CN104629387B - 一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路材料工程技术领域,具体公开了一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,该材料由以下重量份数的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶(SBS)6~12份,聚苯醚0.5~1.5份,环氧化天然橡胶20‑30份,纤维3~5份。该高强度路面功能材料具有抗拉强度高,与路面结构层结合好,耐温变,施工简单等优点,在水泥混凝土路面改造复合式路面工程及沥青路面加铺工程中,对于处治旧水泥混凝土路面裂缝、沥青路面裂缝,防止裂缝反射都能起到良好的效果,对于提高复合式路面使用寿命和行车舒适性都具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及道路材料工程技术领域,具体涉及一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料。
背景技术
二十一世纪以来,我国公路里程与日俱增,其中高速公路总里程已跃居世界第二位,全国公路网基本形成,交通基础设施正在从建设阶段逐步转向养护、改造阶段。在旧路改造过程中,水泥混凝土路面存在的主要问题是开裂引起的水害、及行车舒适性问题,常用的解决方式为,对脱空板、破坏板进行处置,改造为复合式路面(水泥混凝土上加铺沥青混合料),然而沥青混凝土的抗拉强度低,底层板裂缝反射引起的加铺层沥青混合料开裂现象非常明显。同样,高温差地区沥青路面也存在裂缝问题,养护后同样存在裂缝反射问题,与水泥混凝土路面相比,破坏不明显。如何有效控制原路面裂缝反射问题,在道路工程养护领域具有重要意义。
为此,山西省交通科学研究院提出应力吸收带技术,沥青混合料加铺前在裂缝处铺设应力吸收带,缓减由于行车荷载和温度荷载作用引起的裂缝反射。沥青混合料加铺过程中,温度高达135℃~165℃,应力吸收带极易受热软化,在加铺层压实过程中,被推移、厚度下降,难以发挥应力吸收带应有的作用。此外,常规应力吸收带材料低温脆性大,极易在冰雪环境下发生脆性破坏,失去应力吸收的功效。
因此,开发一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料对于旧路改造、养护都具有重要意义,从而为实现道路工程长寿命打下坚实的基础。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料。该路面功能材料具有较高的软化点,低温环境抗拉强度高,防裂缝反射能力强,施工简单,对于提高复合式路面使用寿命和行车舒适性都具有重要意义。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,其特征在于,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶(SBS)6~12份,聚苯醚0.5~1.5份,环氧化天然橡胶20-30份,纤维3~5份。
优选的,上述一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,其特征在于,由以下重量份的原料制成:沥青100份热塑性丁苯橡胶(SBS)9份,聚苯醚1份,环氧化天然橡胶25份,纤维4份。
优选的,沥青选择基质沥青70#或基质沥青90#。
优选的,热塑性丁苯橡胶(SBS)为颗粒状,细度10-80目,相对分子量为8~12万。
优选的,聚苯醚为细度20-40目的颗粒,变形温度160-190℃,相对分子量为8~12万。
优选的,环氧化天然橡胶的环氧化程度为50%。
优选的,纤维为玻璃纤维,所述玻璃纤维的长度小于等于5mm。
所述重量份可以为克、两、斤、公斤、吨等重量计量单位。
一种上述原料配方的用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,其制备方法包括以下步骤:
步骤一、将沥青加热到110-120℃熔融状态,然后将热塑性丁苯橡胶(SBS)加入到熔融态的沥青中,提高沥青温度到150-160℃,采用高速剪切仪器进行低速剪切(转速为1000转/min)10分钟,供SBS与沥青充分混合,然后提高剪切速率(转速为4000转/min)剪切30分钟,至沥青中无颗粒状SBS,得SBS改性沥青粘结料。
步骤二、加热SBS改性沥青粘结料到170-180℃,加入聚苯醚,然后进行第二次高速剪切(转速为4000转/min),至聚苯醚完全融入沥青粘结料中,得到SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料。
步骤三、加热SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料到180-190℃,加入环氧化天然橡胶,采用高速剪切仪器进行低速剪切(转速为1000转/min)20分钟,使环氧化天然橡胶充分融入SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料,然后进行第三次高速剪切(转速为4000转/min)40分钟。
高速剪切结束后在180-190℃下静置5小时,得到高强度沥青粘结料。
步骤四、将高强度沥青粘结料加热到170-180℃,熔融态下加入纤维,搅拌30分钟,纤维均匀地分布于沥青中,即得到高强度路面功能材料,备用于应力吸收带浇筑。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,材料来源广,材料长期性能稳定,适合道路工程长期使用。
2、本发明的一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,融合了聚苯醚良好的耐热性能和热塑性丁苯橡胶(SBS)优良的抗低温性能,保证了该材料在沥青混合料加铺层施工过程中,不被软化,同时在低温环境下不发生拉断破坏,为应力吸收带的功能性发挥提供了依据。
3、本发明的一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,融合了环氧化天然橡胶的弹性恢复性能与纤维的链接作用,保证了应力吸收带对裂缝处产生的应力变化吸收和应变恢复作用,对加铺层沥青混合料的应力性裂缝反射起到较好的防护作用。
4、本发明的一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,施工简单,只需要将裂缝清洗干净,即可进行浇筑施工。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例1-6中所用原料介绍如下:
沥青:实施例1-5中采用70#A级沥青、实施例6中采用90#A级沥青,两种沥青均购自中海沥青股份有限公司。
热塑性丁苯橡胶(SBS):硬度67,拉伸强度6.3MPa,苯乙烯含量40.4%(m/m),细度10-80目,相对分子量为8~12万。购自上海谷岛实业有限公司。
聚苯醚:熔流率(300℃/5.0kg)9g/10min,比重1.2g/m3,拉伸模量6200Mpa,弯曲强度167MPa,细度20-40目的颗粒,变形温度160-190℃,相对分子量为8~12万,购自昆山亿万豪塑胶原料有限公司。
环氧化天然橡胶:环氧化天然橡胶ENR-50,玻璃化温度-20±2℃,比重1.03,细度30目,购自上海钟田橡塑制品有限公司。
纤维:短切玻璃纤维丝,长度3mm-5mm,A级,熔点680℃,密度1.1g/cm3,购自东莞市泰昌树脂材料有限公司。
实施例1
一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶(SBS)6份,聚苯醚0.5份,环氧化天然橡胶20份,纤维3份。
本实施例原料配方的用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将100重量份沥青加热到110-120℃熔融状态,然后称取6重量份热塑性丁苯橡胶(SBS)加入到熔融态的沥青中,提高沥青温度到150-160℃,采用高速剪切仪器进行低速剪切(转速为1000转/min)10分钟,供SBS与沥青充分混合,然后提高剪切速率(转速为4000转/min)剪切30分钟,至沥青中无颗粒状SBS,得SBS改性沥青粘结料。
步骤二、称取0.5重量份聚苯醚,加热SBS改性沥青粘结料到170-180℃,加入聚苯醚,然后进行第二次高速剪切(转速为4000转/min),至聚苯醚完全融入沥青粘结料中,得到SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料。
步骤三、称取20重量份环氧化天然橡胶,加热SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料到180-190℃,加入环氧化天然橡胶,采用高速剪切仪器进行低速剪切(转速为1000转/min)20分钟,使环氧化天然橡胶充分融入SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料,然后进行第三次高速剪切(转速为4000转/min)40分钟。在180-190℃下静置5小时,得到高强度沥青粘结料。
步骤四、将高强度沥青粘结料加热到170-180℃,熔融态下加入3重量份纤维,搅拌30分钟,纤维均匀地分布于沥青中,即得到高强度路面功能材料,备用于应力吸收带浇筑。
实施例2
一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶(SBS)12份,聚苯醚1.5份,环氧化天然橡胶30份,纤维5份。
除原料配方差异以外,本实施例原料配方的用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶(SBS)9份,聚苯醚1份,环氧化天然橡胶25份,纤维4份。
除原料配方差异以外,本实施例原料配方的用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料的制备方法同实施例1。
实施例4
一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶(SBS)6份,聚苯醚1份,环氧化天然橡胶30份,纤维4份。
除原料配方差异以外,本实施例原料配方的用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料的制备方法同实施例1。
实施例5
一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶(SBS)10份,聚苯醚0.5份,环氧化天然橡胶25份,纤维5份。
除原料配方差异以外,本实施例原料配方的用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料的制备方法同实施例1。
实施例6
一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,由以下重量份的原料制成:沥青100份(SK90#),热塑性丁苯橡胶(SBS)10份,聚苯醚0.5份,环氧化天然橡胶25份,纤维5份。
除原料配方差异以外,本实施例原料配方的用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料的制备方法同实施例1。
上述各实施例所制备的高强度路面功能材料用于应力吸收带的浇筑方法的步骤均如下:对旧水泥混凝土路裂缝进行清扫,用喷火灯对裂缝进行干燥处理,采用应力吸收带浇筑设备将高强度路面功能材料撒布到裂缝处,厚度4mm,宽度40cm,完成应力吸收带铺筑。等高强度路面功能材料降温到常温时,进行沥青上面层加铺。
为了验证本发明的一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料是否具有良好的耐高温软化、低温开裂性能、弹性恢复性能,参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)规定进行基本性能试验。各实施例的具体试验结果如下表1所示。
表1实施例1-6制得的高强度路面功能材料基本性能
经过上述试验证明,本发明的一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料都有非常好的耐高温软化流淌、低温开裂以及弹性恢复性能,能够在应力吸收带中起到明显的应力吸收扩散作用,提高沥青混合料加铺层的使用寿命。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,其特征在于,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶6~12份,聚苯醚0.5~1.5份,环氧化天然橡胶20-30份,纤维3~5份;
所述高强度路面功能材料的制备方法,其步骤如下:
步骤一、将沥青加热到110-120℃熔融状态,然后将热塑性丁苯橡胶加入到熔融态的沥青中,提高沥青温度到150-160℃,采用高速剪切仪器进行低速剪切10分钟,供热塑性丁苯橡胶与沥青充分混合,然后提高剪切速率剪切30分钟,至沥青中无颗粒状热塑性丁苯橡胶,得SBS改性沥青粘结料;
步骤二、加热SBS改性沥青粘结料到170-180℃,加入聚苯醚,然后进行第二次高速剪切,至聚苯醚完全融入沥青粘结料中,得到SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料;
步骤三、加热SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料到180-190℃,加入环氧化天然橡胶,采用高速剪切仪器进行低速剪切20分钟,使环氧化天然橡胶充分融入SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料,然后进行第三次高速剪切40分钟;高速剪切结束后在180-190℃下静置5小时,得到高强度沥青粘结料;
步骤四、将高强度沥青粘结料加热到170-180℃,熔融态下加入纤维,搅拌30分钟,纤维均匀地分布于沥青中,得到高强度路面功能材料。
2.一种用于铺筑应力吸收带的高强度路面功能材料,其特征在于,由以下重量份的原料制成:沥青100份,热塑性丁苯橡胶9份,聚苯醚1份,环氧化天然橡胶25份,纤维4份;
所述高强度路面功能材料的制备方法,其步骤如下:
步骤一、将沥青加热到110-120℃熔融状态,然后将热塑性丁苯橡胶加入到熔融态的沥青中,提高沥青温度到150-160℃,采用高速剪切仪器进行低速剪切10分钟,供热塑性丁苯橡胶与沥青充分混合,然后提高剪切速率剪切30分钟,至沥青中无颗粒状热塑性丁苯橡胶,得SBS改性沥青粘结料;
步骤二、加热SBS改性沥青粘结料到170-180℃,加入聚苯醚,然后进行第二次高速剪切,至聚苯醚完全融入沥青粘结料中,得到SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料;
步骤三、加热SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料到180-190℃,加入环氧化天然橡胶,采用高速剪切仪器进行低速剪切20分钟,使环氧化天然橡胶充分融入SBS-聚苯醚复合改性沥青粘结料,然后进行第三次高速剪切40分钟;高速剪切结束后在180-190℃下静置5小时,得到高强度沥青粘结料;
步骤四、将高强度沥青粘结料加热到170-180℃,熔融态下加入纤维,搅拌30分钟,纤维均匀地分布于沥青中,得到高强度路面功能材料。
3.根据权利要求1或2所述的高强度路面功能材料,其特征在于:所述沥青为基质沥青70#或基质沥青90#。
4.根据权利要求1或2所述的高强度路面功能材料,其特征在于:所述热塑性丁苯橡胶为颗粒状,细度10-80目,相对分子量为8~12万。
5.根据权利要求1或2所述的高强度路面功能材料,其特征在于:所述聚苯醚为细度20-40目的颗粒,变形温度160-190℃,相对分子量为8~12万。
6.根据权利要求1或2所述的高强度路面功能材料,其特征在于:所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为50%。
7.根据权利要求1或2所述的高强度路面功能材料,其特征在于:所述纤维为长度小于等于5mm的玻璃纤维。
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- 2015-01-09 CN CN201510010410.9A patent/CN104629387B/zh not_active Expired - Fee Related
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