CN107915858B - 一种沥青微孔膜成型剂，及一种高抗剪互穿型半柔性路面材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了沥青微孔膜成型剂及使用其的一种高抗剪互穿型半柔性路面材料。所述沥青微孔膜成型剂组成包括低沸点的有机溶剂30~60份，易挥发有机物20~50份，沥青10~30份。所述沥青微孔膜成型剂可显著提高半柔性路面的抗剪能力，极大地减小了开裂、松散病害产生的概率。解决了水泥胶浆与沥青膜连接松散问题，使路面能保持优异的使用性能，极大地减小了半柔性路面开裂的风险。

Description

一种沥青微孔膜成型剂，及一种高抗剪互穿型半柔性路面 材料

技术领域

本发明涉及沥青及交通工程领域，特别是一种沥青微孔膜成型剂，及使用其的高抗剪互穿型半柔性路面材料。

背景技术

半柔性路面这种新型的复合型路面材料，有传统水泥混凝土路面的刚性，并兼具沥青混凝土路面的柔性。利用特别设计的水泥砂浆填充多孔沥青混合料的空隙，待其凝结硬化后形成刚柔并济的路面结构。

半柔性路面材料可视为一种三维空间的双重网络结构材料，以沥青胶浆的凝胶结构、水泥浆体的晶体及胶凝体两者共同组合在一起，形成典型的双重网络结构系，因此同时具有刚性和柔性路面材料的特征。

大量的研究和工程实践表明，半柔性路面结构具有比沥青混合料更好的抗疲劳性能和更高的抗压、抗剪强度，具有高承载能力，能够有效解决沥青路面的车辙、水损害问题。其刚柔并济，且成本低廉、施工简便。因此，推广应用半柔性抗车辙路面技术，对于解决城市道路车辙现象，提高路面使用性能和延长路面使用寿命，减少路面建设投资，减少道路维修带来的交通压力等方面具有重要意义。

但是，由于灌注水泥胶浆渗透性不佳、大空隙基体沥青混合料沥青界面与水泥胶浆相容性不好，导致水泥与沥青界面连接松散，在车载等外力作用下，易发生剪切破坏，从而导致路面开裂、龟裂等诸多病害，成为制约半柔性路面大范围推广应用的一道障碍。

专利201210529673.7发明了一种半柔性重载路面铺装结构，将6～12cm的骨架密实型水泥—乳化沥青混凝土作为半柔性基层。此发明侧重表述路面铺装结构形式，对半柔性基层的材料并未做详细规定。

专利201310169974.8发明了一种冷拌型半柔性复合路面材料，将碎石或碎石混合料、自制干粉水泥砂浆、乳化沥青、矿粉和水在常温下拌和，节能环保。此发明侧重表述用乳化沥青等制备在常温下拌和的沥青混合料母体材料，未涉及到对水泥砂浆与沥青材料的结合情况。

专利201610700164.4公开了一种PVA改性半柔性沥青路面材料制作方法。PVA改性水泥基灌浆材料包括普通硅酸盐水泥、水、膨胀剂、PVA改性剂。将PVA改性水泥基灌浆材料灌注于母体沥青混合料中，养护28天，可解决了传统半柔性沥青路面材料低温性能不良的问题。其缺陷在于PVA改性剂溶液需静置12小时且在高温条件下保湿30分钟，增加了生产工序，养护时间较长。而PVA的加入没有从根本上解决水泥基灌浆料与沥青的连接问题。

专利201611167125.9公开了一种半柔性路面材料及其制备方法、半柔性路面，半柔性路面材料即水泥灌浆料添加有乳化沥青、粉煤灰、聚丙烯纤维、矿粉、减水剂、膨胀剂、界面改性剂，这些相互复配协同，能使水泥灌浆料易干缩，改善水泥沥青混凝土界面粘结性能差，从而提高抗裂性。其缺陷在于通过添加界面改性剂的方法增强水泥与沥青混凝土界面粘结性，其界面改性剂含量为0.03～0.06，且分散于水泥灌浆料中，并不集中于界面，且改善的前提是水泥与沥青有较好的接触，但在实际材料中水泥与沥青界面的接触往往是松散的，仅由较少的界面改性剂难以起到粘结的效果。

发明内容

针对现有半柔性路面大空隙基体沥青混合料沥青界面与水泥胶浆相容性不好，导致水泥与沥青界面连接松散，在车载等外力作用下，易发生剪切破坏，从而导致路面剪切开裂等技术缺陷的问题，本发明提供了沥青微孔膜成型剂及使用其的一种高抗剪互穿型半柔性路面材料，可显著提高半柔性路面的抗剪能力，极大地减小了开裂、松散病害产生的概率。

所述处理方法为，直接喷洒与所述沥青混合料母体的表面。

所述沥青微孔膜成型剂，其组成包括下述组分，以重量份数计：

低沸点有机物 30～60份，

易挥发物质 20～50份，

沥青 20～30份，

所述低沸点有机物是指能够溶解沥青并且在60～80℃温度下能够挥发的溶剂，

所述易挥发物质，为协助低沸点有机物挥发，其选自二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷、二氯乙烯、乙醇、乙醚中的任意一种或任意两种以上以比例混合。

所述沥青包括重交沥青、改性沥青和/或普通基质沥青，或与母体沥青混合料中沥青类型一致。

所述低沸点有机物为戊烷、四氢呋喃、三氟代乙酸、三氯乙烷、四氯化碳、乙酸乙酯、二硫化碳中的任意一种或任意两种以上任意比例。

所述沥青微孔膜成型剂的制备方法，按比例将低沸点有机溶剂、易挥发物质、沥青在常温下以200～500r/min的速度搅拌10～20min至混合均匀，得到沥青微孔膜成型剂。

本发明提供一种沥青微孔膜成型剂，用于处理沥青混合料母体；其能够使沥青混合料的沥青界面与水泥胶浆的界面形成具有咬合结构的互穿型连接，提升半柔性路面结构的抗剪能力；极大地减小了开裂、松散病害产生的概率。

本发明提供一种使用前述沥青微孔膜改性剂的一种高抗剪互穿型半柔性路面材料的制备方法，包括如下步骤：

1)铺筑大空隙沥青混合料母体，空隙率为23～28％。

2)将沥青微孔膜成型剂喷洒在大空隙沥青混合料母体中，喷洒量为0.3～0.5g/cm³，保证沥青混合料母体全部浸润。

3)灌注水泥基浆料，2～3小时后固化成型。

本发明中仅在普通灌注式半柔性路面铺筑中加入喷洒沥青微孔膜成型剂工序，极大地增加了半柔性路面结构的抗剪能力。

本发明中形成高抗剪互穿型半柔性路面的原理在于喷洒的沥青微孔膜成型剂附着在沥青混合料母体的连通空隙沥青膜表面，沥青微孔膜成型剂为有机溶剂且含有少量沥青，保证其与沥青有较好的粘附性。其中的低沸点有机物起到溶解沥青的作用，同时与易挥发物质迅速完成挥发过程，在挥发过程中沥青膜表面温度迅速降低，空气中的水冷凝附着在沥青膜表面，冷凝水蒸发后留下凹槽。灌入水泥基灌浆料进入沥青凹槽中，固化后与母体沥青混合料形成互穿型结构，增加了两者的接触面积，沥青与水泥浆料良好的咬合赋予半柔性结构较好的抗剪能力。

或者说所述的高抗剪互穿型半柔性路面材料可在沥青混合料的连通空隙沥青壁形成均匀分布的微孔状结构，在注入半柔的水泥胶浆后，水泥胶浆与沥青膜间形成一种互穿型咬合结构，具有较大的抗剪能力，增加了沥青与水泥界面的接触面积，解决了水泥胶浆与沥青膜连接松散问题，使路面能保持优异的使用性能，极大地减小了半柔性路面开裂的风险。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但本发明不限定在这些例子中。以下实施例中的百分数均为重量百分比。

半柔性材料性能测试按照《JTG E-20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》和《半柔性路面应用技术指南》实施。

实施例1

一种高抗剪互穿型半柔性路面材料制备方法如下：

配制沥青微孔膜成型剂，其组分为36％戊烷、45％乙醇、19％重交70#基质沥青，在常温下以100r/min的搅拌速度约10min至混合均匀。沥青混合料母体为OGFC-13型，空隙率为26％。水泥基灌浆料为苏博特公司生产的JGM-301半柔性路面专用灌浆料。用旋转压实仪成型沥青混合料母体试件，成型后试件尺寸为直径150mm，高175mm。用花洒将沥青微孔膜成型剂喷于试件上，喷洒量为940g。静置30min后，灌入JGM-301半柔性路面专用灌浆料，固化成型后按规范要求取芯成型试件，得到尺寸为直径100mm，高150mm的试件，测试抗剪强度。

对比实施例1

上述实施例中不喷洒沥青微孔膜成型剂，其他同时实施例1。

实施例2

一种高抗剪互穿型半柔性路面材料制备方法如下：

配制沥青微孔膜成型剂，其组分为57％四氯呋喃、22％乙醚、21％普通90^#基质沥青，在常温下以100r/min的搅拌速度约10min至混合均匀。沥青混合料母体为OGFC-16型，空隙率为25％。水泥基灌浆料为苏博特公司生产的JGM-301半柔性路面专用灌浆料。用旋转压实仪成型沥青混合料母体试件，成型后试件尺寸为直径150mm，高174mm。用花洒将沥青微孔膜成型剂喷于试件上，喷洒量为1056g。静置30min后，灌入JGM-301半柔性路面专用灌浆料，固化成型后按规范要求取芯成型试件，得到尺寸为直径100mm，高150mm的试件，测试抗剪强度。

对比实施例2

上述实施例中不喷洒沥青微孔膜成型剂，其他同时实施例2。

实施例3

一种高抗剪互穿型半柔性路面材料制备方法如下：

配制沥青微孔膜成型剂，其组分为38％乙酸乙酯、48％二氯甲烷、14％SBS改性沥青，在常温下以100r/min的搅拌速度约10min至混合均匀。沥青混合料母体为OGFC-20型，空隙率为28％。水泥基灌浆料为苏博特公司生产的JGM-301半柔性路面专用灌浆料。用旋转压实仪成型沥青混合料母体试件，成型后试件尺寸为直径150mm，高175mm。用花洒将沥青微孔膜成型剂喷于试件上，喷洒量为982g。静置30min后，灌入JGM-301半柔性路面专用灌浆料，固化成型后按规范要求取芯成型试件，得到尺寸为直径100mm，高150mm的试件，测试抗剪强度。

对比实施例3

上述实施例中不喷洒沥青微孔膜成型剂，其他同时实施例3。

实施例4

一种高抗剪互穿型半柔性路面材料制备方法如下：

配制沥青微孔膜成型剂，其组分为60％三氯乙烷、24％二氯乙烯、16％高粘改性沥青，在常温下以100r/min的搅拌速度约10min至混合均匀。沥青混合料母体为SFAC-13型，空隙率为25％。水泥基灌浆料为苏博特公司生产的JGM-301半柔性路面专用灌浆料。用旋转压实仪成型沥青混合料母体试件，成型后试件尺寸为直径150mm，高178mm。用花洒将沥青微孔膜成型剂喷于试件上，喷洒量为1107g。静置30min后，灌入JGM-301半柔性路面专用灌浆料，固化成型后按规范要求取芯成型试件，得到尺寸为直径100mm，高150mm的试件，测试抗剪强度。

对比实施例4

上述实施例中不喷洒沥青微孔膜成型剂，其他同时实施例4。

实施例5

一种高抗剪互穿型半柔性路面材料制备方法如下：

配制沥青微孔膜成型剂，其组分为46％二硫化碳、27％三氯甲烷、27％高粘改性沥青，在常温下以100r/min的搅拌速度约10min至混合均匀。沥青混合料母体为SFAC-16型，空隙率为28％。水泥基灌浆料为苏博特公司生产的JGM-301半柔性路面专用灌浆料。用旋转压实仪成型沥青混合料母体试件，成型后试件尺寸为直径150mm，高176mm。用花洒将沥青微孔膜成型剂喷于试件上，喷洒量为1066g。静置30min后，灌入JGM-301半柔性路面专用灌浆料，固化成型后按规范要求取芯成型试件，得到尺寸为直径100mm，高150mm的试件，测试抗剪强度。

对比实施例5

上述实施例中不喷洒沥青微孔膜成型剂，其他同时实施例5。

实施例6

一种高抗剪互穿型半柔性路面材料制备方法如下：

配制沥青微孔膜成型剂，其组分为37％乙酸乙酯、33％乙醇、30％普通70^#基质沥青，在常温下以100r/min的搅拌速度约10min至混合均匀。沥青混合料母体为SFAC-20型，空隙率为28％。水泥基灌浆料为苏博特公司生产的JGM-301半柔性路面专用灌浆料。用旋转压实仪成型沥青混合料母体试件，成型后试件尺寸为直径150mm，高175mm。用花洒将沥青微孔膜成型剂喷于试件上，喷洒量为976g。静置30min后，灌入JGM-301半柔性路面专用灌浆料，固化成型后按规范要求取芯成型试件，得到尺寸为直径100mm，高150mm的试件，测试抗剪强度。

对比实施例6

上述实施例中不喷洒沥青微孔膜成型剂，其他同时实施例6。

将上述改性沥青胶体及改性沥青混合料按照规范《公路工程沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0718-2011进行实验表征。结果见表1。

表1不同实施例半柔性试件的抗剪强度

由表1可知，经沥青微孔膜成型剂处理后，半柔性试件的抗剪性能得到提升，比未加前增加45％～78％。

从上述实施例及对比例实验结果可以看出，本发明中的沥青微孔成膜剂可以有效地增加半柔性路面材料的抗剪强度，从而极大地减少其开裂的风险。是一种优异的高抗剪互穿型半柔性路面材料。

Claims (2)

1.一种高抗剪互穿型半柔性路面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）铺筑大空隙沥青混合料母体，空隙率为23~28%；

2）将沥青微孔膜成型剂喷洒在大空隙沥青混合料母体中，喷洒量为0.3~0.5g/cm³，保证沥青混合料母体全部浸润；

3）灌注水泥基浆料，2~3小时后固化成型；

所述沥青微孔膜成型剂，其组成包括下述组分，以重量份数计：

低沸点有机物 30~60份，

易挥发物质 20~50份，

沥青 20~30份，

所述易挥发物质，选自二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷、二氯乙烯、乙醇、乙醚中的任意一种或任意两种以上混合；

所述沥青包括重交沥青、改性沥青和/或普通基质沥青，或与母体沥青混合料中沥青类型一致；

所述低沸点有机物为戊烷、四氢呋喃、三氟代乙酸、四氯化碳、乙酸乙酯中的任意一种或任意两种以上混合。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，将低沸点有机溶剂、易挥发物质、沥青在常温下以200~500r/min的速度搅拌10~20min至混合均匀，得到沥青微孔膜成型剂。