CN105481322A - 一种半柔性复合路面结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半柔性复合路面结构及其制备方法，所述半柔性复合路面结构包括如下各组分及组分的重量百分比：大孔隙沥青混合料基体70～80％、橡胶粉水泥砂浆20～30％；先制备大孔隙沥青混合料基体，然后再制备橡胶粉水泥砂浆，最后将橡胶粉水泥砂浆灌入大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙内，经过养护即可使用。本发明克服了目前我国沥青类路面和水泥混凝土路面的缺点，兼具有水泥混凝土路面的刚性和沥青混凝土路面的柔性，能够充分发挥刚、柔性路面结构各自优点，克服刚、柔性路面结构各自不足，是一种路用性能较好、性价比较高新型路面结构。

Description

一种半柔性复合路面结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种道路工程路面结构，具体涉及一种半柔性复合路面结构及其制备方法。
背景技术
我国现有公路路面主要分为沥青路面和水泥混凝土路面两大类。
沥青路面早期破损大都与水腐蚀有关，从而影响到沥青路面的稳定性、耐久性等，高温季节对现有的沥青混凝土路面容易导致严重的车辙现象。
水泥混凝土路面存在着行车舒适性差、接缝多、养护维修困难等缺点。
发明内容
针对背景技术所述面临的种种问题，本发明的目的在于提供一种兼具沥青路面柔性与水泥混凝土路面刚性的优点，其具备有抗水腐蚀性能、抗车辙、接缝少等特点，且便于养护、维修的半柔性复合路面结构及其制备方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种半柔性复合路面结构，所述半柔性复合路面结构包括如下各组分及组分的重量百分比：大孔隙沥青混合料基体70～80％、橡胶粉水泥砂浆20～30％。
进一步地，所述大孔隙沥青混合料基体由粗集料、细集料、活性矿粉和沥青混合搅拌而成，其中粗集料和细集料为辉绿岩或石灰岩，沥青为SBS(I-D)改性沥青。
更进一步地，所述大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙率为22％～28％，油石比为2.4％～3.2％。
更进一步地，所述活性矿粉为锰渣矿粉，是以高炉水淬猛铁矿渣为原料，在乙醇胺助磨剂下经过20rain粉磨后形成的矿粉，锰渣矿粉中主要成分为SiO和CaO，具有火山灰活性，掺量为2％～3％。
更进一步地，所述粗集料的粒径为5～16mm，细集料的粒径为0～5mm，活性矿粉的粒径为0～0.15mm；所述粗集料、细集料和活性矿粉的合成配合比对应于筛孔尺寸分别为：16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm，通过率依次为：100％、90％～100％、50％～65％、8％～15％、5％～12％、4％～10％、3％～8％、2％～6％、1％～5％、0％～4％。
进一步地，所述橡胶粉水泥砂浆包括如下各组分及组分的重量百分比：水泥36～40％、细砂26～30％、轮胎橡胶粉3～5％、保水剂0.2～0.4％、粘结剂0.2～0.3％、膨胀剂2～5％、减水剂0.16～0.21％、水25～30％。
更进一步地，所述水泥为P.O42.5水泥；所述细砂为细度模数0.7-1.3的河砂或机制砂；所述轮胎橡胶粉选用粒径为20～70目，其纤维含量不小于3％；所述保水剂为工业型淀粉醚；所述粘结剂为硅烷偶联剂；所述膨胀剂为铝酸钙膨胀剂；所述减水剂为聚羧酸高性能缓凝减水剂。
一种半柔性复合路面结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)大孔隙沥青混合料基体的制备：按上述的级配范围对粗集料、细集料和活性矿粉进行筛分，合成级配，将粗集料、细集料、掺量为2％～3％的活性矿粉，以及按2.4％～3.2％的油石比加入SBS(I-D)改性沥青混合搅拌而成大孔隙沥青混合料，将大孔隙沥混合料进行摊铺、摊铺成6～9cm厚、压实，控制大孔隙沥青混合料空隙率在22％～28％，制成大孔隙沥青混合料基体；
(2)橡胶粉水泥砂浆的制备：按橡胶粉水泥砂浆各物料的配比，将水泥、细砂、轮胎橡胶粉、淀粉醚、偶联剂、铝酸钙膨胀剂、聚羧酸高性能缓凝减水剂、水经浆式搅拌机搅拌，制成橡胶粉水泥砂浆备用；
(3)半柔性复合路面结构的制备：待大孔隙沥青混合料基体温度达到35℃以下时，将制备好的橡胶粉水泥砂浆洒在大孔隙沥青混合料基体表面，让橡胶粉水泥砂浆自流入大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙内，之后使用橡胶刮板将大孔隙沥青混合料基体表面多余的橡胶粉水泥砂浆刮除至大孔隙沥青混合料基体表面出现露石结构，最后对灌浆后的大孔隙沥青混合料基体进行养护，3天后即可开放交通。
本发明具有以下有益效果：本发明以大孔隙沥青混合料为基体，结合水泥混凝土路面特点，将橡胶粉水泥砂浆灌入大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙内，从而形成的半柔性抗腐性能复合路面结构，其不仅可以克服目前我国沥青类路面水稳定性差、高温车辙严重、早期破损多、耐久性差等不足，而且也可以克服水泥混凝土路面行车舒适性差、接缝多、养护维修困难等缺点，兼具有水泥混凝土路面的刚性和沥青混凝土路面的柔性，能够充分发挥刚、柔性路面结构各自优点，克服刚、柔性路面结构各自不足，是一种路用性能较好、性价比较高新型路面结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明半柔性复合路面结构及其制备方法作进一步说明。
一、本发明的应用
实施例1
本发明半柔性复合路面结构包括以下各组分：大孔隙沥青混合料基体70％、橡胶粉水泥砂浆30％；
所述大孔隙沥青混合料基体由粗集料、细集料、活性矿粉和沥青混合搅拌而成，其中粗集料和细集料为辉绿岩或石灰岩，混合料空隙率为22％；沥青为SBS(I-D)改性沥青，油石比为3.2％；所述活性矿粉为锰渣矿粉，是以高炉水淬猛铁矿渣为原料，在乙醇胺助磨剂下经过20rain粉磨后形成的矿粉，锰渣矿粉中主要成分为SiO和CaO，具有火山灰活性，掺量为3％；所述粗集料的粒径为5～16mm，细集料的粒径为0～5mm，活性矿粉的粒径为0～0.15mm；所述粗集料、细集料和活性矿粉的合成配合比对应于筛孔尺寸分别为：16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm，通过率依次为：100％、90％～100％、50％～65％、8％～15％、5％～12％、4％～10％、3％～8％、2％～6％、1％～5％、0％～4％。
所述橡胶粉水泥砂浆包括如下各组分及组分的重量百分比：水泥36％、细砂26％、轮胎橡胶粉3％、保水剂0.2％、粘结剂0.2％、膨胀剂2％、减水剂0.16％、水26％。其中，所述水泥为P.O42.5水泥；所述细砂为细度模数0.7-1.3的河砂或机制砂；所述轮胎橡胶粉选用粒径为40目，其纤维含量不小于3％；所述保水剂为工业型淀粉醚；所述粘结剂为硅烷偶联剂；所述膨胀剂为铝酸钙膨胀剂；所述减水剂为聚羧酸高性能缓凝减水剂。
上述半柔性复合路面结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：集料级配的确定：对粗集料、细集料和活性矿粉进行筛分，得下表1集料配合比的合成级配；
筛孔尺寸/mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率/％ 100 91.9 56.5 9.9 7.0 6.4 5.5 4.9 4.5 3.9
步骤2：大孔隙沥青混合料基体的制备：按表1集料的合成级配，将粗集料、细集料、掺量为3％的活性矿粉，以及按3.2％的油石比加入SBS(I-D)改性沥青混合搅拌而成大孔隙沥青混合料，将大孔隙沥青混合料进行摊铺、摊铺成7cm厚、压实，控制大孔隙沥青混合料空隙率在22％，制成大孔隙沥青混合料基体；
步骤3：橡胶粉水泥砂浆的制备：橡胶粉水泥砂浆的各原材料按上述配比后，经浆式搅拌机搅拌制成橡胶粉水泥砂浆备用；
步骤4：半柔性复合路面结构的制备：待大孔隙沥青混合料基体温度达到35℃以下时，将制备好的橡胶粉水泥砂浆洒在大孔隙沥青混合料基体表面，让橡胶粉水泥砂浆自流入大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙内，之后使用橡胶刮板将大孔隙沥青混合料基体表面多余的橡胶粉水泥砂浆刮除至大孔隙沥青混合料基体表面出现露石结构，最后对灌浆后的大孔隙沥青混合料基体进行养护，3天后即可开放交通。
实施例2
本发明半柔性复合路面结构包括以下各组分：大孔隙沥青混合料基体75％、橡胶粉水泥砂浆25％；
所述大孔隙沥青混合料基体由粗集料、细集料、活性矿粉和沥青混合搅拌而成，其中粗集料和细集料为辉绿岩或石灰岩，混合料空隙率为25％；沥青为SBS(I-D)改性沥青，油石比为2.8％；所述活性矿粉为锰渣矿粉，是以高炉水淬猛铁矿渣为原料，在乙醇胺助磨剂下经过20rain粉磨后形成的矿粉，锰渣矿粉中主要成分为SiO和CaO，具有火山灰活性，掺量为2.5％；所述粗集料的粒径为5～16mm，细集料的粒径为0～5mm，活性矿粉的粒径为0～0.15mm；所述粗集料、细集料和活性矿粉的合成配合比对应于筛孔尺寸分别为：16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm，通过率依次为：100％、90％～100％、50％～65％、8％～15％、5％～12％、4％～10％、3％～8％、2％～6％、1％～5％、0％～4％。
所述橡胶粉水泥砂浆包括如下各组分及组分的重量百分比：水泥38％、细砂28％、轮胎橡胶粉4％、保水剂0.3％、粘结剂0.2％、膨胀剂3％、减水剂0.19％、水28％。其中，所述水泥为P.O42.5水泥；所述细砂为细度模数0.7-1.3的河砂或机制砂；所述轮胎橡胶粉选用粒径为20目，其纤维含量不小于3％；所述保水剂为工业型淀粉醚；所述粘结剂为硅烷偶联剂；所述膨胀剂为铝酸钙膨胀剂；所述减水剂为聚羧酸高性能缓凝减水剂。
上述半柔性复合路面结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：集料级配的确定：对粗集料、细集料和活性矿粉进行筛分，得下表2集料配合比的合成级配；
筛孔尺寸/mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率/％ 100 91.9 56.5 9.9 6.9 6.2 5.1 4.5 4.0 3.4
步骤2：大孔隙沥青混合料基体的制备：按表2集料的合成级配，将粗集料、细集料、掺量为2.5％的活性矿粉，以及按2.8％的油石比加入SBS(I-D)改性沥青混合搅拌而成大孔隙沥青混合料，将大孔隙沥青混合料进行摊铺、摊铺成6cm厚、压实，控制大孔隙沥青混合料空隙率在25％，制成大孔隙沥青混合料基体；
步骤3：橡胶粉水泥砂浆的制备：橡胶粉水泥砂浆的各原材料按上述配比后，经浆式搅拌机搅拌制成橡胶粉水泥砂浆备用；
步骤4：半柔性复合路面结构的制备：待大孔隙沥青混合料基体温度达到35℃以下时，将制备好的橡胶粉水泥砂浆洒在大孔隙沥青混合料基体表面，让橡胶粉水泥砂浆自流入大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙内，之后使用橡胶刮板将大孔隙沥青混合料基体表面多余的橡胶粉水泥砂浆刮除至大孔隙沥青混合料基体表面出现露石结构，最后对灌浆后的大孔隙沥青混合料基体进行养护，3天后即可开放交通。
实施例3
本发明半柔性复合路面结构包括以下各组分：大孔隙沥青混合料基体80％、橡胶粉水泥砂浆20％；
所述大孔隙沥青混合料基体由粗集料、细集料、活性矿粉和沥青混合搅拌而成，其中粗集料和细集料为辉绿岩或石灰岩，混合料空隙率为28％；沥青为SBS(I-D)改性沥青，油石比为2.4％；所述活性矿粉为锰渣矿粉，是以高炉水淬猛铁矿渣为原料，在乙醇胺助磨剂下经过20rain粉磨后形成的矿粉，锰渣矿粉中主要成分为SiO和CaO，具有火山灰活性，掺量为2.0％；所述粗集料的粒径为5～16mm，细集料的粒径为0～5mm，活性矿粉的粒径为0～0.15mm；所述粗集料、细集料和活性矿粉的合成配合比对应于筛孔尺寸分别为：16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm，通过率依次为：100％、90％～100％、50％～65％、8％～15％、5％～12％、4％～10％、3％～8％、2％～6％、1％～5％、0％～4％。
所述橡胶粉水泥砂浆包括如下各组分及组分的重量百分比：水泥40％、细砂30％、轮胎橡胶粉5％、保水剂0.4％、粘结剂0.3％、膨胀剂5％、减水剂0.20％、水30％。其中，所述水泥为P.O42.5水泥；所述细砂为细度模数0.7-1.3的河砂或机制砂；所述轮胎橡胶粉选用粒径为70目，其纤维含量不小于3％；所述保水剂为工业型淀粉醚；所述粘结剂为硅烷偶联剂；所述膨胀剂为铝酸钙膨胀剂；所述减水剂为聚羧酸高性能缓凝减水剂。
上述半柔性复合路面结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：集料级配的确定：对粗集料、细集料和活性矿粉进行筛分，并将粗集料、细集料按照比例混合，得下表3集料配合比的合成级配；
筛孔尺寸/mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率/％ 100 91.9 56.5 9.9 6.8 6.0 4.8 4.0 3.6 3.0
步骤2：大孔隙沥青混合料基体的制备：按表3集料的合成级配，将粗集料、细集料、掺量为2.0％的活性矿粉，以及按2.4％的油石比加入SBS(I-D)改性沥青混合搅拌而成大孔隙沥青混合料，将大孔隙沥青混合料进行摊铺、摊铺成8cm厚、压实，控制大孔隙沥青混合料空隙率在28％，制成大孔隙沥青混合料基体；
步骤3：橡胶粉水泥砂浆的制备：橡胶粉水泥砂浆的各原材料按上述配比后，经浆式搅拌机搅拌制成橡胶粉水泥砂浆备用；
步骤4：半柔性复合路面结构的制备：待大孔隙沥青混合料基体温度达到35℃以下时，将制备好的橡胶粉水泥砂浆洒在大孔隙沥青混合料基体表面，让橡胶粉水泥砂浆自流入大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙内，之后使用橡胶刮板将大孔隙沥青混合料基体表面多余的橡胶粉水泥砂浆刮除至大孔隙沥青混合料基体表面出现露石结构，最后对灌浆后的大孔隙沥青混合料基体进行养护，3天后即可开放交通。
二、本发明的各项性能测试
按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011及相关试验方法对实施例的半柔性复合路面机构进行检测，试验结果见下表4-6：
表4大孔隙沥青混合料基体马歇尔试验结果
表5橡胶粉水泥砂浆试件强度测试结果
表6半柔性复合路面试件各项性能测试结果

Claims (8)

1.一种半柔性复合路面结构，其特征在于：所述半柔性复合路面结构包括如下各组分及组分的重量百分比：大孔隙沥青混合料基体70～80％、橡胶粉水泥砂浆20～30％。
2.根据权利要求1所述的半柔性复合路面结构，其特征在于：所述大孔隙沥青混合料基体由粗集料、细集料、活性矿粉和沥青混合搅拌而成，其中粗集料和细集料为辉绿岩或石灰岩，沥青为SBS(I-D)改性沥青。
3.根据权利要求2所述的半柔性复合路面结构，其特征在于：所述大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙率为22％～28％，油石比为2.4％～3.2％。
4.根据权利要求2所述的半柔性复合路面结构，其特征在于：所述活性矿粉为锰渣矿粉，是以高炉水淬猛铁矿渣为原料，在乙醇胺助磨剂下经过20rain粉磨后形成的矿粉，锰渣矿粉中主要成分为SiO和CaO，具有火山灰活性，掺量为2％～3％。
5.根据权利要求2所述的半柔性复合路面结构，其特征在于：所述粗集料的粒径为5～16mm，细集料的粒径为0～5mm，活性矿粉的粒径为0～0.15mm；所述粗集料、细集料和活性矿粉的合成配合比对应于筛孔尺寸分别为：16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm，通过率依次为：100％、90％～100％、50％～65％、8％～15％、5％～12％、4％～10％、3％～8％、2％～6％、1％～5％、0％～4％。
6.根据权利要求1或2所述的半柔性复合路面结构，其特征在于：所述橡胶粉水泥砂浆包括如下各组分及组分的重量百分比：水泥36～40％、细砂26～30％、轮胎橡胶粉3～5％、保水剂0.2～0.4％、粘结剂0.2～0.3％、膨胀剂2～5％、减水剂0.16～0.21％、水25～30％。
7.根据权利要求5所述的半柔性复合路面结构，其特征在于：所述水泥为P.O42.5水泥；所述细砂为细度模数0.7-1.3的河砂或机制砂；所述轮胎橡胶粉选用粒径为20～70目，其纤维含量不小于3％；所述保水剂为工业型淀粉醚；所述粘结剂为硅烷偶联剂；所述膨胀剂为铝酸钙膨胀剂；所述减水剂为聚羧酸高性能缓凝减水剂。
8.根据权利要求1～7任一项所述的半柔性复合路面结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)大孔隙沥青混合料基体的制备：按上述的级配范围对粗集料、细集料和活性矿粉进行筛分，合成级配，将粗集料、细集料、掺量为2％～3％的活性矿粉，以及按2.4％～3.2％的油石比加入SBS(I-D)改性沥青混合搅拌而成大孔隙沥青混合料，将大孔隙沥混合料进行摊铺、摊铺成6～9cm厚、压实，控制大孔隙沥青混合料空隙率在22％～28％，制成大孔隙沥青混合料基体；
(2)橡胶粉水泥砂浆的制备：按橡胶粉水泥砂浆各物料的配比，将水泥、细砂、轮胎橡胶粉、淀粉醚、偶联剂、铝酸钙膨胀剂、聚羧酸高性能缓凝减水剂、水经浆式搅拌机搅拌，制成橡胶粉水泥砂浆备用；
(3)半柔性复合路面结构的制备：待大孔隙沥青混合料基体温度达到35℃以下时，将制备好的橡胶粉水泥砂浆洒在大孔隙沥青混合料基体表面，让橡胶粉水泥砂浆自流入大孔隙沥青混合料基体的混合料空隙内，之后使用橡胶刮板将大孔隙沥青混合料基体表面多余的橡胶粉水泥砂浆刮除至大孔隙沥青混合料基体表面出现露石结构，最后对灌浆后的大孔隙沥青混合料基体进行养护，3天后即可开放交通。
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