CN103469713B - 用于预防性养护技术的磨耗层及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于预防性养护技术的磨耗层及其施工方法，所述用于预防性养护技术的磨耗层包括超薄磨耗层、橡胶粉改性沥青粘结层和连接在原路面上表面的应力吸收层，所述橡胶粉改性沥青粘结层的上表面连接超薄磨耗层，橡胶粉改性沥青粘结层的下表面连接应力吸收层。本发明不仅可以消除水泥混凝土裂缝的剪切作用或者沥青混凝土反射裂缝的扩张，还可以利用橡胶粉沥青的良好的粘结性能，将原水泥混凝土路面、应力吸收层、超薄磨耗层粘结成为整体，形成抗裂、抗冲击、防渗水、抗剥落的良好罩面，最终达到养护时间长久的目的，意义重大。
Description
技术领域
本发明涉及高等级路面预防性养护处理技术，具体地指用于预防性养护技术的磨耗层及其施工方法。
背景技术
预防性养护技术通过路面检测评定路况，在道路早期病害出现时，及时采用养护技术，避免路面病害深入基层，或出现结构性不可逆的病害，使得路面重新获得良好的路况，推迟或避免大修带来的昂贵费用。
超薄磨耗层技术可以用于新建道路，主要用于道路早期病害出现时使用。目前国内的超薄磨耗层技术主要以为主，或在基础上，将混合料替换成SMA，OGFC等级配混合料。
超薄磨耗层包括原路面的修补，以及磨耗层的施工。原路面的修补，以沥青混凝土为例，对于3-8mm的中等裂缝进行灌缝处理。如果路面病害较明显，裂缝甚至出现唧泥，说明路面的损害已经渗透到基层，仅仅进行灌缝处理，那么反射裂缝极容易扩张至超薄磨耗层。一旦反射裂缝扩张至罩面，那么SBS改性乳化沥青粘结层的防水效果将失效。
水泥混凝土路面一般需要切缝，设置传力杆。在水泥混凝土使用几年之后，路面在自然条件与车载条件共同作用下，容易产生传力杆失效的病害。这样的路面施工超薄磨耗层，极易产生反射裂缝，导致罩面自下而上开裂，使得超薄磨耗层的耐久性降低。即使修复好传力杆之后在水泥混凝土上加铺超薄磨耗层，传力杆在车载反复作用下依然会逐渐失效，反射裂缝最后仍会扩张上来，最终导致超薄磨耗层过早失效。
另外，如果超薄磨耗层混合料与原路面的粘结强度不够，磨耗层在车载及自然环境综合作用下，容易发生混合料剥落病害。
综上所述，超薄磨耗层通过提高混合料自身性能，以及增强粘层强度，或通过原路面较好的病害处理，可以增加磨耗层的耐久性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种粘结性能高、与原路面结合良好的用于预防性养护技术的磨耗层，本发明同时还提供了该用于预防性养护技术的磨耗层的施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
用于预防性养护技术的磨耗层，包括超薄磨耗层、橡胶粉改性沥青粘结层和连接在原路面上表面的应力吸收层，所述橡胶粉改性沥青粘结层的上表面连接超薄磨耗层，橡胶粉改性沥青粘结层的下表面连接应力吸收层。
优选的，所述超薄磨耗层为SBS胶粉复合改性沥青超薄磨耗层，以重量份计，其组分为：SBS胶粉复合改性沥青3-8份、集料100份、填料2-12份、纤维0-0.3份。
优选的，所述SBS胶粉复合改性沥青以重量份计，其组分为：基质沥青79.7-96.8份、SBS改性剂2-4份、橡胶粉1-14份、相容剂0-2份、稳定剂0.2-0.3份。其中，SBS改性剂为3.5-4份、橡胶粉为1-4份时，SBS胶粉复合改性沥青偏SBS改性沥青性质；SBS改性剂为2-3份、橡胶粉为12-14份时，SBS胶粉复合改性沥青偏胶粉改性沥青性质。
所述复合改性沥青偏SBS改性沥青性质时，本发明提供一种工艺：基质沥青91.7-95.3份、SBS改性剂3.5-4份、橡胶粉1-4份、稳定剂0.2-0.3份。将基质沥青分为A、B、C组，A组：B组：C组＝1：0.6-0.7：0.6-0.7。将A、B组加热至190-195℃，A组投入SBS改性剂3.5-4份进行高速剪切20min，再将B组基质沥青加入A组，并添加0.2份稳定剂一起发育搅拌4h，发育温度185-190℃。将橡胶粉1-4份投入C组于190-195℃搅拌发育4h，再将AB混合物与C混合物共混，共混发育1h，发育温度185-190℃。复合改性沥青制备完毕。AB混合物发育与C混合物发育可同时进行。
所述超薄磨耗层孔隙率为3-6％或＞10％。
为了可以进一步提高应力吸收层的粘结性能，使磨耗层可以与原路面结合更好，所述应力吸收层为橡胶粉沥青应力吸收层，以重量份计，其组分为：橡胶粉改性沥青2.2-2.5份、集料16-20份。
优选的，所述橡胶粉改性沥青以重量份计，其组分为40-60目橡胶粉16-18份、基质沥青82-84份、稳定剂0.2-0.3份。
优选的，所述橡胶粉改性沥青粘结层，以重量份计，其组分为40-60目橡胶粉16-18份、基质沥青82-84份、稳定剂0.2-0.3份。
优选的，所述应力吸收层的厚度为1.0cm-1.5cm。
优选的，所述超薄磨耗层的厚度为2cm-2.5cm。
优选的，所述集料为玄武岩或辉绿岩，其包括粗集料和细集料，所述粗集料的最大公称粒径为13mm。
本发明还提供了用于预防性养护技术的磨耗层的施工方法，所使用的超薄磨耗层、橡胶粉改性沥青粘结层和应力吸收层为 上述的超薄磨耗层、橡胶粉改性沥青粘结层和应力吸收层，其包括以下步骤：
1)对原路面清扫，进行病害处置；
2)撒布橡胶粉改性沥青，撒布量为2.2Kg/m2-2.5Kg/m2；
3)撒布碎石(单一粒径碎石，粒径在4.75mm-9.5mm或者9.5mm-13.2mm)，碎石撒布量为16Kg/m2-20Kg/m2，碎石的撒布温度不低于80℃；
4)应力吸收层碾压，采用25T胶轮压路机碾压3-5遍；
5)清扫多余的碎石，再次撒布橡胶粉改性沥青作为粘结层，撒布量为1.2-1.6Kg/m2，撒布温度为180-190℃；
6)待橡胶粉改性沥青粘结层表面温度降至50℃以下时，进行超薄磨耗层混合料摊铺，碾压2-4次，压实度达到98％以上为宜，温度至50℃开放交通。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明可以消除水泥混凝土原路面刚性板的剪切作用或者沥青混凝土反射裂缝的扩张，还可以利用橡胶粉沥青粘结层的良好的粘结性能，将原路面、应力吸收层、超薄磨耗层粘结成为整体，形成抗裂、抗冲击、防渗水、抗剥落的良好罩面，最终达到养护时间长久的目的，意义重大；
2)通过再次撒布橡胶粉改性沥青，提高应力吸收层的耐疲劳性能，而且提高与超薄磨耗层的粘结强度；
3)低SBS高胶粉复合改性与胶粉粘结层可发挥最佳的粘结强度；
4)分组发育可以解决高SBS低胶粉复合改性的离析问题。
附图说明
图1为本发明用于预防性养护技术的磨耗层的结构示意图。
图中标号为：1、原路面；2、应力吸收层；3、橡胶粉改性沥青粘结层；4、超薄磨耗层。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种用于预防性养护技术的磨耗层，包括超薄磨耗层4、橡胶粉改性沥青粘结层3和连接在原路面1上表面的应力吸收层2，所述橡胶粉改性沥青粘结层3的上表面连接超薄磨耗层4，橡胶粉改性沥青粘结层3的下表面连接应力吸收层2。
下述所述复合改性沥青为SBS胶粉复合改性沥青。
实施例1
超薄磨耗层4混合料设计孔隙率为3％-6％的间断密实级配时，AH-70#基质沥青80.7-87.8份、SBS改性剂2-3份、橡胶粉10-14份、相容剂0-2份、稳定剂0.2-0.3份，形成低SBS高胶粉复合改性沥青，呈橡胶粉改性沥青性质,可提高混合料的高温稳定性，以及抗裂能力，并与应力吸收层2粘结紧密。
原材料准备：
(一)应力吸收层2材料准备。取60目橡胶粉18份、基质沥青82份、稳定剂0.25份。将基质沥青加热至180-190℃，橡胶粉投入基质沥青中搅拌2-3h，再投入稳定剂搅拌0.5h制得橡胶粉改性沥青。制造工艺为现场改性，橡胶粉改性沥青存储不超过24h。集料为单一粒径石灰岩碎石，粒径为4.75mm-9.5mm。应力吸收层2设计厚度为1cm。
(二)橡胶粉改性沥青粘结层3采用应力吸收层2相同生产的橡胶粉改性沥青。
(三)超薄磨耗层4材料准备。取AH-70号沥青84.3份、线型SBS改性剂2.5份、橡胶粉12份、相容剂1份、稳定剂0.2份。将70#基质沥青加热至185-195℃，在此优选190℃，投入SBS改性剂以及相容剂高速剪切10分钟，之后投入橡胶粉剪切20分钟至混合体系中的橡胶粉分散均匀，再置于185℃环境中发育1h后投入稳定剂，接着发育4h，完成复合改性沥青制备。复合改性沥青应该在成品改性后24小时内使用。
所述超薄磨耗层4包含复合改性沥青6.1份、集料100份、填料10份、纤维0.1份。其中集料包含粗集料86份和细集料14份。
施工方法：
1)原水泥混凝土路面清扫，病害处置；
2)撒布橡胶粉改性沥青，撒布量为2.4Kg/m2，撒布温度190℃；
3)撒布碎石(单一粒径碎石，优选4.75mm-9.5mm)，碎石撒布量为18Kg/m2，碎石的撒布温度不低于80℃；
4)应力吸收层2碾压，采用25T胶轮压路机碾压3遍；
5)清扫多余的碎石；
6)再次撒布橡胶粉改性沥青(为粘结层)，撒布量为1.5Kg/m2，撒布温度为190℃。
7)待橡胶粉改性沥青粘结层3表面温度将至50℃以下，进行超薄磨耗层4混合料的摊铺。摊铺温度175℃以上，初压165℃以上。碾压3次，温度至50℃开放交通。
最终形成的应力吸收层2为1cm，以及超薄磨耗层4为2cm的磨耗层。
复合改性沥青取本实施例区域范围内的指标范围为：
| 项目 | 技术指标要求 |
| 旋转粘度177℃，Pa.S | 1.0-4.0 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 40-60 |
| 软化点，℃ | ＞70 |
| 弹性恢复，25℃ | ＞70 |
| 延度，5℃，cm | ＞10 |
复合改性沥青取本实施例原材料准备中具体数值的指标为：
| 项目 | 技术指标要求 |
| 旋转粘度177℃，Pa.S | 1.56 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 51.4 |
| 软化点，℃ | 71.2 |
| 弹性恢复，25℃ | 75.9 |
| 延度，5℃，cm | 15.3 |
实施例2
超薄磨耗层4混合料设计孔隙率为大于10％的间断半开级配时，AH-70#基质沥青91.7-95.3份、SBS改性剂3.5-4份、橡胶粉为1-4份、稳定剂0.2-0.3份，形成高SBS低胶粉复合改性沥青，复合改性沥青呈SBS改性沥青(I-D)性质。低掺量橡胶粉的也可以用在间断密实级配混合料。
(一)应力吸收层2材料与实施例1相同。
(二)橡胶粉改性沥青粘结层3采用实施例1的橡胶粉改性沥青。
(三)超薄磨耗层4材料准备。取AH-70号沥青93.1份、线型SBS改性剂3.7份、橡胶粉3份、稳定剂0.2份。将基质沥青分为A、B、C组，A组：B组：C组＝1：0.6-0.7：0.6-0.7。其中A组40份，B组26.55份，C组26.55份。将A、B组加热至190℃，A组投入线型SBS改性剂3.7份进行高速剪切20min，再将B组基质沥青加入A组，并添加0.2份稳定剂一起发育搅拌4h，发育温度185℃。将橡胶粉3份投入C组于195℃搅拌发育4h，再将AB混合物与C混合物共混，共混发育1h，发育温度185℃，复合改性沥青制备完毕。AB混合物发育与C混合物发育可同时进行。
所述超薄磨耗层4包括复合改性沥青4.9份、集料100份、填料3份，其中集料包括70份粗集料和30份细集料。
施工方法:
应力吸收层2及橡胶粉改性沥青粘结层3施工方法与实施例1相同。
大空隙复合改性沥青混合料的摊铺温度为165℃以上，初压温度155℃以上。静压两遍。
最终形成的应力吸收层2为1cm，以及超薄磨耗层4为2cm的磨耗层。
复合改性沥青取本实施例区域范围内的指标范围为：
| 项目 | 技术指标要求 |
| 旋转粘度135℃，Pa.S | 2-3.5 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 40-60 |
| 软化点，℃ | ＞75 |
| 延度，5℃，cm | ＞20 |
| 老化延度，5℃，cm | ＞15 |
| 48h离析 | ＜2.5 |
复合改性沥青取本实施例原材料准备中具体数值的指标为：
| 项目 | 技术指标要求 |
| 旋转粘度135℃，Pa.S | 2.87 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 52.3 |
| 软化点，℃ | 81.6 |
| 延度，5℃，cm | 30.1 |
| 老化延度，5℃，cm | 20.7 |
| 48h离析 | 2.1 |
实施例3
超薄磨耗层4混合料设计孔隙率为3％-6％的间断密实级配，AH-70#基质沥青93.8份、SBS改性剂4份、橡胶粉2份、稳定剂0.2份，A组42份，B组25.9份，C组25.9份。其他按实施例2进行制得复合改性沥青。
(一)应力吸收层2材料与实施例1相同。
(二)粘结层采用实施例1的橡胶粉改性沥青。
(三)超薄磨耗层4材料准备。所述超薄磨耗层4包括复合改性沥青5.9份、集料100份、填料10份、纤维0.3份。集料包括粗集料85份和细集料15份。
施工方法:
应力吸收层2及橡胶粉改性沥青粘结层3施工方法与实施例1相同。
超薄磨耗层4的摊铺温度为165℃以上，初压温度155℃以上。静压三遍。
最终形成的应力吸收层2为1cm，以及超薄磨耗层4为2cm的磨耗层。
本实施例复合改性沥青指标为：
| 项目 | 技术指标要求 |
| 旋转粘度135℃，Pa.S | 2.72 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 53.9 |
| 软化点，℃ | 83.1 |
| 延度，5℃，cm | 31.6 |
| 老化延度，5℃，cm | 22.5 |
| 48h离析 | 1.4 |
实施例4
对照实施例3的复合改性沥青，选用AH-70#基质沥青93.8份、线型SBS改性剂4份、橡胶粉为2份、稳定剂0.2份。将基质沥青加热至190℃呈熔融状态，投入SBS改性剂高速剪切10分钟，之后投入橡胶粉剪切10分钟至混合体系中的橡胶粉分散均匀，再置于185℃环境中发育1h后投入稳定剂，接着发育4h，完成复合改性沥青的制备。复合改性沥青超薄磨耗层1中各材料组分与实施例3相同。
施工方法与实施例3相同。
本实施例复合改性沥青指标为：
| 项目 | 技术指标要求 |
| 旋转粘度135℃，Pa.S | 2.87 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 56.7 |
| 软化点，℃ | 78.1 |
| 延度，5℃，cm | 28.7 |
| 老化延度，5℃，cm | 17.4 |
| 48h离析 | 4.5 |
实施例5
超薄磨耗层4采用实施例2的混合料，设计孔隙率大于10％。
粘结层采用SBS改性乳化沥青，同实施例4。
施工方法为：
一体机撒布粘层油，摊铺混合料进行施工。
超薄磨耗层4的摊铺温度为165℃以上，初压温度155℃以上。静压两遍。
最终形成2cm的复合改性超薄磨耗层。
对照例1
超薄磨耗层4采用SBS(I-D)改性沥青混合料，为SBS改性沥青超薄磨耗层，设计孔隙率大于10％。
(一)粘结层采用SBS改性乳化沥青，阳离子快裂型。固含量大于64％。
(二)超薄磨耗层4材料准备。所述超薄磨耗层4包括SBS改性沥青4.9份、集料100份、填料4份。集料包括粗集料78份和细集料22份。
所述SBS改性沥青包含AH-70#基质沥青94.6份、线型SBS4.3份、相容剂1份、稳定剂0.2份。
施工方法:
一体机撒布粘层油，摊铺混合料进行施工。
超薄磨耗层4的摊铺温度为160℃以上，初压温度150℃以上。静压两遍。
最终形成2cm的普通超薄磨耗层。
所述SBS改性沥青指标为：
| 项目 | 技术指标要求 |
| 旋转粘度135℃，Pa.S | 2.28 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 51.9 |
| 软化点，℃ | 82.2 |
| 延度，5℃，cm | 28.7 |
| 老化延度，5℃，cm | 17.8 |
| 48h离析 | 1.9 |
粘结强度实验采用CN201220716086.4《测试层间剪切强度及位移的夹具》公布授权的夹具进行模拟试验，试验温度为25±0.2℃。下表第一列中，1为原路面、2为应力吸收层、3为橡胶粉改性沥青粘结层、4为超薄磨耗层。
当1为水泥混凝土时，实施例1的粘结强度包括1与2的粘结强度0.58Mpa，2与3的粘结强度为0.83Mpa。当1为沥青混凝土时，实施例1的粘结强度包括1与2的粘结强度0.67Mpa，2与3的粘结强度为0.83Mpa。
实验数据可以看出，复合改性沥青虽然旋转粘度大，但超薄磨耗层4仅2cm，易于压实。复合改性沥青混合料的高温稳定性优良，比普通SBS改性沥青要好；橡胶粉粘结层比SBS改性乳化沥青粘结层的粘结强度要大得多；同为SBS改性乳化沥青粘结层时，复合改性沥青混合料要比普通SBS改性沥青混合料的粘结强度好。
当复合改性为高SBS低胶粉复合改性沥青时，该复合改性沥青较普通SBS改性沥青的SBS掺量少，135℃旋转粘度高，软化点高，改善老化延度，不离析；较低SBS高胶粉复合改性沥青，延度要高，无离析，施工温度低。
Claims (8)
1.用于预防性养护技术的磨耗层，其特征在于：包括超薄磨耗层(4)、橡胶粉改性沥青粘结层(3)和连接在原路面(1)上表面的应力吸收层(2)，所述橡胶粉改性沥青粘结层(3)的上表面连接超薄磨耗层(4)，橡胶粉改性沥青粘结层(3)的下表面连接应力吸收层(2)；
所述超薄磨耗层(4)为SBS胶粉复合改性沥青超薄磨耗层，以重量份计，其组分为：SBS胶粉复合改性沥青3-8份、集料100份、填料2-12份、纤维0-0.3份；
所述SBS胶粉复合改性沥青以重量份计，其组分为：基质沥青91.7-95.3份、SBS改性剂3.5-4份、橡胶粉1-4份、稳定剂0.2-0.3份，SBS胶粉复合改性沥青通过以下工艺制备得到：将基质沥青分为A、B、C组，A组：B组：C组＝1：0.6-0.7：0.6-0.7，将A、B组加热至190-195℃，A组投入SBS改性剂3.5-4份进行高速剪切20min，再将B组基质沥青加入A组，并添加稳定剂一起发育搅拌4h，发育温度185-190℃，将橡胶粉1-4份投入C组于190-195℃搅拌发育4h，再将AB混合物与C混合物共混，共混发育1h，发育温度185-190℃，SBS胶粉复合改性沥青制备完毕。
2.根据权利要求1所述的用于预防性养护技术的磨耗层，其特征在于：所述应力吸收层(2)为橡胶粉沥青应力吸收层，以重量份计，其组分为：橡胶粉改性沥青2.2-2.5份、集料16-20份。
3.根据权利要求2所述的用于预防性养护技术的磨耗层，其特征在于：所述橡胶粉改性沥青以重量份计，其组分为40-60目橡胶粉16-18份、基质沥青82-84份、稳定剂0.2-0.3份。
4.根据权利要求1所述的用于预防性养护技术的磨耗层，其特征在于：所述橡胶粉改性沥青粘结层(3)，以重量份计，其组分为40-60目橡胶粉16-18份、基质沥青82-84份、稳定剂0.2-0.3份。
5.根据权利要求1所述的用于预防性养护技术的磨耗层，其特征在于：所述应力吸收层(2)的厚度为1.0cm-1.5cm。
6.根据权利要求1所述的用于预防性养护技术的磨耗层，其特征在于：所述超薄磨耗层(4)的厚度为2cm-2.5cm。
7.根据权利要求1或2所述的用于预防性养护技术的磨耗层，其特征在于：所述集料为玄武岩或辉绿岩，其包括粗集料和细集料，所述粗集料的最大公称粒径为13mm。
8.用于预防性养护技术的磨耗层的施工方法，其特征在于：所使用的超薄磨耗层(4)、橡胶粉改性沥青粘结层(3)和应力吸收层(2)为权利要求1-7中任意一项所述的超薄磨耗层(4)、橡胶粉改性沥青粘结层(3)和应力吸收层(2)，其包括以下步骤：
1)对原路面(1)清扫，进行病害处置；
2)撒布橡胶粉改性沥青，撒布量为2.2Kg/m2-2.5Kg/m2；
3)撒布碎石，碎石撒布量为16Kg/m2-20Kg/m2，碎石的撒布温度不低于80℃；
4)应力吸收层(2)碾压，采用25T胶轮压路机碾压3-5遍；
5)清扫多余的碎石，再次撒布橡胶粉改性沥青作为粘结层，撒布量为1.2-1.6Kg/m2，撒布温度为180-190℃；
6)待橡胶粉改性沥青粘结层(3)表面温度降至50℃以下时，进行超薄磨耗层(4)混合料摊铺，碾压2-4次，压实度达到98％以上为宜，温度至50℃开放交通。
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