CN103435292A - 沥青混合料及其制备方法和用于沥青路面养护的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了沥青混合料及其制备方法和用于沥青路面养护的施工方法。沥青混合料包括：沥青、表面活性剂、集料、矿粉；表面活性剂的pH值为9.5±1，胺值为400-500mg/g，固含量≥9.5%。其制备方法为：将矿粉和集料混合并加热至145-160℃；将沥青加热至145-160℃；向加热后的沥青中加入表面活性剂，并搅拌混合；将混合后的沥青和表面活性剂与混合并加热后的矿粉和集料混合，并搅拌，此过程中控制混合料的温度为135-150℃。上述沥青混合料不仅减少了碾压中有害气体的排放量，而且降低了能源消耗，因而用于沥青路面养护更加环保安全，上述沥青混合料用于沥青路面养护的施工方法也可达到同样的技术效果。

Description

沥青混合料及其制备方法和用于沥青路面养护的施工方法

技术领域

本发明涉及道路建设领域，具体而言，涉及沥青混合料及其制备方法和用于沥青路面养护的施工方法。

背景技术

沥青路面养护主要是指用沥青混合料处治车辙、裂缝、松散坑槽、泛油、麻面等病害的工程。相关技术中，沥青路面养护中所用的沥青混合料需要较高的碾压温度（通常需要140-150℃，即在140℃以上），在该温度条件下沥青混合料会释放出大量有害气体，对人体健康和自然环境造成威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供沥青混合料及其制备方法和用于沥青路面养护的施工方法，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种沥青混合料，包括：

沥青、表面活性剂、集料、矿粉；

所述表面活性剂为pH值为9.5±1，胺值为400-500mg/g，固含量≥9.5%的表面活性剂。

在本发明的实施例中提供了上述沥青混合料的制备方法，包括下列步骤：

将所述矿粉和所述集料混合并加热至145-160℃；

将所述沥青加热至145-160℃；

向加热后的所述沥青中加入所述表面活性剂，并搅拌混合；

将混合后的所述沥青和所述表面活性剂与混合并加热后的所述矿粉和所述集料混合，并搅拌，并在所述搅拌过程中控制混合料的温度为135-150℃。

在本发明的实施例中提供了上述沥青混合料用于沥青路面养护的施工方法，包括下列步骤：

对待处理的旧路面进行预处理；

向预处理处理后的所述旧路面上铺撒粘结层；

在铺撒有所述粘结层的旧路面上摊铺所述沥青混合料；再在90-140℃下进行碾压；

使碾压后的路面冷却至50℃以下。

本发明上述实施例的沥青混合及其制备方法得到的沥青混合料料所需的碾压温度在90-130℃，在此温度条件下沥青混合料排放的有害气体大大降低，并且与传统的沥青混合料相比，本发明的沥青混合料碾压温度降低了至少20℃，因而降低了碾压时加热消耗的能源。可见，上述沥青混合料不仅减少了碾压中有害气体的排放量，而且降低了能源消耗，因而用于沥青路面养护更加环保安全，上述沥青混合料用于沥青路面养护的施工方法也可达到同样的技术效果。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

该实施例提供了一种沥青混合料，其包括：

沥青、表面活性剂、集料、矿粉；表面活性剂为pH值为9.5±1，胺值为400-500mg/g，固含量≥9.5%的表面活性剂。

上述沥青混合料所需的碾压温度在90-130℃，在此温度条件下沥青混合料排放的有害气体大大降低，并且与传统的沥青混合料相比，本实施例的沥青混合料碾压温度降低了至少20℃，因而降低了碾压时加热消耗的能源。可见，上述沥青混合料不仅减少了碾压中有害气体的排放量，而且降低了能源消耗，因而用于沥青路面养护更加环保安全。

上述沥青混合料的碾压温度较低的原因是：向沥青、集料、矿粉组成的基底料中加入pH值为9.5±1，胺值为400-500mg/g，固含量≥9.5%的表面活性剂后，沥青内部会形成大量水膜结构。该水膜结构形成颗粒分散在沥青液体里面，起到润滑的作用，从而降低了沥青的动力粘度，改变了沥青短暂的动力粘度，在碾压过程中将避免沥青的团聚效应，使集料位置调整和骨架结构形成更加容易，进而促进沥青混合料碾压。因此表面活性剂的加入使沥青混合料的碾压不需要较高温度。可见，本发明的沥青混合料在较低温度时的拌和工作性以及碾压性能提高。

此外，碾压终了时，在机械撕扯力以及环境因素的作用下，水膜结构逐渐散失，其中的表面活性类化学物质发生界面转移，转移至沥青与集料交界面上，形成化学锚固结构，发挥与沥青抗剥落剂类似的作用，加强集料与沥青胶结料的粘结性能。并且由于添加上述表面活性剂后沥青性能不受任何影响，因而本发明的沥青混合料的最佳油石比与传统沥青混料相同。

此外，上述实施例的沥青混合料还可以达到以下有益效果：

上述沥青混合料属于薄层沥青混凝土，减少了铣刨量及对石料、沥青等原材料的需求量，节约了资源，同时缩短了施工时间，减少了施工对交通量的影响。

本发明的沥青混合料具有更好的表面构造深度，提高了行车安全。

实施例二

该实施例提供了实施例一的沥青混合料的制备方法，包括下列步骤：

步骤101：将矿粉和集料混合并加热至145-160℃；

步骤102：将沥青加热至145-160℃；

步骤103：向加热后的沥青中加入表面活性剂，并搅拌混合；

步骤104：将混合后的沥青和表面活性剂与混合并加热后的矿粉和集料混合，并搅拌，并在搅拌过程中控制混合料的温度为135-150℃。

实施例三

该实施例提供了一种沥青混合料，其包括：

沥青、表面活性剂、集料、矿粉和聚酯纤维；表面活性剂为pH值为9.5±1，胺值为400-500mg/g，固含量≥9.5%的表面活性剂。

与实施例一相比，本实施例的沥青混合料马歇尔稳定度更高，工作性能更好，因为：沥青混合料中的聚酯纤维起着吸附、吸收沥青及提高沥青混合料粘聚力的作用，同时还有分散沥青矿粉、稳定沥青膜的作用。

此外，上文中的所有实施例中所用的沥青可以优选使用高强沥青或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青。

上文中的高强沥青指具有如下技术指标的沥青：

载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2-4mm；针入度指数≥-0.4；

在135℃下的运动粘度≤3.0Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4000Pa·s；

粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99%；软化点≥60℃；

储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；

在25℃下的弹性恢复≥65%；

在35℃下的动态剪切≥980kPa，在60℃下的动态剪切≥18kPa；

加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0-1.0%，残留物在25℃下的针入度比≥65%。

并且采用如表1所示的级配配制成的沥青混合料性能更优。

表1沥青混合料的级配

此外，优选地，聚酯纤维占沥青混合料的总重量的0.15-0.25%。此时得到的沥青混合料的稳定度更高。其中，聚酯纤维的重量的百分比可采用上述范围内的任意值，例如0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.25%等。其中最优选地为0.2%，采用该百分比的沥青混合料的稳定度更高。

实施例四

该实施例提供了实施例三的沥青混合料的制备方法，包括下列步骤：

步骤201：将矿粉、集料、聚酯纤维混合并加热至145-160℃；

步骤202：将沥青加热至145-160℃；

步骤203：向加热后的沥青中加入表面活性剂，并搅拌混合；

步骤204：将混合后的沥青和表面活性剂与混合并加热后的矿粉和集料混合，并搅拌，并在搅拌过程中控制混合料的温度为135-150℃。

上文中提及的所有沥青混合料在沥青路面养护施工中，既可以采用填补（铣刨后再摊铺沥青混合料）的方式处治，也可采用罩面（直接摊铺沥青混合料）的方式处治，主要根据车辙等各种病害的深度以及所采用的沥青混合料的性质来选择。例如，当车辙的深度小于15mm时，可采用高强沥青组成的沥青混合料进行填补，或者采用SBS改性沥青组成的沥青混合料进行罩面。

实施例五

该实施例提供了上文中的沥青混合料用于沥青路面养护的施工方法，包括下列步骤：

步骤301：对待处理的旧路面进行预处理；

步骤302：向预处理处理后的旧路面上铺撒粘结层；

步骤303：在铺撒有粘结层的旧路面上摊铺沥青混合料；再在90-140℃下进行碾压；

步骤304：使碾压后的路面冷却至50℃以下。

此外，为了更清楚、详细地说明本发明的性能，以下还提供了关于本发明的沥青混合料用于沥青路面养护的具体试验例。

试验例

仪器设备准备

配备齐全的施工机械和配件，做好开工前的保养、调试和试机，保证在施工期间一般不发生有碍于施工进展和质量的故障。

按现行规范配备性能良好、精度符合规定的试验检测仪器。

旧路铣刨

选用填补方案或原路面存在微表处时需对原路面进行精铣刨。铣刨深度和宽度严格按照处治方案实施。

旧路清扫

无论铣刨与否，施工前均需对原路面进行彻底清扫，确保路面清洁。铣刨后的路面，需机械清扫和人工清扫相结合，必要时应采用高压水枪冲洗。

粘结层施工

喷洒粘层油前清扫路面，遮挡防护路缘石及人工构造物避免污染，粘层油宜采用沥青洒布车一次喷洒均匀，若有花白遗漏则人工补洒。为防止起点撒布过量，可在起点前铺设土工布，从土工布上开始喷洒粘层油。粘结层完全破乳后才能进行沥青混合料的施工，宜隔夜施工。

拌和

本发明的沥青混合料在沥青拌和站采用拌和机械拌制。

拌制本发明的沥青混合料前，需要在普通沥青混合料拌合设备上安装表面活性剂的添加装置。添加装置应剂量准确，精度满足表面活性剂添加量的允许误差要求。表面活性剂的添加情况宜在拌和设备的控制台上在线显示。宜在沥青混合料拌和设备的拌和缸上设置排气口，及时将产生的水蒸汽排出。

本发明的沥青混合料的拌制，按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对沥青混合料拌制的相关规定执行。

表面活性剂作为外加剂与沥青按规定的比例同步喷入拌缸，表面活性剂在沥青开始喷洒后延时7秒开始喷入，喷入时间控制在10秒以内，且必需保证在沥青喷洒结束之前完成表面活性剂的喷洒。

单盘料拌和周期不低于60秒，其中干拌3秒，喷沥青和表面活性剂控制在13秒以内，然后湿拌6秒添加矿粉，再继续湿拌30秒，应保证本发明的沥青混合料无花白料。

本发明的沥青混合料拌和的其他要求，按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对沥青混合料的相关规定执行。

运输

采用数字显示插入式热电偶温度计检测本发明的沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。

为防止沥青与车厢板粘结，车厢侧板和底板宜涂一层隔离剂（如植物油和水的混合物），不得有余液聚在车厢底部。

拌和机向运料车放料时，汽车前后移动，分几堆装料，以减少粗细集料离析。

运料车应有良好的篷布覆盖设施，用以保温、防雨、防污染，运料车到达现场后等本车混合料摊铺完之后才可揭开保温篷布。

连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10-30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。

本发明的沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，使用15t以上自卸汽车运输，开始摊铺时摊铺机前方应有至少3辆以上运料车等候卸料。

本发明的沥青混合料运输的其他要求，按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对沥青混合料的相关规定执行。

摊铺

“罩面”方案采用两台摊铺机成梯队作业进行全幅摊铺，两台摊铺机相隔间距2-4m。分车道摊铺时，宜按照“先内后外”的顺序摊铺，摊铺外车道前先按照3.2.2的方法处理纵向接缝。

摊铺机开工前提前0.5-1h预热烫平板不低于100℃。铺筑过程中选择烫平板的振捣等压实装置具有适应的振动频率和振幅，以提高路面的初始压实度。烫平板加法连接应仔细调节至摊铺的混合料没有明显的离析痕迹。

摊铺机缓慢﹑均匀﹑连续不间断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。摊铺速度宜控制在2.0-4.0m/min的范围内。当发现混合料出现明显的离析，波浪，裂缝，应分析原因，予以消除。

用机械摊铺的本发明的沥青混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在特殊情况下，如局部离析，需在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应予铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

摊铺机应调整到最佳工作状态，调好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器内混合料高度略高于螺旋布料器2/3为度，使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象。

摊铺温度和松铺厚度紧跟摊铺机测量，并予以记录，摊铺后沥青混合料温度控制宜在135℃以上，松铺系数经试铺确定，本发明的沥青混合料现场施工温度按照表2控制。

表2本发明的沥青混合料现场施工温度控制

工序	温度
		沥青加热温度(℃)	165℃-175℃
矿料加热温度(℃)	150℃-155℃
		沥青混合料出厂温度(℃)	145℃-155℃
运输时温度(℃)	140℃-150℃
		摊铺温度(℃)	130℃-150℃
碾压温度(℃)	90℃-130℃
		碾压终了温度(℃)	80℃左右

摊铺过程中如遇粘层损坏，在损坏部位进行人工补洒后方可施工。

本发明的沥青混合料摊铺的其他要求，按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对沥青混合料的相关规定执行。

碾压

配备数量足够、吨位适宜的压路机。一般情况下，单幅摊铺需要配置1台初压双钢轮振动钢轮压路机（11-18t），1台复压胶轮压路机（25-35t），1台终压双钢轮压路机（10-15t）。如果采取双机梯队或者一次性摊铺宽度超过6m摊铺作业时，至少需要配置2台初压双钢轮振动钢轮压路机（11-18t），2台复压胶轮压路机（25-35t），1台终压双钢轮压路机（10-15t）。

在不产生严重推移和裂缝的前提下，初压、复压、终压都紧跟摊铺机，在尽可能高的温度下进行。同时不得在过低温度状况下反复碾压，使石料棱角磨损、压碎，破坏集料嵌挤。

易密实沥青混凝土常用的碾压工艺为：（1）初压2遍，第1遍前静后振，第2遍振动，压实速度宜为2-3km/h；（2）胶轮复压4遍，压实速度宜为2-4km/h；（3）终压2遍，终压钢轮收光压实速度可为3-5km/h。

为保证压实过程中不出现粘轮现象，振动压路机水箱中可加入少量的表面活性剂，并应尽可能减少洒水量。胶轮压路机不得洒水，压实过程中应适量喷洒或涂抹隔离剂，并以不粘轮为原则。

本发明的沥青混合料压实的其他要求，按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对沥青混合料的相关规定执行。

开放交通及其它

本发明的沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50℃后，方可开放交通。需要提早开放交通时，可洒水冷却降低混合料温度。

铺筑好的沥青面层应做好保护，保持整洁，不得造成污染，严禁在沥青面层上堆放施工产生的杂物，铣刨产生的污染应及时清除。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.沥青混合料，其特征在于，包括：

沥青、表面活性剂、集料、矿粉；

所述表面活性剂为pH值为9.5±1，胺值为400-500mg/g，固含量≥9.5%的表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，还包括：聚酯纤维。

3.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，所述沥青为高强沥青或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青；

所述高强沥青的技术指标如下：

载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2-4mm；针入度指数≥-0.4；

在135℃下的运动粘度≤3.0Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4000Pa·s；

粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99%；软化点≥60℃；

储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；

在25℃下的弹性恢复≥65%；

在35℃下的动态剪切≥980kPa，在60℃下的动态剪切≥18kPa；

加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0-1.0%，残留物在25℃下的针入度比≥65%。

4.根据权利要求3所述的沥青混合料，其特征在于，所述沥青混合料的级配为：

通过13.2mm、9.5mm、6.7mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的筛孔的质量百分比的级配上限分别为：100%、100%、50%、40%、36%、30%、25%、20%、12%、8%；

通过13.2mm、9.5mm、6.7mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的筛孔的质量百分比的级配下限分别为：100%、80%、30%、20%、18%、14%、10%、7%、6%、4%。

5.根据权利要求2所述的沥青混合料，其特征在于，所述聚酯纤维占所述沥青混合料的总重量的0.15-0.25%。

6.权利要求1所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

将所述矿粉和所述集料混合并加热至145-160℃；

将所述沥青加热至145-160℃；

向加热后的所述沥青中加入所述表面活性剂，并搅拌混合；

将混合后的所述沥青和所述表面活性剂与混合并加热后的所述矿粉和所述集料混合，并搅拌，并在所述搅拌过程中控制混合料的温度为135-150℃。

7.根据权利要求6所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，在混合所述矿粉和所述集料时还加入聚酯纤维。

8.权利要求1所述的沥青混合料用于沥青路面养护的施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

对待处理的旧路面进行预处理；

向预处理处理后的所述旧路面上铺撒粘结层；

在铺撒有所述粘结层的旧路面上摊铺所述沥青混合料；再在90-140℃下进行碾压；

使碾压后的路面冷却至50℃以下。