CN103232206B - 一种铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料及铺设方法 - Google Patents

一种铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料及铺设方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料及铺设方法，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；融冰雪改性乳化沥青：14～16份；水泥：1～3份；助剂：0.5～0.8份；水：7～13份。本发明提供的铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料及铺设方法，能够让道路具备主动融雪功能；可摊铺到道面、路面、桥面铺装层表面，不会对微表处摊铺机原有施工设备及施工工艺产生影响；能够加快养护工艺或薄层罩面工艺的推广和应用；不但能够适用于北方多冰雪地区，也能够适用于南方冻雨、冻冰频发地区。

Description

一种铺设融冰雪微表处薄层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融冰雪微表处薄层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
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路面维护和保养。微表处技术正是满足这样需求的一种薄层罩面技术，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、防磨损、防滑等作用。但是，随着全球气候的变暖以及厄尔尼诺现象的影响，我国气候突变的频次大大增加，北方寒冷地区冻融更加频繁，南方出现冻雨结冰的特殊现象，这就使得传统的微表处技术难以满足目前多变的气候环境。
传统微表处的稀浆混合料主要有集料、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的易性、沥青与集料的裹覆性以及乳化沥青的破乳、凝结速度的，所以从材料组成来看完全不具备自融冰雪能力，不能实现自融冰雪路面。
传统的改性乳化沥青是一种由沥青、改性剂、乳化剂组成，且经过机械搅拌和化学稳定的乳化工艺，生成水包油或油包水的乳剂型液态沥青，是一种在常温下粘度较低、流动性很好道路建筑材料。乳化沥青因其使用便捷、冷拌冷铺、施工季节更为宽泛、与集料裹覆性较好等特点，逐渐在各等级道路中得到了广泛应用，尤其随着中国大跨径钢桥、混凝土桥的架设，乳化沥青也受到了薄层桥面铺装的青睐。在北方多冰雪地区，下雪之后路面(或道面)均受到冻冰雪的覆盖，对车辆行驶造成了极大的安全隐患，通过对改性乳化沥青进行自融冰雪性能的改良从理论上可以消除这种安全隐患。
从以往经验来看，在城市道路的非干道上主要依靠人工来铲雪、破冰，但是随着汽车保有量的增加，随着高速公路、隧道、桥梁的增加，仅靠人工除雪已经难以满足人们的出行要求，逐渐趋向于机械化、自动化，体现出安全、快捷、环保等技术特点。为了达到这样的目的，大量自动化除冰雪设备应用而生。但是，对于道路工作者来说，不能仅仅依靠机械设备来完成除冰融雪的工作，应该考虑从路面(或道面)材料、结构出发，开发可以利用化学能、机械能具有自融冰雪能力的融冰雪路面材料，这样面临冰雪环境，就可以结合外界机械化除冰雪设备共同除雪。
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融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料及铺设方法，通过对改性乳化沥青进行自融冰雪性能的改良，让道路具备主动融雪功能，降低道路由于冰雪产生的安全隐患。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本案采用了融冰雪改性乳化沥青，加之对集料级配的改善，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，既能够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融冰雪性能进行显著改善；并且使用本案的提供的稀浆混合料进行微表处施工，对施工过程以及开放交通后的路用性能都不会产生不良影响。
一种铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料，该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)：
所述融冰雪改性乳化沥青，主要以基质沥青为主，通过添加融冰雪剂实现；传统的作为道路材料的融冰雪剂主要为三类：1、以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂；2、以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂；3、新型融雪剂，是一种能对冰雪进行软化、使冰雪不能结块的组合物。对于目前广泛使用的沥青类路面材料，较为优选的是采用醋酸钾有机融雪剂；当然，也可以采用钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、苯并三氮唑(BTA)、乌洛托品(六次四铵)、四硼酸钠、亚钠、亚钡、苯甲酸钠、EDTA二钠盐、亚二环己铵中的一种、二种、三种或四种以上的组合构成复合型高效缓蚀剂，作为新型融雪剂使用。
优选的，所述融冰雪改性乳化沥青包括以下组份且各组份的质量份数为：
更为优选的，所述融冰雪剂包括以下组份且各组份的质量份数为：
由于活性物质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，所述活性物质为醋酸钾。
更为优选的，所述改性胶乳为SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性胶乳或SBR(丁二烯-苯乙烯共聚物)改性胶乳。
优选的，该稀浆混合料所有使用的乳化剂为阳离子乳化剂。
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。
优选的，所述助剂为阳离子中裂型乳化剂或阳离子慢裂型乳化剂。
一种铺设融冰雪微表处薄层罩面的铺设方法，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)对融冰雪微表处薄层罩面粘聚力进行检测，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：本发明提供的铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料及铺设方法，能够让道路具备主动融雪功能；可摊铺到道面、路面、桥面铺装层表面，不会对微表处摊铺机原有施工设备及施工工艺产生影响；能够加快养护工艺或薄层罩面工艺的推广和应用；不但能够适用于北方多冰雪地区，也能够适用于南方冻雨、冻冰频发地区。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作更进一步的说明。
一种铺设融冰雪微表处薄层罩面的铺设方法，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10吨左右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)对融冰雪微表处薄层罩面粘聚力进行检测，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)：
优选的，所述融冰雪改性乳化沥青包括以下组份且各组份的质量份数为：
更为优选的，所述融冰雪剂包括以下组份且各组份的质量份数为：
更为优选的，所述活性物质为醋酸钾。
更为优选的，所述改性胶乳为SBS改性胶乳或SBR改性胶乳。
优选的，该稀浆混合料所有使用的乳化剂为阳离子乳化剂。
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。
优选的，所述助剂为阳离子中裂型乳化剂或阳离子慢裂型乳化剂。
在铺设融冰雪微表处薄层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T 0302-2005以及T 0327-2005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)融冰雪改性乳化沥青用量确定
一般融冰雪改性乳化沥青配比如前述，一般来说，采用油水比(固含量)为60％左右的融冰雪改性乳化沥青。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；
融冰雪改性乳化沥青用量为集料总质量的14％、16％、18％和20％四组；
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
将称量好的橡胶粉加入集料中，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，当融冰雪改性乳化沥青的用量为集料质量14％～16.0％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实施例中使用到的融冰雪改性乳化沥青配比
表5 表4实施例中使用到的融冰雪剂配比
在实施例1中，使用的助剂为阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液，其质量浓度为80％；采用实施例1中的稀浆混合料于2012年8月在辽宁省G101朝阳段进行试铺，并于2013年2月依据《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/T 617-2006)对施工路段的构造深度、摩擦系数、渗水系数、冰的熔点及冰雪融化时间进行了检测。分别采用人工铺砂仪、摆式仪、渗水系数仪对构造深度、摩擦系数及渗水系数进行测试，测试结果见表6。
表6 抗滑性能、渗水系数、熔点、融化时间检测
表6表明：该发明提出的融冰雪微表处的路用性能是满足国家规范要求的，其熔点降低了5～8℃，在当地－12℃下比传统未铺筑融冰雪微表处路段相比融化时间减小了2/3，因此有着极高的推广价值。
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/T 617-2006)对实施例2～8进行实验检测，也满足各个规定。
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 (6)

1.一种铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料，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：
所述融冰雪改性乳化沥青包括以下组份且各组份的质量份数为：
所述融冰雪剂包括以下组份且各组份的质量份数为：
所述活性物质为醋酸钾。
2.根据权利要求1所述的铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料，其特征在于：所述改性胶乳为SBS改性胶乳或SBR改性胶乳。
3.根据权利要求1所述的铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料，其特征在于：该稀浆混合料所有使用的乳化剂为阳离子乳化剂。
4.根据权利要求1所述的铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料，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。
5.根据权利要求1所述的铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料，其特征在于：所述助剂为阳离子中裂型乳化剂或阳离子慢裂型乳化剂。
6.根据权利要求1所述的铺设融冰雪微表处薄层罩面的稀浆混合料的铺设方法，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)对融冰雪微表处薄层罩面的粘聚力进行检测，当粘聚力大于2.0N·m时，开放交通。
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Applicant before: Southeast University

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