CN105541182A - 一种超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料及其制备方法 - Google Patents

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韦武举
凌晨
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Abstract

本发明公开了一种超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料及其制备方法，该超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料采用如下重量份的原料制备而成：双酚A型环氧树脂2~10份，沥青6.5~8.5份，矿料90~110份，填料0.5~1.5份，水0.1~1份，纤维0.01~0.2份。所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的制备方法，包括如下步骤：（1）首先制备树脂沥青，方法是先将沥青加热到120~150℃，加入到双酚A型环氧树脂中的混合物甲中，搅拌10~20min，然后将其与混合物乙混合搅拌，制得树脂沥青；（2）加入所述重量份的矿料、填料、水和纤维，冷拌合沥青混合料。该混合料制备的超粘纤维树脂沥青磨耗层与传统的预防性路面养护微表处技术相比，具有明显的优势。

Description

一种超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及公路养护领域，涉及一种超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料及其制备方法。
背景技术
随着我国道路交通的高速发展，高速公路已逐渐步入养护高峰期，每年高速公路及地方公路养护工程数量将十分巨大。相比于大、中修等矫正性养护方式，预防性养护技术作为一种有效的路面养护方式，能够有效减少养护成本，延缓路面破损速度，延长道路使用寿命。
目前，常用的预防性养护措施既包括雾封层、稀浆封层、微表处等冷拌冷铺养护技术，也有超薄磨耗层(Novachip)、薄层罩面等热拌薄层养护技术。其中，热拌薄层养护技术虽然能够一定程度上的恢复路面使用性能，但因其施工过程复杂，价格昂贵，且不具备环保优势，因此在养护资金有限的条件下，特别是在干线公路、二级公路等低等级公路养护中难以大规模的应用。而以微表处为代表的冷拌冷铺类预防性养护技术在高速公路、干线公路中都得到大面积应用。该类技术具有有施工快速、交通干扰小的优点，且价格适中，节能环保，因此在我国公路养护市场得以迅速推广。
然而，目前我国在应用微表处过程中发现两大制约因素，严重影响了该技术的推广：一方面，微表处技术在工艺上忽视了混合料与原路面的粘附性，由于技术上的缺陷以及施工单位施工质量的不规范性，严重影响了微表处的耐久性，一些路段甚至在开放交通后几个月内就发生剥落、松散等病害；另一方面，在微表处的工程实践中发现行车中“车内噪声”与热拌热铺沥青路面相比明显增大，比普通路面的噪声高出3～4分贝，严重影响了行车舒适性。
因此，随着我国公路养护工程量逐年增大，在绿色环保的理念下，有必要开发出一种具有高性价比、环保低污染，且耐久性优异的新型养护技术。而超粘纤维树脂沥青磨耗层技术，是在微表处技术基础之上发展起来一种新型冷拌冷铺类养护技术，具有如下技术特点：
高耐磨性：超粘磨耗冷拌骨料与掺入的纤维及树脂沥青结合料形成的交错网状结构中，压实成型后超粘磨耗冷拌骨料被结合料网状结构紧紧粘结，裹缚，缠绕，形成了一个复合的力学嵌锁体系，类似微观领域中的分子结构物理模型，纤维、树脂沥青和骨料紧密相连。有效地限制了骨料的滑移，脱落。因此，采用超粘纤维树脂沥青磨耗层施工，能极大地提高路面的耐磨性，有效地延长了道路的使用寿命。
高粘附性：由于使用树脂沥青，同时与掺有纤维的拌和料进行粘结。并且树脂沥青向下流入旧有路面的裂缝中，向上反流到超粘磨耗冷拌骨料的缝隙中，形成一个带有立体网络结构沥青结合料粘结层，大大提高了新铺磨耗层与旧路面层的粘结性，防止新铺磨耗层的脱落。
高防水性：结合超粘纤维树脂沥青磨耗层形成的机理，结构中起到加筋和桥接作用的纤维，纤维比表面积大，对沥青结合料中起到极强的吸附作用，它能非常容易地吸附沥青中的油分，增加其粘度和粘附力，能明显阻止沥青的流动，在原有路面上形成一层致密的保护膜，该封层明显地具有更高的防水性能。对沥青起到高温稳定，增韧阻裂的作用，从而避免了路面高温泛油造成的路面破坏。更好的保护了道路路基因水渗透的早期破坏，稳定了道路寿命。
高度应力吸收和应力扩散，超强的抗裂能力：具有网络缠绕独特结构的超粘磨耗层，由于纤维本身高抗拉伸强度和高弹性模量值的特性，有效地提高了磨耗层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度。利用超粘磨耗层进行应力吸收中间层施工。铺设于旧沥青面层与新沥青面层或新建路基和新建沥青面层之间的超粘磨耗层粘结层，兼具极高的张力与弹力，加之独特的结构，对外界的应力具有极其有效的吸收和扩散功能，是一种很好的应力吸收中间层(SAMI)。一方面它能够吸收摊铺层中的应力或车辆荷载产生的局部集中应力，重新扩散和分布。通过超粘磨耗层大面积的扩散减少了覆层所承受的张力并有效的抑制了裂缝的产生，另一方面它能够吸收和扩散旧沥青路面原有裂缝或路基的反射应力，消除旧沥青路面裂缝尖端产生的应力集中，能够有效地抑制反射裂缝出现，有效阻止了因车载负荷过重造成的路面破坏，极大地提高了道路的使用寿命。
高稳定性：具有独特的网络结构和综合力学性能超粘纤维树脂沥青磨耗层用作沥青路面耐磨层或养护施工，北方寒冬季节里，超粘磨耗层因为高弹性模量值，延伸力强，其抗拉强度远远大于温度变化带来的收缩拉应力或拉应变，降低了面层的低温脆裂性，能够有效的抑制了沥青道路常规裂缝—低温收缩裂缝的产生，避免了面层最大的“敌人”—水的破坏。
施工快捷性：加快养护施工速度、缩短开放交通时间也是衡量道路养护工艺先进性的体现。超粘磨耗层设备，是在一台设备上同时完成纤维切割掺入，超粘磨耗冷拌混合料拌和，混合料摊铺的所有过程，即刻完成超粘磨耗层施工。这种连续施工工艺极大地缩短了沥青道路养护的时间，缩短了开放交通的时间。超粘磨耗层耐磨层施工后，30分钟即可开放交通。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料及其制备方法。
上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，采用如下重量份的原料制成：双酚A型环氧树脂2～10份，沥青6.5～8.5份，矿料90～110份，填料0.5～1.5份，水0.1～1份，纤维0.01～0.2份。
优选地，所述双酚A型环氧树脂包括混合物甲和混合物乙，混合物甲和混合物乙的重量份之比为(2～6)：1；所述混合物甲按重量份包括双酚A型环氧树脂(E-51)30～70份，增溶剂2～10份，环氧活性稀释剂1～10份；所述混合物乙按重量份包括203改性胺固化剂90～100份，DMP-30固化促进剂1～2份，KH-550有机硅氧烷偶联剂1～2份；其中，所述增溶剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或两种的混合物，所述环氧活性稀释剂为501活性稀释剂。
优选地，所述沥青为70号道路石油沥青。
优选地，所述矿料的集料为碎石，岩性为碱性，包括0～5mm和5～10mm两种规格的集料，二者的重量比为(70～75):(25～30)。
更优选地，所述碎石为玄武岩碎石，0～5mm和5～10mm两种规格集料的重量比为72:28。
优选地，所述填料为水泥或消石灰的一种。
更优选地，所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
优选地，所述纤维为无捻粗纱型玻璃纤维或水镁石纤维。
上述超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先制备树脂沥青，方法是先将沥青加热到120～150℃，加入到双酚A型环氧树脂中的混合物甲中，搅拌10～20min，然后将其与混合物乙混合搅拌，制得树脂沥青；(2)加入所述重量份的矿料、填料、水和纤维，冷拌合沥青混合料。整个拌合过程均由混合料搅拌锅设备完成。
本发明的有益效果：
本发明中树脂沥青由于含有双酚A型环氧树脂成分，使其具有超强的粘结能力，并且具备良好的高温抗流动性；道路石油沥青在该体系中主要是起到增韧作用；增溶剂能够使沥青和树脂之间更好的相溶；固化剂促进剂可以调节冷拌沥青混合料的可拌合时间以及开放交通时间；超粘冷拌料混合料中添加了玻璃纤维，提高了混合料的抗剪切强度和抗疲劳性能。除在配制树脂沥青时对沥青加热，其它加工及其施工工艺均无需加热，可实现冷拌冷铺，实现了绿色环保施工。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1：超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的制备
配方组成：超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料按照重量数包括如下组分，双酚A型环氧树脂3千克，70号道路石油沥青7千克，矿料100千克，普通硅酸盐42.5水泥1千克，水0.65千克，无捻粗纱玻璃纤维0.05千克。双酚A型环氧树脂包括混合物甲和混合物乙，混合物甲共2.4kg，混合物乙共0.6kg；混合物甲按重量份包括双酚A型环氧树脂E-5150份，十二烷基苯磺酸钠6份，环氧活性稀释剂5份；混合物乙按重量份包括203改性胺固化剂95份，DMP-30固化促进剂1.5份，KH-550有机硅氧烷偶联剂1.5份。矿料的集料为玄武岩碎石，包括0～5mm和5～10mm两种规格的集料，二者的重量比为72:28。环氧活性稀释剂为501活性稀释剂。
制备方法：(1)首先制备树脂沥青，方法是先将沥青加热到135℃，加入到环氧树脂中的混合物甲中，搅拌15min，然后将其与混合物乙混合搅拌，制得树脂沥青；(2)加入所述重量份的矿料、填料、水和纤维，冷拌合沥青混合料。整个拌合过程均由混合料搅拌锅完成。
实施例2：超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的制备
配方组成：超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料按照重量数包括如下组分，双酚A型环氧树脂2千克，70号道路石油沥青6.5千克，矿料90千克，普通硅酸盐42.5水泥0.5千克，水0.1千克，无捻粗纱玻璃纤维0.01千克。双酚A型环氧树脂包括混合物甲和混合物乙，混合物甲共1.33kg，混合物乙共0.67kg；混合物甲按重量份包括双酚A型环氧树脂E-5130份，十二烷基苯磺酸钠2份，环氧活性稀释剂1份；混合物乙按重量份包括203改性胺固化剂90份，DMP-30固化促进剂1份，KH-550有机硅氧烷偶联剂1份。矿料的集料为玄武岩碎石，包括0～5mm和5～10mm两种规格的集料，二者的重量比为70:30。环氧活性稀释剂为501活性稀释剂。
制备方法：(1)首先制备树脂沥青，方法是先将沥青加热到120℃，加入到环氧树脂中的混合物甲中，搅拌10min，然后将其与混合物乙混合搅拌，制得树脂沥青；(2)加入所述重量份的矿料、填料、水和纤维，冷拌合沥青混合料。整个拌合过程均由混合料搅拌锅完成。
实施例3：超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的制备
配方组成：超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料按照重量数包括如下组分，双酚A型环氧树脂10千克，70号道路石油沥青8.5千克，矿料110千克，消石灰1.5千克，水1千克，水镁石纤维0.2千克。双酚A型环氧树脂包括混合物甲和混合物乙，混合物甲共8.57kg，混合物乙共1.43kg；混合物甲按重量份包括双酚A型环氧树脂E-5170份，十二烷基硫酸钠10份，环氧活性稀释剂10份；混合物乙按重量份包括203改性胺固化剂100份，DMP-30固化促进剂2份，KH-550有机硅氧烷偶联剂2份。矿料的集料为玄武岩碎石，包括0～5mm和5～10mm两种规格的集料，二者的重量比为75:25。环氧活性稀释剂为501活性稀释剂。
制备方法：(1)首先制备树脂沥青，方法是先将沥青加热到150℃，加入到环氧树脂中的混合物甲中，搅拌20min，然后将其与混合物乙混合搅拌，制得树脂沥青；(2)加入所述重量份的矿料、填料、水和纤维，冷拌合沥青混合料。整个拌合过程由混合料搅拌锅完成。
实施例4：效果实施例
下表1为实施例1～3中超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的路用性能验证。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTGE20-2011)》和《微表处和稀浆封层技术指南》的要求分别进行了拌合试验、粘聚力试验、负荷轮粘砂试验、1h湿轮磨耗试验、6d湿轮磨耗试验以及轮辙变形试验宽度变化率试验，试验结果见表1。
表1超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料性能
从表1中可以看出，本发明超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料路用性能均满足技术要求，同时本发明创新性采取环氧树脂沥青技术将其应用到超粘磨耗层材料中，一定程度上延长了超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的可拌合时间，便捷了施工条件。相较与实施例2和3，实施例1表现出较为优异的性能。可拌合时间为225min，60min粘聚力为3.2N.m，6d湿轮磨耗损失为268(g/m2)，轮辙变形试验宽度变化率为0.8％，不仅使超粘纤维树脂沥青磨耗层的施工条件有一定程度的改善，同时使沥青混凝土路面具备较好的抗水性能和抗永久变形性能，与传统的预防性路面养护微表处技术相比，具有明显的优势。
本发明超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料除在配制树脂沥青时对沥青加热，其它加工及其施工工艺均无需加热，可实现冷拌冷铺，减少能耗与CO2的排放，实现了绿色环保施工。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (9)

1.一种超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于，采用如下重量份的原料制备而成：双酚A型环氧树脂2~10份，沥青6.5~8.5份，矿料90~110份，填料0.5~1.5份，水0.1~1份，纤维0.01~0.2份。
2.根据权利要求1所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂包括混合物甲和混合物乙，混合物甲和混合物乙的重量份之比为（2~6）：1；所述混合物甲按重量份包括双酚A型环氧树脂E-5130~70份，增溶剂2~10份，环氧活性稀释剂1~10份；所述混合物乙按重量份包括203改性胺固化剂90~100份，DMP-30固化促进剂1~2份，KH-550有机硅氧烷偶联剂1~2份；其中，所述增溶剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或两种的混合物，所述环氧活性稀释剂为501活性稀释剂。
3.根据权利要求1所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于：所述沥青为70号道路石油沥青。
4.根据权利要求1所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于：所述矿料的集料为碎石，岩性为碱性，包括0~5mm和5~10mm两种规格的集料，二者的重量比为（70~75）:（25~30）。
5.根据权利要求4所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于：所述碎石为玄武岩碎石，0~5mm和5~10mm两种规格集料的重量比为72:28。
6.根据权利要求1所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于：所述填料为水泥或消石灰的一种。
7.根据权利要求6所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
8.根据权利要求1所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料，其特征在于：所述纤维为无捻粗纱型玻璃纤维或水镁石纤维。
9.权利要求1~8任一所述的超粘纤维树脂沥青磨耗层混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）首先制备树脂沥青，方法是先将沥青加热到120~150℃，加入到双酚A型环氧树脂中的混合物甲中，搅拌10~20min，然后将其与混合物乙混合搅拌，制得树脂沥青；（2）加入所述重量份的矿料、填料、水和纤维，冷拌合沥青混合料。
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