CN103242002A - 一种冷拌半柔性复合路面材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半柔性复合路面材料，属于现代路面技术领域。该半柔性复合路面材料其组分按重量百分比为：65～75%的碎石或碎石混合料；15～20%的自制干粉水泥砂浆；3～8%的乳化沥青；2～5%的矿粉；5～10%的水。该冷拌半柔性复合路面材料施工工艺简便，无需使用大规模生产的施工机械和设备，常温下拌和、成型无需加热，后续的灌浆工序也在常温下进行，因此可节约能源，节能环保。本发明还公开一种上述半柔性复合路面材料制备方法，其采用的是在大空隙开级配乳化沥青混合料中灌注水泥砂浆。

Description

一种冷拌半柔性复合路面材料及其制备方法

技术领域

本发明属于现代路面工程建设领域，特别涉及道路建设用沥青材料，具体来说，涉及乳化沥青在面层中的一种半柔性复合路面材料及其制备方法。

背景技术

传统的沥青混凝土路面主要表现为刚性不足，高温时易出现车辙病害，且使用寿命较短；水泥混凝土路面柔韧性较差，易出现板块开裂、断板和唧泥等损坏，且需要设置伸缩缝，影响行车舒适性。为克服以上两种传统路面的缺点，半柔性复合路面应运而生。

半柔性复合路面是以开级配的大空隙结构沥青混合料为母体，灌注流动性好、强度高的水泥胶浆，由此而形成的兼有水泥混凝土路面以及沥青路面特点的复合式路面。半柔性复合路面既具有水泥混凝土的刚性又具有沥青路面的柔性，具有优良的高温稳定性，较好的低温抗裂性能和水稳定性，可不设置或少设置接缝。

半柔性复合路面材料在国内研究中尚处于起步阶段，在国内的应用中，大多以热拌沥青混合料为基体，未见应用于乳化沥青领域；热拌沥青混合料拌和时，要求沥青和骨料要有较高的温度，消耗大量的能源且污染环境，对操作人员健康造成危害，采用乳化沥青冷拌和，可节能环保，且仍具有良好的路用性能。

发明内容

针对前面所述问题，本发明的目的是提供一种节能环保、具有较高的承载能力、较好地低温变形能力的冷拌半柔性复合路面材料。

本发明的另一目的是提供该种冷拌半柔性复合路面材料的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明冷拌半柔性复合路面材料其组分按重量百分比为：

碎石或碎石混合料    65～75%；

干粉水泥砂浆        15～20%；

乳化沥青            3～8%；

矿粉                2～5%；

水          5～10%。

所述干粉水泥砂浆采用质量分数35～61.8的水泥、23～32%的超细石英砂、5～15%的粉煤灰、8～10%的活性填料、2～8%的膨胀剂、0.1～0.5%的早强剂、0.1～0.4%的干粉减水剂配制。其具有高强度、大流动性、较强浸润能力、耐磨耐抗冲、耐化学品腐蚀等优点。

所述活性填料为偏高岭土。是以高岭土为原料，在600～900℃温度下经脱水形成的无水硅酸铝，由于偏高岭土的分子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，在适当激发下具有胶凝性。

所述的乳化沥青的固含量为65～70%，1.18mm筛孔过滤后筛上剩余量在0.1%以内，且5天的储存稳定性在5%以内。

所述的乳化沥青的制备方法为，在水中加入2.7%的乳化剂、0.4%的氯化钙，加入盐酸，调节PH值为1.5～3.0，由此获得皂液；然后利用专门的乳化沥青设备将泰普克70号沥青在皂液中分散形成乳液。

所述的一种冷拌半柔性复合路面材料的制备方法，它采用的是在大空隙开级配乳化沥青混合料中灌注水泥砂浆。

所述的大孔隙开级配乳化沥青混合料的孔隙率为25～28%，该混合料包括乳化沥青、水、矿粉和碎石，其中乳化沥青占混合料中的重量百分比为4～9%，浸湿用水占混合料中的重量百分比为1～2%，矿粉占混合料中的重量百分比为2.5～7%，碎石占混合料中的重量百分比为85.0～90.0%。

本发明的一种冷拌半柔性复合路面材料的制备方法包括以下几个步骤：

1）先将乳化沥青与加水润湿后的碎石拌和均匀后，再加矿粉充分拌和，形成乳化沥青混合料；

2）待乳化沥青破乳后，制备灌浆专用水泥砂浆：将占水泥砂浆质量百分数为18～20%的水加入水泥砂浆搅拌机的搅拌锅中，低速搅拌，再将占水泥砂浆质量百分数为80～82%的干粉水泥砂浆加入搅拌锅中，待水与干粉水泥砂浆混合均匀后，高速搅拌270～390秒；

3）将步骤2）中制备的水泥砂浆倒入步骤1）中的乳化沥青混合料表面，依靠水泥砂浆的自重作用以及超大的流动性，流入乳化沥青混合料的骨架空隙中，直至完全填满混合料中的空隙为止；

4）用橡皮刮刀刮平并刮除多余的水泥砂浆；

5）养护，标准条件下养生24小时。

与同类的现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1）本发明采用的乳化沥青混合料，施工工艺简便，无需使用大规模生产的施工机械和设备，且常温下拌和、成型无需加热，后续的灌浆工序也在常温下进行，因此可节约能源，具有节能环保的特点，可广泛应用于道路工程领域。

2）本发明使用了高固含量高稠度的乳化沥青以及由高强、超大流动度的干粉水泥砂浆灌注制作而成的冷拌半柔性复合路面材料，具有较高的承载能力、较好的低温变形能力。

附图说明

图1为制备本发明的一种冷拌半柔性复合路面材料的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

将质量百分数为90%的碎石用质量百分数为1%的水润湿，加入质量百分数为6%的乳化沥青充分搅拌均匀，最后加入质量百分数为3%的矿粉，充分拌和，形成乳化沥青混合料；

灌浆用的水泥砂浆为干粉砂浆加水拌和而成，将占水泥砂浆质量百分数为19%的水加入水泥砂浆搅拌机的搅拌锅中，低速搅拌，再将占水泥砂浆质量百分数为81%的干粉水泥砂浆加入搅拌锅中，待水与干粉水泥砂浆混合均匀后，高速搅拌240秒；

干粉砂浆组成及质量比例为：水泥46.5%、超细石英砂25%、粉煤灰10%、偏高岭土12%、膨胀剂6%、早强剂0.3%、干粉减水剂0.2%；

将制备的水泥砂浆倒入混合料表面，依靠水泥砂浆的自重作用以及超大的流动性，流入乳化沥青混合料的骨架空隙中，直至完全填满混合料中的空隙为止；

用橡皮刮刀刮平并刮除多余的水泥砂浆；

养护，标准条件下养生24小时。

按《公路工程沥青既沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0714-1993T0715-2011T0719-2011)试验方法对按上述配方制得冷拌半柔性复合路面材料性能进行测试，性能如表1所示。

表1：

实施例2

将质量百分数为90%的碎石用质量百分数为1.5%的水润湿，加入质量百分数为5%的乳化沥青充分搅拌均匀，最后加入质量百分数为3.5%的矿粉，充分拌和，形成乳化沥青混合料；

灌浆用的水泥砂浆为干粉砂浆加水拌和而成，将占水泥砂浆质量百分数为20%的水加入水泥砂浆搅拌机的搅拌锅中，低速搅拌，再将占水泥砂浆质量百分数为80%的干粉水泥砂浆加入搅拌锅中，待水与干粉水泥砂浆混合均匀后，高速搅拌300秒；

干粉砂浆组成及质量比例为：水泥46.5%、超细石英砂25%、粉煤灰10%、偏高岭土12%、膨胀剂6%、早强剂0.3%、干粉减水剂0.2%；

将制备的水泥砂浆乳化沥青混合料表面，依靠水泥砂浆的自重作用以及超大的流动性，流入乳化沥青混合料的骨架空隙中，直至完全填满混合料中的空隙为止；

用橡皮刮刀刮平并刮除多余的水泥砂浆；

养护，标准条件下养生24小时。

按《公路工程沥青既沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0714-1993T0715-2011T0719-2011)试验方法对按上述配方制得冷拌半柔性复合路面材料性能进行测试，性能如表2所示。

表2：

实施例3

将质量百分数为90%的碎石用质量百分数为1.5%的水润湿，加入质量百分数为5.5%的乳化沥青充分搅拌均匀，最后加入质量百分数为4%的矿粉，充分拌和，形成乳化沥青混合料；

灌浆用的水泥砂浆为干粉砂浆加水拌和而成，将占水泥砂浆质量百分数为20%的水加入水泥砂浆搅拌机的搅拌锅中，低速搅拌，再将占水泥砂浆质量百分数为80%的干粉水泥砂浆加入搅拌锅中，待水与干粉水泥砂浆混合均匀后，高速搅拌360秒；

干粉砂浆组成及质量比例为：水泥46.5%、超细石英砂25%、粉煤灰10%、偏高岭土12%、膨胀剂6%、早强剂0.3%、干粉减水剂0.2%；

将制备的水泥砂浆乳化沥青混合料表面，依靠水泥砂浆的自重作用以及超大的流动性，流入乳化沥青混合料的骨架空隙中，直至完全填满混合料中的空隙为止；

用橡皮刮刀刮平并刮除多余的水泥砂浆；

养护，标准条件下养生24小时。

按《公路工程沥青既沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0714-1993T0715-2011T0719-2011)试验方法对按上述配方制得冷拌半柔性复合路面材料性能进行测试，性能如表3所示。

表3：

Claims (8)

1.一种冷拌半柔性复合路面材料，其组分按重量百分比为：

碎石或碎石混合料                   65～75%；

干粉水泥砂浆                       15～20%；

乳化沥青                           3～8%；

矿粉                               2～5%；

水                                 5～10%。

2.如权利要求1所述的一种冷拌半柔性复合路面材料，其特征在于：所述干粉水泥砂浆采用质量分数35～61.8的水泥、23～32%的超细石英砂、5～15%的粉煤灰、8～10%的活性填料、2～8%的膨胀剂、0.1～0.5%的早强剂、0.1～0.4%的干粉减水剂配制。

3.如权利要求2所述的一种冷拌半柔性复合路面材料，其特征在于：所述活性填料为偏高岭土。

4.如权利要求1或2或3所述的一种冷拌半柔性复合路面材料，其特征在于：所述的乳化沥青的固含量为65～70%，其1.18mm筛孔过滤后筛上剩余量在0.1%以内，且5天的储存稳定性在5%以内。

5.如根据权利要求4所述的一种冷拌半柔性复合路面材料，其特征在于：所述的乳化沥青的制备方法为，在水中加入2.7%的乳化剂、0.4%的氯化钙，加入盐酸，调节PH值为1.5～3.0，由此获得皂液；然后利用专门的乳化沥青设备将重交沥青在皂液中分散形成乳液。

6.如权利要求1～5任一项所述的一种冷拌半柔性复合路面材料的制备方法，其特征在于：它采用的是在大空隙开级配乳化沥青混合料中灌注水泥砂浆。

7.如权利要求6所述的一种冷拌半柔性复合路面材料的制备方法，其特征在于：所述的大孔隙开级配乳化沥青混合料的孔隙率为25～28%，该混合料包括乳化沥青、水、矿粉和碎石，其中乳化沥青占混合料中的重量百分比为4～9%，浸湿用水占混合料中的重量百分比为1～2%，矿粉占混合料中的重量百分比为2.5～7%，碎石占混合料中的重量百分比为85.0～90.0%。

8.如权利要求7所述的一种冷拌半柔性复合路面材料的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

1）先将乳化沥青与加水润湿后的碎石拌和均匀后，再加矿粉充分拌和，形成乳化沥青混合料；

2）待乳化沥青破乳后，制备灌浆专用水泥砂浆：将占水泥砂浆质量百分数为18～20%的水加入水泥砂浆搅拌机的搅拌锅中，低速搅拌，再将占水泥砂浆质量百分数为80～82%的干粉水泥砂浆加入搅拌锅中，待水与干粉水泥砂浆混合均匀后，高速搅拌270～390秒；

3）将步骤2）中制备的水泥砂浆倒入步骤1）中的乳化沥青混合料表面，依靠水泥砂浆的自重作用以及超大的流动性，流入乳化沥青混合料的骨架空隙中，直至完全填满混合料中的空隙为止；

4）用橡皮刮刀刮平并刮除多余的水泥砂浆；

5）养护，标准条件下养生24小时。

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