CN105860442B - 一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，由以下重量份的原料混合均匀而成：成膜物60～80份，陶粒20～40份，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和丁腈橡胶粉按质量比1∶(0.2～0.3)∶(0.15～0.25)混合均匀而成。本发明提出的沥青路面浇注式高热阻抗车辙材料以环氧树脂、固化剂为胶结材料，利用其高流动特性渗入沥青路面面层空隙结构，裹附在沥青表层，形成整体胶结结构。以橡胶、陶粒为降温原料，利用橡胶和陶粒优良的热反射及高热阻特性，大幅降低沥青路面热辐射，减少沥青路面与大气热交换，显著降低沥青路面温度，增强沥青路面的抗车辙性能。
Description
技术领域
本发明属于道路材料技术领域，具体涉及一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料。
背景技术
近年来，我国高速公路建设得到迅速发展，90％以上的高等级路面采用沥青路面，然而，我国许多高速公路沥青路面在建成运营后，早期损害现象比较严重，主要表现为车辙、裂缝、松散、泛油、沉陷等，这些早期病害的出现，大大缩短了路面的使用年限，致使许多高速公路提前进入大修或改造期，造成了大量的经济损失。车辙是沥青路面存在的重要病害，已有研究发现，高温是车辙产生的最直接的诱因，高温使沥青的流变性能从粘弹性向塑性转化，劲度模量大幅下降，其抗变形能力急剧降低，在车辆荷载的作用下便出现严重的车辙。
沥青作为一种吸热材料，对阳光热量吸收率达到0.85～0.95，沥青路面对太阳光的高吸收率是导致沥青路面出现温度过高的主要原因。由于我国大部分地区，夏季的最高气温能达到35℃～40℃以上，在太阳光持续照射下，大量热量被沥青路面吸收并在沥青路面层中得到累积，沥青路面的温度可达到63℃～68℃，使沥青路面产生车辙。目前，在解决沥青路面的车辙问题时，主要采取提高沥青混合料高温稳定性的技术措施，即通过对沥青改性提高沥青的高温性能，或采用骨架嵌挤型集料级配等来提高沥青混合料的抗车辙能力。工程实践证明这些技术的应用并不能从根本上解决车辙问题。近年来，国内外研究者开始开展沥青路面光热效应机理及其自主控制技术的研究，提出了“主动”的应对思路和措施，从沥青路面的光热转换原理及热传导理论入手，主动探寻并采取相应的技术措施，实现对沥青路面温度的自主控制，减弱热能在沥青混合料重点积累，降低路面的温度，从而在根本上解决路面的车辙问题。
针对高温引发的沥青路面车辙问题，开发出一种沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，从“被动”方式转化成“主动”方式来解决车辙危害，是一种十分有效可行的方法，已经成为道路发展的趋势，但这一技术目前还尚未成熟，有许多问题亟待解决，面临的最重要难题是路表降温材料的选择。近年来，已有学者对沥青路面降温材料展开了研究，通过在路表面涂布一种降温材料，减少路面的吸热量，从而降低路面温度。目前开发的路面降温材料虽能收获一定功效，但也存在许多问题，比如所采用材料往往成本较高，材料模量较大加速沥青路面损坏，会增大工程投入材料配方中化学原料较多，且较多为有毒材料，易对周围环境造成污染配方工艺复杂，造成施工不便使用耐久性差，影响沥青路面使用性能，减缓沥青路面使用寿命重复利用率低。
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，提供一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料。该材料添加有陶粒和丁腈橡胶，合理利用了陶粒和丁腈橡胶粉的优良特性，不仅阻热降温功效显著，且显著提高了降温材料的韧性，成本较低，工艺简单，施工方便，节能环保。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合均匀而成：成膜物60～80份，陶粒20～40份，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和丁腈橡胶粉按质量比1∶(0.2～0.3)∶(0.15～0.25)混合均匀而成。
上述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合均匀而成：成膜物70份，陶粒30份。
上述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和丁腈橡胶粉按质量比1∶0.25∶0.2混合均匀而成。
上述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述陶粒为中空结构。
上述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述陶粒的孔隙率为25％～35％。
上述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚F型环氧树脂。
上述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述固化剂为脂环胺类固化剂。
上述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述脂环胺类固化剂的型号为T-31。
所述重量份可为克、千克、两、斤、吨等重量计量单位。
本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法为：称取成膜物中各原料，并称取陶粒，然后将称取的成膜物的各原料混合后搅拌均匀，再加入陶粒搅拌均匀，即得沥青路面浇注式热阻抗车辙材料。
本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法为清扫沥青路面，选择撒铺浇注方式将沥青路面浇注式热阻抗车辙材料撒铺浇注至清扫后的沥青路面上，撒铺浇注剂量为1.5L/m2～3.0L/m2，一次制备的沥青路面浇注式热阻抗车辙材料应在1h内完成喷洒，对撒铺浇注沥青路面热阻抗车辙材料后的沥青路面进行初期养护后即可开放交通。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)、本发明的沥青路面浇注式热阻抗车辙材料以陶粒、橡胶粉为主要原料，合理、协同地利用了陶粒和橡胶粉的优良特性，这种材料不同于以往研究的降温材料，该材料采用的陶粒和橡胶粉不仅降温功效显著，且成本较低、工艺简单、施工方便，其最突出优点是是降温材料具有高韧性、环保功能。
(2)、本发明提出的沥青路面浇注式高热阻抗车辙材料以环氧树脂、固化剂为胶结材料，利用其高流动特性渗入沥青路面面层空隙结构，裹附在沥青表层，形成整体胶结结构。以橡胶、陶粒为降温原料，利用橡胶和陶粒优良的热反射及高热阻特性，大幅降低沥青路面热辐射，减少沥青路面与大气热交换，显著降低沥青路面温度，增强沥青路面的抗车辙性能。
(3)、本发明将丁腈橡胶粉应用于道路工程中在国内外尚属首次，目前国内外还未见相关报道。
(4)、本发明通过大孔隙中空陶粒的高效阻热性能、丁腈橡胶粉的超强增韧效果和阻热性能，降低了阻热涂层的模量，使其能更好的在沥青路面发挥热阻抗车辙功能，不仅可减少行车荷载破坏，延长路面使用寿命，还可有效降低路面温度，对减轻城市“热岛效应”有显著作用。其次，陶粒采购方便，利用潜力非常大。
(5)、本发明所配制的成膜物也可以作为耐久性抗滑磨耗层的粘结材料，其具有良好的阻热、增韧性能，可以应用于沥青路面超薄抗滑磨耗层的粘结剂。该磨耗层模量低，能和沥青路面较好的同步工作，提高了沥青路面的耐久性。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物68kg和陶粒28kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.25∶0.20的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为30％。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法为：称取成膜物中各原料，并称取陶粒，然后将称取的成膜物的各原料混合后搅拌均匀，再加入陶粒搅拌均匀，即得本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法为清扫沥青路面，选择撒铺浇注方式将沥青路面浇注式热阻抗车辙材料撒铺浇注至清扫后的沥青路面上，撒铺浇注剂量为1.5L/m2～3.0L/m2，一次制备的沥青路面浇注式热阻抗车辙材料应在1h内完成喷洒，对撒铺浇注沥青路面热阻抗车辙材料后的沥青路面进行初期养护后即可开放交通。
实施例2
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物60kg和陶粒20kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.20∶0.15的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为25％。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法与实施例1相同。本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物64kg和陶粒24kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.30∶0.25的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为35％。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法与实施例1相同。本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物66kg和陶粒26kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.25∶0.15的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为35％。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法与实施例1相同。本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物70kg和陶粒30kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.20∶0.22的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为28％。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法与实施例1相同。本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物70kg和陶粒30kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.25∶0.15的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为30％。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法与实施例1相同。本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物60kg和陶粒20kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.25∶0.15的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为32％。
本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的制备方法与实施例1相同。本实施例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物70kg和陶粒30kg混合均匀而成，所述成膜物由环氧树脂、固化剂按1∶0.25的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，所述陶粒为中空结构，且其孔隙率为30％。
本对比例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料不加橡胶粉，其他制备方法与实施例1相同。本对比例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，由成膜物70kg混合均匀而成，不加陶粒，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和橡胶粉按1∶0.25∶0.15的质量比混合均匀而成，其中环氧树脂为双酚F型环氧树脂，固化剂为脂环胺类固化剂T-31，橡胶粉为丁腈橡胶粉。
本对比例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料不加陶粒，其他制备方法与实施例1相同。本对比例沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的施工方法与实施例1相同。
对本发明的沥青路面浇注式热阻抗车辙材料的性能进行了检测，将实施例1至7和对比例1、2的路面降温材料分别撒铺浇注于普通沥青混合料车辙板表面，然后对撒铺浇注后的车辙板表面进行抗滑性能测试、防水性能测试、路表温度测试和界面粘接强度测试试验，具体试验方法如下：
一、路面抗滑性能
路面的抗滑性能采用构造深度来评价，试验在成型好的车辙板上进行。采用基质沥青韩国SK-70，采用集料级配AC-16，成型十组车辙板，每组三块，并在车辙板表面喷洒路面降温材料。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中第TO731-2000条规定对喷洒路面降温材料后的车辙板进行表面构造深度试验。规范要求参考《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)。试验结果见表1：
表1路面抗滑性能试验结果
从表1可以看出，构造深度的试验结果满足规范要求，表明撒铺浇注本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料后路面的抗滑性能较好，满足施工要求；若不加陶粒，撒铺浇注本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料后路面可满足规范抗滑性能要求。
二、路面防水性能
采用基质沥青韩国SK-70，采用集料级配AC-16，成型车辙板，在车辙板表面撒铺浇注沥青路面浇注式热阻抗车辙材料。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中第TO730-2000条规定对喷洒路面降温材料后的车辙板进行渗水试验。规范要求参考《公路沥青路面设计规范》(JTG F40-2004)。试验结果见表2：
表2路面渗水性能试验结果
从表2可以看出，撒铺浇注本发明路面降温材料后的车辙板的渗水系数满足规范要求，表明撒铺浇注本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料后路表面不渗水，防水性能较好，满足施工要求。
三、路表温度试验
制备普通AC-16沥青混合料车辙板，分成八组，每组三块，对其中一组作为对照组不撒铺浇注沥青路面浇注式热阻抗车辙材料，其余七组分别撒铺浇注实施例1至实施例7的路面降温材料。将八组车辙板在室外放置三天后，同时对车辙板表面温度与大气温度进行测试，试验结果见表3：
表3车辙板表面温度与大气温度
从表3可以看出，撒铺浇注本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料后的车辙板表面温度明显低于未撒铺浇注降温材料的基质沥青车辙板的表面温度，表明在路面撒铺浇注本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料可显著降低沥青路面表面温度，有效阻止路面高温车辙等病害形成，从而可减轻城市的热岛效应。从对比例1、2可以看出，橡胶粉和陶粒都有降温性能，但陶粒起到主要降温作用。
四、界面粘接强度测试
采用基质沥青韩国SK-70，采用集料级配AC-16，成型车辙板，在车辙板表面撒铺浇注沥青路面浇注式热阻抗车辙材料。采用自制拉拔仪对各车辙板进行拉拔测试，通过观察拉裂面出现位置，初步判断沥青路面浇注式热阻抗车辙材料与沥青路面的界面粘接强度。试验结果见表4：
表4界面粘接强度测试
| 车辙板 | 拉裂面出现位置 |
| 实施例1 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 实施例2 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 实施例3 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 实施例4 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 实施例5 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 实施例6 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 实施例7 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 对比例1 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
| 对比例2 | 车辙板沥青混合料拉裂 |
从表4可以看出，撒铺浇注本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料后的车辙板在界面粘接强度测试时，拉裂面均出现在车辙板，均因拉拔强度达到沥青混合料粘接强度的极限值而拉裂，在二者粘接界面处并未出现拉裂面，表明本发明沥青路面浇注式热阻抗车辙材料与沥青路面粘接效果良好。
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。
Claims (6)
1.一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合均匀而成：成膜物60～80份，陶粒20～40份，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和丁腈橡胶粉按质量比1∶(0.2～0.3)∶(0.15～0.25)混合均匀而成；所述陶粒为中空结构，所述陶粒的孔隙率为25％～35％。
2.根据权利要求1所述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合均匀而成：成膜物70份，陶粒30份。
3.根据权利要求1或2所述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述成膜物由环氧树脂、固化剂和丁腈橡胶粉按质量比1∶0.25∶0.2混合均匀而成。
4.根据权利要求1或2所述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚F型环氧树脂。
5.根据权利要求1或2所述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述固化剂为脂环胺类固化剂。
6.根据权利要求5所述的一种沥青路面浇注式阻热抗车辙材料，其特征在于，所述脂环胺类固化剂的型号为T-31。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180706 Termination date: 20190620 |