层、隧道道面、机场到面、各等级路面的微表处中，既能确保沥青材料的路用性能不受影响，又能够对沥青混合料的催化、降解尾气能力有着显著的改善。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，包括以下组份且各组份的质量份数为：

集料：100份；

纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青：14～16份；

水泥：1～3份；

助剂：0.5～0.8份；

水：7～13份。

优选的，所述纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青包括以下组份且各组份的质量份数为：

基质沥青：100份；

二氧化钛改性聚酯树脂乳胶：10～20份；

改性胶乳：1～4份；

乳化剂：1～3份；

水：30～40份。

由于二氧化钛改性聚酯树脂乳胶与沥青同属高分子有机类材料，具有相似相容特性，二者可以通过化学键的作用发生更加强烈的联系和作用。

优选的，所述二氧化钛改性聚酯树脂乳胶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；

二氧化钛：1～20份。

优选的，所述改性胶乳为SBR（丁二烯-苯乙烯共聚物）改性胶乳，且固含量不低于40%。

优选的，所述乳化剂为阳离子乳化剂。

优选的，所述助剂为无机二氧化钛专用表面活性剂。

优选的，该稀浆混合料所有使用的水均为满足人类饮用要求的饮用水。

一种铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的铺设方法，相对于现有的施工方法，无需对施工设备进行专门改装，关键在于对稀浆混合料的使用以及罩面层厚度的选择，具体来说，该方法包括如下步骤：

（1）检测评价原路面：对原路面进行检测评价，确保原路面强度满足结构承载强度要求；

（2）修补并清洁原路面：对原路面结构承载强度不满足要求的路段，进行补强和修补，并重新进行检查评价；对原路面结构承载强度满足要求的路段，进行表面清扫，去除包括松散材料、泥土、杂草、油污在内的杂物；

（3）确定试验段并进行试验段铺筑：根据原路面检测评价结果，综合确定试验段铺筑的路段，并沿着摊铺方向进行放样划线，使用所述稀浆混合料进行试验段铺筑；

（4）正式摊铺罩面：将微表处摊铺机运输到施工路段的起点，顺车并与摊铺控制线对正，检查摊铺机的动力、供料、拌合、传输、摊铺部件的状况；放下摊铺槽，调整其高度，确保摊铺槽周边与原路面贴紧，将所述稀浆混合料的原料按配比注入摊铺槽内，并搅拌成流动状态的稀浆混合料，将稀浆混合料用微表处摊铺车摊铺在路面上；

（5）碾压：当稀浆混合料初步成型时，采用5～15吨的轮胎压路机喷水碾压1～2遍，形成10～12mm厚度的罩面层；

（6）早期护养：

（6-1）禁止一切车辆和行人通行；

（6-2）在城市交叉路口进行撒砂保护；

（6-3）对吸收尾气型微表处罩面的粘聚力进行检测，当粘聚力大于2.0N·M时，开放交通。

稀浆混合料的原料需要依据《公路路基路面现场测试规程》JTJ059-95以及《微表处和稀浆封层技术指南》（2006）进行检测，同时需要严格控制整个施工过程，检测合格后才能够开放交通投入运营。

有益效果：本发明提供的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料及铺设方法，将纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青拌合的稀浆混合料摊铺到道面、路面、桥面铺装层表面，既能确保沥青材料的路用性能不受影响，又能够对沥青混合料的催化、降解尾气能力有着显著的改善；且不对施工设备产生特殊需求。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作更进一步的说明。

一种铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的铺设方法，相对于现有的施工方法，无需对施工设备进行专门改装，关键在于对稀浆混合料的使用以及罩面层厚度的选择，具体来说，该方法包括如下步骤：

（1）检测评价原路面：对原路面进行检测评价，确保原路面强度满足结构承载强度要求；

（2）修补并清洁原路面：对原路面结构承载强度不满足要求的路段，进行补强和修补，并重新进行检查评价；对原路面结构承载强度满足要求的路段，进行表面清扫，去除包括松散材料、泥土、杂草、油污在内的杂物；

（3）确定试验段并进行试验段铺筑：根据原路面检测评价结果，综合确定试验段铺筑的路段，并沿着摊铺方向进行放样划线，使用所述稀浆混合料进行试验段铺筑；

（4）正式摊铺罩面：将微表处摊铺机运输到施工路段的起点，顺车并与摊铺控制线对正，检查摊铺机的动力、供料、拌合、传输、摊铺部件的状况；放下摊铺槽，调整其高度，确保摊铺槽周边与原路面贴紧，将所述稀浆混合料的原料按配比注入摊铺槽内，并搅拌成流动状态的稀浆混合料，将稀浆混合料用微表处摊铺车摊铺在路面上；

（5）碾压：当稀浆混合料初步成型时，采用5～15吨的轮胎压路机喷水碾压1～2遍，形成10～12mm厚度的罩面层；

（6）早期护养：

（6-1）禁止一切车辆和行人通行；

（6-2）在城市交叉路口进行撒砂保护；

（6-3）对吸收尾气型微表处罩面的粘聚力进行检测，当粘聚力大于2.0N·M时，开放交通。

稀浆混合料的原料需要依据《公路路基路面现场测试规程》JTJ059-95以及《微表处和稀浆封层技术指南》（2006）进行检测，同时需要严格控制整个施工过程，检测合格后才能够开放交通投入运营。

上述铺设方法中，使用的稀浆混合料包括以下组份且各组份的质量份数为（考虑与集料的配伍性）：

集料：100份；

纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青：14～16份；

水泥：1～3份；

助剂：0.5～0.8份；

水：7～13份。

优选的，所述纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青包括以下组份且各组份的质量份数为：

基质沥青：100份；

二氧化钛改性聚酯树脂乳胶：10～20份；

改性胶乳：1～4份；

乳化剂：1～3份；

水：30～40份。

由于二氧化钛改性聚酯树脂乳胶与沥青同属高分子有机类材料，具有相似相容特性，二者可以通过化学键的作用发生更加强烈的联系和作用。

优选的，所述二氧化钛改性聚酯树脂乳胶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；

二氧化钛：1～20份。

优选的，所述改性胶乳为SBR（丁二烯-苯乙烯共聚物）改性胶乳，且固含量不低于40%。

优选的，所述乳化剂为阳离子乳化剂。

优选的，所述助剂为无机二氧化钛专用表面活性剂。

优选的，该稀浆混合料所有使用的水均为满足人类饮用要求的饮用水。

在铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料配比过程中，需要着重考虑的问题为原料配比的确定，在原料配比确定的过程中，需要进行原材料选择、集料级配确定、最佳沥青用量确定、最佳含水量确定实验。

（1）集料级配确定

按照交通部部颁标准《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）中T0302-2005以及T0327-2005试验方法对粒径为5～10mm的中粗石屑料、粒径为3～5mm的中细石屑料和粒径为0.075～3mm的细石屑料进行筛分，符合本案要求的混合级配上限、下限、中值以及合成级配的通过率见表1。

表1集料筛分结果

（2）纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青用量确定

一般纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青配比如前述，一般来说，采用油水比（固含量）为60%左右的纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青。以如下配比的稀浆混合料进行实验：

5～10mm的玄武岩中粗石屑料0.15kg；

3～5mm的玄武岩中细石屑料0.25kg；

0.075～3mm的玄武岩细石屑料0.6kg；

纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青用量为集料总质量的10%、12%和14%三组；

325#普通硅酸盐水泥0.02kg；

质量浓度为80%的阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液0.006kg；

水，余量。

①轮磨耗试验

按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0752－1993试件成型方法成型Φ279mm×6mm的试件，将试件放入60℃±3℃的烘箱内烘至恒重，并按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0752－1993试验方法采用湿轮磨耗试验仪进行试验，测定1小时的磨耗值。

试验和计算结果见表2。

②负荷轮粘附砂试验

按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0755－2000试件成型方法成型50mm×380mm×12mm的试件，将试件放入60℃±3℃的烘箱内烘至恒重，并按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0755－2000试验方法采用负荷轮碾压试验仪进行试验，测定粘砂值。

试验和计算结果见表2。

表2磨耗值和粘附砂量与油石比对应表

由实验结果可知，当纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青的用量为集料质量12%～14.0%时，混合料的性能是满足要求的。

下面根据实例，对本案给出进一步的说明。

表3稀浆混合料的配比实施例

表4表3实施例中使用到的纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青配比

表5表4实施例中使用到的二氧化钛改性聚酯树脂乳胶配比

依据《公路路基路面现场检测规程》（JTG E60-2008）及《化学试剂熔点范围测定通用方法》（GB/T617-2006）对实施例1～8进行实验检测，均满足各个规定。

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 (8)

1.一种铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，其特征在于：该稀浆混合料包括以下组份且各组份的质量份数为：

集料：100份；

纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青：14～16份；

水泥：1～3份；

助剂：0.5～0.8份；

水：7～13份。

2.根据权利要求1所述的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，其特征在于：所述纳米级吸收汽车尾气型乳化沥青包括以下组份且各组份的质量份数为：

基质沥青：100份；

二氧化钛改性聚酯树脂乳胶：10～20份；

改性胶乳：1～4份；

乳化剂：1～3份；

水：30～40份。

3.根据权利要求2所述的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，其特征在于：所述二氧化钛改性聚酯树脂乳胶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；

二氧化钛：1～20份。

4.根据权利要求2所述的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，其特征在于：所述改性胶乳为SBR改性胶乳，且固含量不低于40%。

5.根据权利要求2所述的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，其特征在于：所述乳化剂为阳离子乳化剂。

6.根据权利要求1所述的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，其特征在于：所述助剂为无机二氧化钛专用表面活性剂。

7.根据权利要求1所述的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的稀浆混合料，其特征在于：该稀浆混合料所有使用的水均为满足人类饮用要求的饮用水。

8.根据权利要求1所述的铺设吸收汽车尾气型微表处罩面的铺设方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）检测评价原路面：对原路面进行检测评价，确保原路面强度满足结构承载强度要求；

（2）修补并清洁原路面：对原路面结构承载强度不满足要求的路段，进行补强和修补，并重新进行检查评价；对原路面结构承载强度满足要求的路段，进行表面清扫，去除包括松散材料、泥土、杂草、油污在内的杂物；

（3）确定试验段并进行试验段铺筑：根据原路面检测评价结果，综合确定试验段铺筑的路段，并沿着摊铺方向进行放样划线，使用所述稀浆混合料进行试验段铺筑；

（4）正式摊铺罩面：将微表处摊铺机运输到施工路段的起点，顺车并与摊铺控制线对正，检查摊铺机的动力、供料、拌合、传输、摊铺部件的状况；放下摊铺槽，调整其高度，确保摊铺槽周边与原路面贴紧，将所述稀浆混合料的原料按配比注入摊铺槽内，并搅拌成流动状态的稀浆混合料，将稀浆混合料用微表处摊铺车摊铺在路面上；

（5）碾压：当稀浆混合料初步成型时，采用5～15吨的轮胎压路机喷水碾压1～2遍，形成10～12mm厚度的罩面层；

（6）早期护养：

（6-1）禁止一切车辆和行人通行；

（6-2）在城市交叉路口进行撒砂保护；

（6-3）对吸收尾气型微表处罩面的粘聚力进行检测，当粘聚力大于2.0N·M时，开放交通。