CN105293995B - 一种长寿命超薄排水抗滑表层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种长寿命超薄排水抗滑表层及其制备方法，由如下重量比的各组分组成，分别为占表层重量比85～92％的集料、占表层重量比8～10％的高弹环氧沥青和占集料重量比3～5‰的碳纤维或者聚酯纤维。形成的路表具有显著的排水、降噪和良好的抗滑性能，有良好的柔韧性以及低温抗裂性能，降解行车噪音，增加行车舒适度，能够分担中下面层部分的抗车辙性能，延长表层使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种路面表层结构及其制备工艺，尤其涉及一种长寿命超薄排水抗滑表层及其制备方法。
背景技术
中国各地气候差异显著，交通条件恶劣，重载、超载现象屡禁不止，由于这些自然及人为因素的影响，致使高等级公路使用年限非常有限，一般不超过5年即需要养护，甚至是大修。通过调查发现，对于沥青路面中连续级配AC型的沥青混合料在运营期间的3-5年内，抗滑性能衰减程度严重，不具备提供持久足够的抗滑能力；对于目前普及使用的断级配SMA型沥青混合料，具有较好的抗滑性能和高温抗车辙能力，其一般在5-8年左右也出现不同程度的车辙损害，而对于沥青路面的中、下面层，正常能够达到10年以上不大修的程度，上述现象显示出沥青表层和中下面层使用寿命明显不匹配的现状。同时，据国内外相关机构调查统计，道路交通噪声约占城市环境噪声的36％以上。交通噪声的特点是强度高、影响范围广、覆盖面大。有数据表明，汽车在良好的行车环境下正常行驶所产生的噪声为80-90dB，在高峰期行驶产生噪声接近100dB。如此高强度的交通噪声对道路沿线居民、行人、驾驶员以及乘客的身心健康有严重的损害，严重影响人们正常的生活和工作，对社会经济的发展也有一定的危害。
有鉴于上述现有的路层表面存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型长寿命超薄排水抗滑表层及其制备方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的路层表面存在的缺陷，而提供一种新型长寿命超薄排水抗滑表层及其制备方法，提高抗滑性能，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的长寿命超薄排水抗滑表层，由如下重量比的各组分组成，分别为占表层重量比85～92％的集料、占表层重量比8～10％的高弹环氧沥青和占集料重量比3～5‰的碳纤维或者聚酯纤维；长寿命超薄排水抗滑表层厚度为1.5-2cm，空隙率为15-20％。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层，所述高弹环氧沥青由A组分和B组分组成，A组分为环氧树脂和环氧活性稀释剂的混合料，环氧树脂采用双组A型E-51环氧树脂或酚醛环氧树脂；
B组分为石油沥青、复配固化剂、固化促进剂和20～40目橡胶粉的混合料，复配固化剂由甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐按照重量份2:1:1的比例复配反应制得；
所述A组分和B组分的重量比为1：6～9。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层，所述环氧活性稀释剂为二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚或者新戍二醇二缩水甘油醚中的一种或任意两种及以上的混合物。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层，所述固化促进剂为液态乳酸改进咪唑、液态丙烯酸改进咪唑或液体咪唑中的任意一种。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层，所述集料为碎石、矿粉和金刚砂的混合物，所述碎石、矿粉和金刚砂的级配比为，粒径为2.36～4.75mm的碎石占比为70～80％，粒径为0.075～2.36mm的碎石占比为15～25％，粒径为0.075mm以下的碎石占比为2～5％。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层，所述表层的厚度为2～2.5cm，空隙率为15～20％。
长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，包括如下操作步骤，
步骤一：制备高弹环氧沥青并加热；
步骤二：将碎石加热；
步骤三：将加热的碎石、碳纤维或者聚酯纤维、金刚砂和矿粉添加到加热的高弹环氧沥青中，搅拌均匀，得到目标产物，长寿命超薄排水抗滑表层混合料养生固化温度为常温。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，所述高弹环氧沥青由A组分和B组分组成，所述A组分由环氧树脂和环氧活性稀释剂混合制备，制备A组分时，将环氧树脂和环氧活性稀释剂混合、搅拌；
所述B组分由石油沥青、复配固化剂、固化促进剂和橡胶粉混合制备，制备B组分时，将石油沥青加热至130～180℃，优选加热温度为150～160℃，加入橡胶粉搅拌后，静置0.5～3h，再加入复配固化剂和固化促进剂，混合搅拌后制得B组分；
将A组分和B组分按照重量份1:6～9的比例，在80～150℃下混合搅拌后得到高弹环氧沥青。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，制备B组分时，加入橡胶粉后采用胶体磨搅拌，搅拌速度为4500～8000转/min。
前述的长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，所述橡胶粉占石油沥青重量的18～22％，所述复配固化剂占石油沥青重量的10～25％，所述固化促进剂占石油沥青重量的0.5～1％；所形成的长寿命超薄排水抗滑表层具有良好的降噪(3～5dB)、抗滑、排水性能，并具有较好的高温抗车辙性能、抗疲劳性能以及低温抗裂性能。
借由上述技术方案，本发明的长寿命超薄排水抗滑表层及其制备方法至少具有下列优点：
本发明形成的排水表层是一种多孔沥青混合料沥青路面，具有显著的排水、降噪和良好的抗滑性能，以及减少水漂、水溅、水雾、眩光等安全作用，以及其他一些环境保护方面的良好作用，在雨天表层快速干燥，增加雨天行驶安全，提供超薄表层具有持久的抗滑安全性能；加入环氧沥青混合料具有优良的高温稳定性和抗疲劳性能，添加聚酯纤维、碳纤维或者橡胶颗粒等具有柔性作用的组分后，使得具有良好的柔韧性以及低温抗裂性能，降解行车噪音，增加行车舒适度，能够分担中下面层部分的抗车辙性能，延长表层使用寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的长寿命超薄排水抗滑表层及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
本发明的长寿命超薄排水抗滑表层，由如下重量比的各组分组成，占表层重量比89.7％的集料、占表层重量比10％的高弹环氧沥青和占集料重量比5‰的碳纤维。
其中集料由玄武岩碎石、石灰岩矿粉和金刚砂组成，集料的级配比为：粒径为2.36～4.75mm的碎石占比为76％，粒径为0.075～2.36mm的碎石占比为20％，粒径为0.075mm以下的碎石占比为4％。
集料的性能指标如下表1所示：
表1
高弹环氧沥青由A组分和B组分组成，其中A组分为环氧树脂，环氧树脂采用双组A型E-51环氧树脂，环氧活性稀释剂采用二缩水甘油醚；B组分由石油沥青、复配固化剂、20～40目橡胶粉和固化促进剂组成，其中复配固化剂由甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐按照重量份2:1:1的比例复配反应制得，固化促进剂为液态乳酸改进咪唑。将A组分和B组分按照重量份1:9的比例，在110℃下混合搅拌20min，得到高弹环氧沥青。
所制备的高弹环氧沥青满足以下技术指标：
1.初始粘度(Pa.S)110-130℃为1.8，粘度达到5Pa.s所需的时间为6h，胶结料固化后的断裂强度(25℃)为0.9MPa，断裂伸长率190％。
2.断裂延伸率可达到200％左右，断裂强度可达1.8MPa。
本发明的长寿命超薄排水抗滑表层的制备工艺包括如下步骤：
步骤一：制备高弹环氧沥青并加热；将A型E-51环氧树脂和环氧活性稀释剂二缩水甘油醚混合制备A组分；B组分的制备工艺：石油沥青加热至150℃，加入橡胶粉，胶体磨搅拌30min，胶体磨速度为4500转/min，在120℃温度的环境中静置2h，使得橡胶粉充分混溶和溶胀，再加入沥青重量10％的复配固化剂、沥青重量1％的固化促进剂液态乳酸改进咪唑，制得B组分。
步骤二：将碎石加热至60℃；
步骤三：将高弹环氧沥青加热至110℃，加入加热的碎石，纤维、金刚砂和矿粉常温添加，混合搅拌均匀制得目标材料，室内试验马歇尔击实时双面50次，制备所形成的表层具有良好的降噪(3～5dB)、抗滑、排水性能，并具有较好的高温抗车辙性能、抗疲劳性能以及低温抗裂性能。
1.马歇尔稳定度可达到9KN，析漏为0.1％，飞散为12％，残留强度比81％，渗水系数(ml/15s)为820。
2.反映高温抗车辙性能的动稳定指标可到8200次/mm，远大于常规要求的3000次/mm，四点弯曲疲劳显示500με下的疲劳次数可达到4万次，远高于常规沥青混合料的疲劳性能。
实施例2
本发明的长寿命超薄排水抗滑表层，由如下重量比的各组分组成，占表层重量比91％的集料、占表层重量比8.7％的高弹环氧沥青和占集料重量比5‰的聚酯纤维。
其中集料由玄武岩碎石、石灰岩矿粉和金刚砂组成，集料的级配比为：粒径为2.36～4.75mm的碎石占比为78％，粒径为0.075～2.36mm的碎石占比为20％，粒径为0.075mm以下的碎石占比为2％。
集料的性能指标如下表1所示：
表1
高弹环氧沥青由A组分和B组分组成，其中A组分为环氧树脂，环氧树脂采用双组A型E-51环氧树脂，环氧活性稀释剂采用环氧丙烷丁基醚；B组分由石油沥青、复配固化剂、20～40目橡胶粉和固化促进剂组成，其中复配固化剂由甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐按照重量份2:1:1的比例复配反应制得，固化促进剂为液态丙烯酸改进咪唑。将A组分和B组分按照重量份1:8的比例，在110℃下混合搅拌30min，得到高弹环氧沥青。
所制备的高弹环氧沥青满足以下技术指标：
1.初始粘度(Pa.S)110-130℃为2.4，粘度达到5Pa.s所需的时间为5h，胶结料固化后的断裂强度(25℃)为0.6MPa，断裂伸长率180％。
2.断裂延伸率可达到200％左右，断裂强度可达1.7MPa。
本发明的长寿命超薄排水抗滑表层的制备工艺包括如下步骤：
步骤一：制备高弹环氧沥青并加热；将A型E-51环氧树脂和环氧活性稀释剂环氧丙烷丁基醚混合制备A组分；B组分的制备工艺：石油沥青加热至150℃，加入橡胶粉，胶体磨搅拌30min，胶体磨速度为4500转/min，在120℃温度的环境中静置2h，使得橡胶粉充分混溶和溶胀，再加入沥青重量10％的复配固化剂、沥青重量1％的固化促进剂液态丙烯酸改进咪唑，制得B组分。
步骤二：将碎石加热至60℃；
步骤三：将高弹环氧沥青加热至110℃，加入加热的碎石，纤维、金刚砂和矿粉常温添加，混合搅拌均匀制得目标材料，室内试验马歇尔击实时双面50次，制备所形成的表层具有良好的降噪(3～5dB)、抗滑、排水性能，并具有较好的高温抗车辙性能、抗疲劳性能以及低温抗裂性能。
1.马歇尔稳定度可达到11.5KN，析漏为0.2％，飞散为14％，残留强度比79％，渗水系数(ml/15s)为790。
2.反映高温抗车辙性能的动稳定指标可到8500次/mm，远大于常规要求的3000次/mm，四点弯曲疲劳显示500με下的疲劳次数可达到4.3万次，远高于常规沥青混合料的疲劳性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种长寿命超薄排水抗滑表层，其特征在于：由如下重量比的各组分组成，分别为占表层重量比 85~92%的集料、占表层重量比 8~10%的高弹环氧沥青和占集料重量比 3~5‰的碳纤维或者聚酯纤维，且所述各组分含量之和为100%；
所述高弹环氧沥青由 A 组分和 B 组分组成，A 组分为环氧树脂和环氧活性稀释剂的混合料；
B 组分为石油沥青、复配固化剂、固化促进剂和橡胶粉的混合料；
所述 A 组分和 B 组分的重量比为 1：6~9。
2.根据权利要求 1 所述的长寿命超薄排水抗滑表层，其特征在于：所述环氧活性稀释剂为二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚或者新戍二醇二缩水甘油醚中的一种或任意两种及以上的混合物。
3.根据权利要求 1 所述的长寿命超薄排水抗滑表层，其特征在于：所述固化促进剂为液体咪唑。
4.根据权利要求 1~2 任一项所述的长寿命超薄排水抗滑表层，其特征在于：所述集料为碎石、矿粉和金刚砂的混合物，所述碎石、矿粉和金刚砂的级配比为，粒径为 2.36~4.75mm 的碎石占比为 70~80%，粒径为0.075~2.36mm 的碎石占比为 15~25%，粒径为0.075mm 以下的碎石占比为2~5%。
5.根据权利要求 1~2 任一项所述的长寿命超薄排水抗滑表层，其特征在于：所述表层的厚度为 2~2.5cm，空隙率为 15~20%。
6.根据权利要求4所述的长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，其特征在于：包括如下操作步骤，
步骤一：制备高弹环氧沥青并加热；
步骤二：将碎石加热；
步骤三：将加热的碎石、碳纤维或者聚酯纤维、金刚砂和矿粉添加到加热的高弹环氧沥青中，搅拌均匀，得到目标产物。
7.根据权利要求 6所述的长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，其特征在于：所述高弹环氧沥青由 A 组分和 B 组分组成，所述 A 组分由环氧树脂和环氧活性稀释剂混合制备，制备 A 组分时，将环氧树脂和环氧活性稀释剂混合、搅拌；
所述 B 组分由石油沥青、复配固化剂、固化促进剂和橡胶粉混合制备，制备 B 组分时，将石油沥青加热至 130~180℃，加入橡胶粉搅拌后，静置0.5~3h，再加入复配固化剂和固化促进剂，混合搅拌后制得 B 组分；
将 A 组分和 B 组分按照重量份 1:6~9 的比例，在 80~150℃下混合搅拌后得到高弹环氧沥青。
8.根据权利要求 7 所述的长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，其特征在于：制备 B 组分时，加入橡胶粉后采用胶体磨搅拌，搅拌速度为4500~8000 转/min。
9.根据权利要求 7 所述的长寿命超薄排水抗滑表层混合料的制备方法，其特征在于：所述橡胶粉占石油沥青重量的 18~22%，所述复配固化剂占石油沥青重量的 10~25%，所述固化促进剂占石油沥青重量的 0.5~1%。
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