CN108086082A - 一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工工艺，包括如下步骤：一、水泥乳化沥青砂浆贯入式主体结构的形成；二、形成的主体结构路面的打毛处理；三、铺设粘结剂层；四、铺设防滑耐磨层；五、涂装防覆冰层；六、加热固化；七、开放交通/初期养护。本发明本发明的主体结构中，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面具有强大的抗压强度和抗剪强度，路面的承载能力和高温稳定性大幅度提高，同时，路面表层的耐磨防覆冰结构进一步优化了本发明路面的表面性能，加强了其耐磨和防覆冰性能。

Description

一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工工艺

技术领域

本发明涉及发明涉及道路施工和养护技术领域，尤其是一种水泥乳化沥青砂浆半刚性路面的施工工艺。

背景技术

以水泥(第二结合料)－沥青(第一结合料)复合材料作为结合料的路面兼具了刚性路面和柔性路面的优点，表现出半刚半柔性的力学特征，它通常被称为半柔性路面，也叫半刚性路面，目前主要通过两种施工方法实现：第一种方法：在沥青混合料基质中掺加刚性材料水泥砂浆或灌筑水泥乳浆，以提高路面的抗车辙能力，同时具有抗滑耐久性和低温抗裂性。从施工工艺上来讲，这种方法又分为拌和法和贯入法。贯入法，是以具有特殊级配的碎石压实后沥青混合料骨架材料为基质，贯入含外掺剂的水泥乳浆材料填充骨架空隙，经过养生即成半柔性路面，这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：沥青混合料拌和站，水泥混凝土拌和站，大量大型运输车辆，大型混合料摊铺机，大型压路机等。该方法在水泥混凝土拌和物基质中掺加乳化沥青或高分子聚合物材料等柔性材料，从而达到降低水泥混凝土材料的模量，提高路面的抗裂性能，同时也改善行车的舒适性。水泥混凝土拌和物基质中掺加柔性材料半柔性路面，这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：大型水泥混凝土拌和站、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机、大型压路机等。

水泥沥青砂浆是一种利用水泥吸水后水化加速乳化沥青破乳，由水泥水化物和沥青裹砂形成的立体网络。它以乳化沥青和水泥这两种性质差异很大的材料作为结合料，其刚度和强度比普通沥青混凝土高，但是比水泥混凝土低。其特点在于刚柔并济，以柔性为主，兼具刚性。申请号为2015101786730的中国专利公开了一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面的施工方法。所述的半柔性路面的施工方法为首先把粗集料碎石摊铺在下承层上，整平稳压后把拌和好的水泥乳化沥青砂浆贯入粗集料碎石间隙中，经过养生、碾压成型等即为半柔性路面。该发明施工工艺简易化，配套施工机械设备实现了小型化、简单化、少量化，但是工艺相对比较粗放。

同时，由于气候的原因，我国大部分公路难免面临冬夏温差大，夏季暴晒、冬季表面结冰的情况，同时由于风雨侵蚀，碾压摩擦的损耗，因而在保证道路主体构架性能优异的情况下，同时需要保证路面的性能优势，才能更好的满足交通运输的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工工艺，达到了提供一种安全性高、耐磨防滑、防覆冰的半刚性路面的目的。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工工艺，包括如下步骤：

一、水泥乳化沥青砂浆贯入式主体结构的形成；

二、形成的主体结构路面的打毛处理；

三、铺设粘结剂层：将粘结剂涂覆到打毛处理后路面上，形成粘结剂层；

四、铺设防滑耐磨层：在粘结材料干燥固化之前，将防滑耐磨材料敷撒在粘结剂层上，干燥2-3小时后，进行下一步操作；

五、涂装防覆冰层：将防覆冰涂料搅拌均匀后，滚涂到防滑耐磨层上；

六、加热固化：待防覆冰涂料层干燥1.0-1.5小时后，采用路面烘干机对其进行加热固化，即完成对路面的施工处理；

七、开放交通/初期养护。

完成对路面的施工处理后可以开放交通，开放交通后还要适当进行一段时间的交通管制，车辆要缓慢匀速顺直通行，不急起步和急刹车。

所述主体结构的形成包括如下步骤：先将路面成型，把粗集料级配碎石摊铺在下承层上，整平稳压后把拌和好的水泥乳化沥青砂浆贯入粗集料级配碎石间隙中，经过养生、碾压成型得半柔性路面。

具体地，其施工工艺包括施工准备和施工：

一)施工准备：

a、封闭交通；b、下承层检验；c、测量放线；d、配合比设计；步骤d又分为如下程序：

(1)配置优化的粗集料，细集料

集料的物理力学性质按JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范中沥青混合料的要求进行控制，级配按照密实型沥青路面结构要求选择，并确定集料中各种材料的配合比；≤2.16mm的石料、石屑、矿粉等集料称为细集料，＞4.95mm的矿石集料称为粗集料；级配选择后去掉2.16mm-4.95mm的石料，用相邻档次的集料等质量代换，形成断级配，其目的是加大碎石间隙，便于水泥乳化沥青砂浆贯入；

(2)配置优化结合料

第二结合料选用快凝型水泥，其质量符合JTGF40－2004公路沥青路面施工技术规范的规定；水泥与集料的质量百分比即水泥集料比一般为3％-6％，水泥集料比确定后计算水泥用量；水泥采用内掺法，即用等质量的水泥代替细集料中的矿粉，水泥作为细集料的一部分使用；第一结合料选用慢裂慢凝型SBR改性乳化沥青，其质量符合JTGF40－2004公路沥青路面施工技术规范的规定；取乳化沥青的蒸发残留物，采用T0709－2011沥青混合料马歇尔稳定度试验确定乳化沥青蒸发残留物与集料的质量百分比即油石比，根据油石比和乳化沥青中蒸发残留物的含量计算出乳化沥青用量；

(3)配置水泥乳化沥青砂浆

取乳化沥青、含水泥的细集料以及不同掺量的水，采用T0751－1993乳化沥青稀浆封层混合料稠度试验的方法，稠度值控制在3cm-5cm之间，确定外加用水量；

是否需要使用外加剂、需要使用哪些外加剂以及其用量，如缓凝剂、减水剂或其它添加剂，通过试验确定；水泥乳化沥青砂浆的破乳时间控制在至少15分钟；根据上述试验确定水泥乳化沥青砂浆配合比即含水泥的细集料∶乳化沥青∶外加水∶外加剂；施工中含水泥的细集料应保持基本干燥，则水泥乳化沥青砂浆的试验配合比可视为施工配合比，它是标定稀浆混合料拌和摊铺机的依据；

4)材料配合

施工前材料的配合是根据配合比设计把材料混合在一起，一是≤2.16mm的石料、矿粉、石屑集料与水泥配合，混合后应尽快使用；二是＞4.95mm的矿石集料配合；三是各种外加剂的配合；

5)检查调试施工机械设备

检查机械设备的完好性；根据材料的设计用量或配合比，调试标定各种材料控制系统；

6)试验路段

做试验路段的主要目的有：确定粗集料碎石撒布的厚度，即确定松铺系数；确定水泥乳化沥青砂浆的单位面积用量，便于大面积施工时控制；验证设计的符合性和合理性等；

(二)施工

1)撒布粗集料碎石：把碎石撒布车开到施工现场，根据放样和松铺厚度撒布粗集料碎石；

2)整平、稳压粗集料碎石：粗集料碎石撒布后，人工辅助整平，要求达到的效果是：碎石分布均匀，上面整体平整；粗集料碎石整平后，用轻型双钢轮压路机静压1-2遍，使碎石稳定；

3)拌和、摊铺

把稀浆混合料拌和摊铺机开到施工现场，在经过稳压的粗集料碎石上拌和摊铺，把水泥乳化沥青砂浆贯入到粗集料碎石的间隙中；

4)振动滚压

用带振动装置的滚杠，开启振动，进行滚压；振动的目的是帮助水泥乳化沥青砂浆渗透；滚压可以使水泥乳化沥青砂浆分布均匀；

5)刮浆

振动滚压结束后，用硬橡皮条把表面多余的水泥乳化沥青砂浆刮掉；刮浆情况影响路面构造深度；

6)碾压

刮浆后即进行碾压，碾压的目的一是为了压下粗集料碎石突出的棱角，提高行车的舒适度；二是为了使粗集料碎石骨架密实；三是在拌和、摊铺和贯入水泥乳化沥青砂浆的过程中，会造成粗集料碎石表面不平整，通过碾压可以使碎石表面恢复平整；当水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面被用作上面层时，用轻型双钢轮压路机碾压1-2遍，有利于压下碎石突出的棱角，提高行车的舒适度；当水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面不被用作上面层时，用轻型胶轮压路机碾压1-2遍，突出的棱角有利于层间联结；

7)养生

养生是指碾压结束到具备开放交通条件的过程，施工中，养生阶段时间的长短大多靠经验判断，一般是几个小时到几天，养生时间宜尽量长。

进一步地，所述的施工准备(一)中步骤4)为：

4)配合比设计

(1)配置优化的粗集料、细集料

选取AC-20型沥青混凝土级配，做6cm半柔性路面，设计以100kg集料为例，在100kg集料中：＞4.95mm的石料60kg，按10mm-20mm碎石∶4.95mm-9.8mm碎石＝40∶20的比例配成、2.16mm-4.95mm的石料10kg、≤2.16mm的材料30kg，按砂∶石屑∶矿粉：珍珠岩＝10∶10∶10：0.1的比例配成，这时级配符合规范要求；用10kg4.75mm-9.5mm的石料等质量代替2.16mm-4.95mm的石料，则100kg集料中，粗集料70kg、细集料30kg，那么，粗集料的配合比变为：10mm-20mm碎石∶4.95mm-9.7mm碎石＝40∶30，细集料的配合比不变；

(2)配置优化的结合料

第二结合料选用快凝型水泥，水泥集料比定为3％，则水泥用量为100kg×3％＝3kg；采取内掺法用水泥等质量代替矿粉，则细集料配合比变为：砂∶石屑∶矿粉∶珍珠岩：水泥＝10∶10∶0.1：7∶3；第一结合料选用慢裂慢凝型SBR改性乳化沥青，用乳化沥青蒸发残留物和含水泥的集料做马歇尔试验，油石比为5.4％时符合要求，那么，蒸发残留物用量为：100kg×5.4％＝5.4kg，选用蒸发残留物含量为60％的改性乳化沥青，则改性乳化沥青用量为：5.4kg÷60％＝9kg；

(3)配置水泥乳化沥青砂浆

用含水泥的细集料、改性乳化沥青、水和减水剂做稠度试验，外加水为细集料的0.1％、减水剂为水泥的3％时符合相关要求，那么，外加水用量为：30kg×10％＝3kg；减水剂用量为：3kg×3％＝0.09kg；那么，水泥乳化沥青砂浆的配合比为：改性乳化沥青∶含水泥的细集料∶外加水∶减水剂＝9∶30∶3∶0.09。

进一步地，所述粘结剂为如下重量份原料组成的混合物，聚丙烯酸树脂300-500份丙烯酸乙烯酯150-200份、高粘度抗车辙颗粒100-150份、碳酸氢钠35-50份、、乳化剂30-45，引发剂4-9份，甲苯二异氰酸酯3-7份、二甲基亚砜10-20份、黄糊精10-15份，次氯酸钠1-3份、双氧水1-3份和水100-200份；所述乳化剂为蓖麻油环氧乙烷加成物及其衍生物，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。

进一步地，所述高粘度抗车辙颗粒的组成为纳米钨颗粒30-50份、纳米锆颗粒30-50份、白炭黑20-30份、接枝淀粉10-15份，硅藻土复合材料10-15份、活性火山灰10-15份、聚苯硫醚8-10份和羧酸甘油酯8-10份；所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间；其制备方法为将所述重量份的纳米钨颗粒、纳米锆颗粒、白炭黑、接枝淀粉，改性硅藻土、活性火山灰和聚苯硫醚在球磨机中充分研磨1-2小时，加入羧酸甘油酯搅拌成型即可；

所述硅藻土复合材料的制备方法为：1)称取纯化过的硅藻土15.16g，称取Na₂CO₃133.32g，4,4'-二氟二苯甲酮219.28g，对苯二酚110.12g(1mol)，二苯砜803.52g，称取的反应物理论合成聚醚醚酮的质量为288g(1mol)(复合材料中硅藻土的含量为5wt％)；2)将称取的硅藻土和二苯砜加入到3000m L三口烧瓶中，通氮气30min除去装置中的氧气后，使用加热套加热，待二苯砜全部融化后开启搅拌，加入称取的Na₂CO₃和4,4'-二氟二苯甲酮，在130℃以下加入称取的对苯二酚，最后加入约200mL二甲苯，反应全程需氮气保护和机械搅拌；3)升温至176-180℃，带水约2h，放掉带出的水和二甲苯，将温度升至220℃，250℃，280～290℃各反应约1h，如有结块严重现象，则需立即升温，最后控制温度在310～320℃，根据观察到的体系粘度反应1～3h，将聚合物在铁盘中出料，使用万能粉碎机粉碎，用丙酮和蒸馏水各洗涤5次，将洗涤后的粉料放在120℃烘箱中恒温8h，即得到硅藻土复合材料。

进一步地，所述防滑耐磨层的组成为聚氨基酯橡胶100-200份、丁基橡胶50-60份、聚酯改性丙烯酸树脂20-35份、甘蔗秸秆10-15份和异丁酸烷基酯3-7份。进一步地，涂装防覆冰层的组成为，硅氟树脂100-200份、碳纳米管100-150份、钛白粉80-100份，木质纤维素50-60份和海藻酸钠10-20份、单苯甲酸间苯二酚酯3-5份和乙醇60-100份。

本发明的有益效果是：

本发明的主体结构中，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的强度主要是由骨料之间的摩擦力和水泥乳化沥青的凝聚力及粘聚力形成的。1)骨料之间的摩擦力，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面施工工艺使路面形成了“石－石”结构，骨料之间的摩擦力达到最大值，路面获得了强大的抗压强度和抗剪强度，路面的承载能力和高温稳定性大幅度提高。在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中，“石－石”结构的形成，降低了其它材料(即水泥乳化沥青砂浆混合料)在承重和传递荷载方面的作用，水泥乳化沥青砂浆混合料的主要作用是填充、粘连接和稳定碎石骨架，其对路面的贡献应该在抗低温开裂、抗疲劳、抗老化、抗水损害、防渗水等方面。因此，对于水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面，也许并不需要使用过多的水泥，防止路面刚度过大。2)水泥乳化沥青的凝聚力及粘聚力水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中，凝聚力及粘聚力的形成和提高主要体现在以下三个方面：一是：一部分水泥与混合料中的水分发生水化反应，形成纤维型空间网状水泥石，空间网状纤维型水泥石与沥青既相互独立又相互交错地交织在一起，形成空间立体网格结构填充于骨料空隙间，它能够较少路面结构中自由沥青的存在，提高路面的高温稳定性。二是：水泥胶体与破乳后的沥青相结合,形成一种空间网络的结构附着于集料表面,并且与骨料紧密的粘结和凝结在一起，增加了胶结料－骨料界面硬度，进而提高了强度和高温稳定性。三是：另一部分水泥在混合料中起到活性矿粉的作用，其与沥青分子发生化学吸附，在水泥分子周围形成一层结构力学薄膜，使沥青以更薄的结构沥青形式存在，大大提高了沥青与骨料之间的黏附性。所有这些都将使路面结构中几乎不存在自由沥青，而结构沥青膜大量存在。因此，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面结构保证了路面具有足够的强度，有效防止了高温下沥青软化时混合料产生过大的变形或者位移。

同时，路面表层的耐磨防覆冰结构进一步优化了本发明路面的表面性能，加强了其耐磨和防覆冰性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工工艺，包括如下步骤：

一、水泥乳化沥青砂浆贯入式主体结构的形成；

二、形成的主体结构路面的打毛处理；

三、铺设粘结剂层：将粘结剂涂覆到打毛处理后路面上，形成粘结剂层；

四、铺设防滑耐磨层：在粘结材料干燥固化之前，将防滑耐磨材料敷撒在粘结剂层上，干燥2-3小时后，进行下一步操作；

五、涂装防覆冰层：将防覆冰涂料搅拌均匀后，滚涂到防滑耐磨层上；

六、加热固化：待防覆冰涂料层干燥1.0-1.5小时后，采用路面烘干机对其进行加热固化，即完成对路面的施工处理；

七、开放交通/初期养护。

所述主体结构的形成包括如下步骤：先将路面成型，把粗集料级配碎石摊铺在下承层上，整平稳压后把拌和好的水泥乳化沥青砂浆贯入粗集料级配碎石间隙中，经过养生、碾压成型得半柔性路面。

具体地，其施工工艺包括施工准备和施工：

一)施工准备：

a、封闭交通；b、下承层检验；c、测量放线；d、配合比设计；步骤d又分为如下程序：

(1)配置优化的粗集料，细集料

集料的物理力学性质按JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范中沥青混合料的要求进行控制，级配按照密实型沥青路面结构要求选择，并确定集料中各种材料的配合比；≤2.16mm的石料、石屑、矿粉等集料称为细集料，＞4.95mm的矿石集料称为粗集料；级配选择后去掉2.16mm-4.95mm的石料，用相邻档次的集料等质量代换，形成断级配，其目的是加大碎石间隙，便于水泥乳化沥青砂浆贯入；

(2)配置优化结合料

第二结合料选用快凝型水泥，其质量符合JTGF40－2004公路沥青路面施工技术规范的规定；水泥与集料的质量百分比即水泥集料比一般为3％-6％，水泥集料比确定后计算水泥用量；水泥采用内掺法，即用等质量的水泥代替细集料中的矿粉，水泥作为细集料的一部分使用；第一结合料选用慢裂慢凝型SBR改性乳化沥青，其质量符合JTGF40－2004公路沥青路面施工技术规范的规定；取乳化沥青的蒸发残留物，采用T0709－2011沥青混合料马歇尔稳定度试验确定乳化沥青蒸发残留物与集料的质量百分比即油石比，根据油石比和乳化沥青中蒸发残留物的含量计算出乳化沥青用量；

(3)配置水泥乳化沥青砂浆

取乳化沥青、含水泥的细集料以及不同掺量的水，采用T0751－1993乳化沥青稀浆封层混合料稠度试验的方法，稠度值控制在3cm-5cm之间，确定外加用水量；

是否需要使用外加剂、需要使用哪些外加剂以及其用量，如缓凝剂、减水剂或其它添加剂，通过试验确定；水泥乳化沥青砂浆的破乳时间控制在至少15分钟；根据上述试验确定水泥乳化沥青砂浆配合比即含水泥的细集料∶乳化沥青∶外加水∶外加剂；施工中含水泥的细集料应保持基本干燥，则水泥乳化沥青砂浆的试验配合比可视为施工配合比，它是标定稀浆混合料拌和摊铺机的依据；

4)材料配合

施工前材料的配合是根据配合比设计把材料混合在一起，一是≤2.16mm的石料、矿粉、石屑集料与水泥配合，混合后应尽快使用；二是＞4.95mm的矿石集料配合；三是各种外加剂的配合；

5)检查调试施工机械设备

检查机械设备的完好性；根据材料的设计用量或配合比，调试标定各种材料控制系统；

6)试验路段

做试验路段的主要目的有：确定粗集料碎石撒布的厚度，即确定松铺系数；确定水泥乳化沥青砂浆的单位面积用量，便于大面积施工时控制；验证设计的符合性和合理性等；

(二)施工

1)撒布粗集料碎石：把碎石撒布车开到施工现场，根据放样和松铺厚度撒布粗集料碎石；

2)整平、稳压粗集料碎石：粗集料碎石撒布后，人工辅助整平，要求达到的效果是：碎石分布均匀，上面整体平整；粗集料碎石整平后，用轻型双钢轮压路机静压1-2遍，使碎石稳定；

3)拌和、摊铺

把稀浆混合料拌和摊铺机开到施工现场，在经过稳压的粗集料碎石上拌和摊铺，把水泥乳化沥青砂浆贯入到粗集料碎石的间隙中；

4)振动滚压

用带振动装置的滚杠，开启振动，进行滚压；振动的目的是帮助水泥乳化沥青砂浆渗透；滚压可以使水泥乳化沥青砂浆分布均匀；

5)刮浆

振动滚压结束后，用硬橡皮条把表面多余的水泥乳化沥青砂浆刮掉；刮浆情况影响路面构造深度；

6)碾压

刮浆后即进行碾压，碾压的目的一是为了压下粗集料碎石突出的棱角，提高行车的舒适度；二是为了使粗集料碎石骨架密实；三是在拌和、摊铺和贯入水泥乳化沥青砂浆的过程中，会造成粗集料碎石表面不平整，通过碾压可以使碎石表面恢复平整；当水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面被用作上面层时，用轻型双钢轮压路机碾压1-2遍，有利于压下碎石突出的棱角，提高行车的舒适度；当水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面不被用作上面层时，用轻型胶轮压路机碾压1-2遍，突出的棱角有利于层间联结；

7)养生

养生是指碾压结束到具备开放交通条件的过程，施工中，养生阶段时间的长短大多靠经验判断，一般是几个小时到几天，养生时间宜尽量长。

所述的施工准备(一)中步骤4)为：

4)配合比设计

(1)配置优化的粗集料、细集料

选取AC-20型沥青混凝土级配，做6cm半柔性路面，设计以100kg集料为例，在100kg集料中：＞4.95mm的石料60kg，按10mm-20mm碎石∶4.95mm-9.8mm碎石＝40∶20的比例配成、2.16mm-4.95mm的石料10kg、≤2.16mm的材料30kg，按砂∶石屑∶矿粉：珍珠岩＝10∶10∶10：0.1的比例配成，这时级配符合规范要求；用10kg4.75mm-9.5mm的石料等质量代替2.16mm-4.95mm的石料，则100kg集料中，粗集料70kg、细集料30kg，那么，粗集料的配合比变为：10mm-20mm碎石∶4.95mm-9.7mm碎石＝40∶30，细集料的配合比不变；

(2)配置优化的结合料

第二结合料选用快凝型水泥，水泥集料比定为3％，则水泥用量为100kg×3％＝3kg；采取内掺法用水泥等质量代替矿粉，则细集料配合比变为：砂∶石屑∶矿粉∶珍珠岩：水泥＝10∶10∶0.1：7∶3；第一结合料选用慢裂慢凝型SBR改性乳化沥青，用乳化沥青蒸发残留物和含水泥的集料做马歇尔试验，油石比为5.4％时符合要求，那么，蒸发残留物用量为：100kg×5.4％＝5.4kg，选用蒸发残留物含量为60％的改性乳化沥青，则改性乳化沥青用量为：5.4kg÷60％＝9kg；

(3)配置水泥乳化沥青砂浆

用含水泥的细集料、改性乳化沥青、水和减水剂做稠度试验，外加水为细集料的0.1％、减水剂为水泥的3％时符合相关要求，那么，外加水用量为：30kg×10％＝3kg；减水剂用量为：3kg×3％＝0.09kg；那么，水泥乳化沥青砂浆的配合比为：改性乳化沥青∶含水泥的细集料∶外加水∶减水剂＝9∶30∶3∶0.09。

所述粘结剂为如下重量份原料组成的混合物，聚丙烯酸树脂300份丙烯酸乙烯酯150份、高粘度抗车辙颗粒100份、碳酸氢钠35份、、乳化剂30份，引发剂4份，甲苯二异氰酸酯3份、二甲基亚砜10份、黄糊精10份，次氯酸钠1份、双氧水1份和水100份；所述乳化剂为蓖麻油环氧乙烷加成物及其衍生物，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。

所述高粘度抗车辙颗粒的组成为纳米钨颗粒30份、纳米锆颗粒30份、白炭黑20份、接枝淀粉10份，硅藻土复合材料10份、活性火山灰10份、聚苯硫醚8份和羧酸甘油酯8份；所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间；其制备方法为将所述重量份的纳米钨颗粒、纳米锆颗粒、白炭黑、接枝淀粉，改性硅藻土、活性火山灰和聚苯硫醚在球磨机中充分研磨1小时，加入羧酸甘油酯搅拌成型即可；所述硅藻土复合材料的制备方法为：1)称取纯化过的硅藻土15.16g，称取Na₂CO₃133.32g，4,4'-二氟二苯甲酮219.28g，对苯二酚110.12g(1mol)，二苯砜803.52g，称取的反应物理论合成聚醚醚酮的质量为288g(1mol)(复合材料中硅藻土的含量为5wt％)；2)将称取的硅藻土和二苯砜加入到3000mL三口烧瓶中，通氮气30min除去装置中的氧气后，使用加热套加热，待二苯砜全部融化后开启搅拌，加入称取的Na₂CO₃和4,4'-二氟二苯甲酮，在130℃以下加入称取的对苯二酚，最后加入约200mL二甲苯，反应全程需氮气保护和机械搅拌；3)升温至176-180℃，带水约2h，放掉带出的水和二甲苯，将温度升至220℃，250℃，280～290℃各反应约1h，如有结块严重现象，则需立即升温，最后控制温度在310～320℃，根据观察到的体系粘度反应1～3h，将聚合物在铁盘中出料，使用万能粉碎机粉碎，用丙酮和蒸馏水各洗涤5次，将洗涤后的粉料放在120℃烘箱中恒温8h，即得到硅藻土复合材料。

所述防滑耐磨层的组成为聚氨基酯橡胶100-200份、丁基橡胶50份、聚酯改性丙烯酸树脂20份、甘蔗秸秆10份和异丁酸烷基酯3份。

所述涂装防覆冰层的组成为，硅氟树脂100份、碳纳米管100份、钛白粉80份，木质纤维素50份和海藻酸钠10份、单苯甲酸间苯二酚酯3份和乙醇60份。

表1.路面性能对照

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述粘结剂为如下重量份原料组成的混合物，聚丙烯酸树脂500份丙烯酸乙烯酯200份、高粘度抗车辙颗粒150份、碳酸氢钠50份、、乳化剂45，引发剂9份，甲苯二异氰酸酯7份、二甲基亚砜20份、黄糊精15份，次氯酸钠3份、双氧水3份和水200份；所述乳化剂为蓖麻油环氧乙烷加成物及其衍生物，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。

所述高粘度抗车辙颗粒的组成为纳米钨颗粒50份、纳米锆颗粒50份、白炭黑30份、接枝淀粉15份，硅藻土复合材料15份、活性火山灰15份、聚苯硫醚10份和羧酸甘油酯10份；所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间；其制备方法为将所述重量份的纳米钨颗粒、纳米锆颗粒、白炭黑、接枝淀粉，改性硅藻土、活性火山灰和聚苯硫醚在球磨机中充分研磨2小时，加入羧酸甘油酯搅拌成型即可；所述硅藻土复合材料的制备方法见实施例1。

所述防滑耐磨层的组成为聚氨基酯橡胶200份、丁基橡胶60份、聚酯改性丙烯酸树脂35份、甘蔗秸秆15份和异丁酸烷基酯7份。

所述涂装防覆冰层的组成为，硅氟树脂200份、碳纳米管150份、钛白粉100份，木质纤维素60份和海藻酸钠20份、单苯甲酸间苯二酚酯5份和乙醇100份。

实施例3

实施例3与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述粘结剂为如下重量份原料组成的混合物，聚丙烯酸树脂400份丙烯酸乙烯酯175份、高粘度抗车辙颗粒125份、碳酸氢钠40份、、乳化剂40份，引发剂6份，甲苯二异氰酸酯5份、二甲基亚砜15份、黄糊精12份，次氯酸钠2份、双氧水2份和水150份；所述乳化剂为蓖麻油环氧乙烷加成物及其衍生物，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。

所述高粘度抗车辙颗粒的组成为纳米钨颗粒40份、纳米锆颗粒40份、白炭黑25份、接枝淀粉12份，硅藻土复合材料12份、活性火山灰13份、聚苯硫醚9份和羧酸甘油酯9份；所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间；其制备方法为将所述重量份的纳米钨颗粒、纳米锆颗粒、白炭黑、接枝淀粉，改性硅藻土、活性火山灰和聚苯硫醚在球磨机中充分研磨1.5小时，加入羧酸甘油酯搅拌成型即可；所述硅藻土复合材料的制备方法见实施例1。

所述防滑耐磨层的组成为聚氨基酯橡胶150份、丁基橡胶55份、聚酯改性丙烯酸树脂30份、甘蔗秸秆12份和异丁酸烷基酯5份。

所述涂装防覆冰层的组成为，硅氟树脂150份、碳纳米管125份、钛白粉90份，木质纤维素55份和海藻酸钠15份、单苯甲酸间苯二酚酯4份和乙醇80份。

性能检测：

1.耐磨性检测：

实施例1-3所得耐磨层材料，涂装于汽车橡胶密封条玻璃昵槽，并进行检测，其中采用3KG载荷的耐磨性检测；耐磨次数能够达到1.2万次以上，表现出优越的抗磨性能。

2.针入度测试

	实施例1	实施例2	实施例3
				针入度(01mm)	53	51	54
动稳定度(次/mm)	8989	9110	9025

表明本发明沥青稳定性好，粘度适中。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

水泥乳化沥青砂浆贯入式主体结构的形成；

形成的主体结构路面的打毛处理；

铺设粘结剂层：将粘结剂涂覆到打毛处理后路面上，形成粘结剂层；

四、铺设防滑耐磨层：在粘结材料干燥固化之前，将防滑耐磨材料敷撒在粘结剂层上，干燥2-3小时后，进行下一步操作；

涂装防覆冰层：将防覆冰涂料搅拌均匀后，滚涂到防滑耐磨层上；

六、加热固化：待防覆冰涂料层干燥1.0-1.5小时后，采用路面烘干机对其进行加热固化，即完成对路面的施工处理；

七、开放交通/初期养护。

2.根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，所述主体结构的形成包括如下步骤：先将路面成型，把粗集料级配碎石摊铺在下承层上，整平稳压后把拌和好的水泥乳化沥青砂浆贯入粗集料级配碎石间隙中，经过养生、碾压成型得半刚性路面；

具体地，其施工工艺包括施工准备和施工：

一）施工准备：

a、封闭交通；b、下承层检验；c、测量放线；d、配合比设计；步骤d又分为如下程序：

（1）配置优化的粗集料，细集料

集料的物理力学性质按JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范中沥青混合料的要求进行控制，级配按照密实型沥青路面结构要求选择，并确定集料中各种材料的配合比；≤2.16mm的石料、石屑、矿粉等集料称为细集料，＞4.95mm的矿石集料称为粗集料；级配选择后去掉2.16mm-4.95mm的石料，用相邻档次的集料等质量代换，形成断级配，其目的是加大碎石间隙，便于水泥乳化沥青砂浆贯入；

（2）配置优化结合料

第二结合料选用快凝型水泥，其质量符合JTGF40－2004公路沥青路面施工技术规范的规定；水泥与集料的质量百分比即水泥集料比一般为3%-6%，水泥集料比确定后计算水泥用量；水泥采用内掺法，即用等质量的水泥代替细集料中的矿粉，水泥作为细集料的一部分使用；第一结合料选用慢裂慢凝型SBR改性乳化沥青，其质量符合JTGF40－2004公路沥青路面施工技术规范的规定；取乳化沥青的蒸发残留物，采用T0709－2011沥青混合料马歇尔稳定度试验确定乳化沥青蒸发残留物与集料的质量百分比即油石比，根据油石比和乳化沥青中蒸发残留物的含量计算出乳化沥青用量 ；

（3）配置水泥乳化沥青砂浆

取乳化沥青、含水泥的细集料以及不同掺量的水，采用T0751－1993乳化沥青稀浆封层混合料稠度试验的方法，稠度值控制在3cm-5cm之间，确定外加用水量；是否需要使用外加剂、需要使用哪些外加剂以及其用量，如缓凝剂、减水剂或其它添加剂，通过试验确定；水泥乳化沥青砂浆的破乳时间控制在至少15分钟；根据上述试验确定水泥乳化沥青砂浆配合比即含水泥的细集料∶乳化沥青∶外加水∶外加剂；施工中含水泥的细集料应保持基本干燥，则水泥乳化沥青砂浆的试验配合比可视为施工配合比，它是标定稀浆混合料拌和摊铺机的依据；

4）材料配合

施工前材料的配合是根据配合比设计把材料混合在一起，一是≤2.16mm的石料、矿粉、石屑集料与水泥配合，混合后应尽快使用；二是＞4.95mm的矿石集料配合；三是各种外加剂的配合；

5）检查调试施工机械设备

检查机械设备的完好性；根据材料的设计用量或配合比，调试标定各种材料控制系统；

6）试验路段

做试验路段的主要目的有 ：确定粗集料碎石撒布的厚度，即确定松铺系数；确定水泥乳化沥青砂浆的单位面积用量，便于大面积施工时控制 ；验证设计的符合性和合理性等 ；

（二）施工

1）撒布粗集料碎石：把碎石撒布车开到施工现场，根据放样和松铺厚度撒布粗集料碎石；

2）整平、稳压粗集料碎石：粗集料碎石撒布后，人工辅助整平，要求达到的效果是：碎石分布均匀，上面整体平整；粗集料碎石整平后，用轻型双钢轮压路机静压1-2遍，使碎石稳定；

3）拌和、摊铺

把稀浆混合料拌和摊铺机开到施工现场，在经过稳压的粗集料碎石上拌和摊铺，把水泥乳化沥青砂浆贯入到粗集料碎石的间隙中；

4）振动滚压

用带振动装置的滚杠，开启振动，进行滚压 ；振动的目的是帮助水泥乳化沥青砂浆渗透；滚压可以使水泥乳化沥青砂浆分布均匀；

5）刮浆

振动滚压结束后，用硬橡皮条把表面多余的水泥乳化沥青砂浆刮掉；刮浆情况影响路面构造深度；

6）碾压

刮浆后即进行碾压，碾压的目的一是为了压下粗集料碎石突出的棱角，提高行车的舒适度；二是为了使粗集料碎石骨架密实 ；三是在拌和、摊铺和贯入水泥乳化沥青砂浆的过程中，会造成粗集料碎石表面不平整，通过碾压可以使碎石表面恢复平整；当水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面被用作上面层时，用轻型双钢轮压路机碾压1-2 遍，有利于压下碎石突出的棱角，提高行车的舒适度；当水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面不被用作上面层时，用轻型胶轮压路机碾压 1-2遍，突出的棱角有利于层间联结；

7）养生

养生是指碾压结束到具备开放交通条件的过程，施工中，养生阶段时间的长短大多靠经验判断，一般是几个小时到几天，养生时间宜尽量长。

3.根据权利要求2所述的施工工艺，其特征在于，所述的施工准备（一）中步骤4）为：

4）配合比设计

（1）配置优化的粗集料、细集料

选取AC-20型沥青混凝土级配，做6cm半柔性路面，设计以100kg集料为例，在100kg集料中：＞4.95mm的石料60kg，按10mm-20mm碎石∶4.95mm-9.8mm碎石＝40∶20的比例配成、2.16mm-4.95mm的石料10kg、≤2.16mm的材料30kg，按砂∶石屑∶矿粉：珍珠岩＝10∶10∶10：0.1的比例配成，这时级配符合规范要求；用10kg4.75mm-9.5mm的石料等质量代替2.16mm-4.95mm的石料，则100kg集料中，粗集料70kg、细集料30kg，那么，粗集料的配合比变为：10mm-20mm碎石∶4.95mm-9.7mm碎石＝40∶30，细集料的配合比不变；

（2）配置优化的结合料

第二结合料选用快凝型水泥，水泥集料比定为3%，则水泥用量为100kg×3%＝3kg；采取内掺法用水泥等质量代替矿粉，则细集料配合比变为：砂∶石屑∶矿粉∶珍珠岩：水泥＝10∶10∶0.1：7∶3；第一结合料选用慢裂慢凝型 SBR 改性乳化沥青，用乳化沥青蒸发残留物和含水泥的集料做马歇尔试验，油石比为5.4%时符合要求，那么，蒸发残留物用量为：100kg×5.4%＝5.4kg，选用蒸发残留物含量为60%的改性乳化沥青，则改性乳化沥青用量为：5.4kg÷60%＝9kg；

（3）配置水泥乳化沥青砂浆

用含水泥的细集料、改性乳化沥青、水和减水剂做稠度试验，外加水为细集料的0.1%、减水剂为水泥的3%时符合相关要求，那么，外加水用量为：30kg×10%＝3kg；减水剂用量为：3kg×3%＝0.09kg；那么，水泥乳化沥青砂浆的配合比为：改性乳化沥青∶含水泥的细集料∶外加水∶减水剂＝9∶30∶3∶0.09。

4.根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，所述粘结剂为如下重量份原料组成的混合物，聚丙烯酸树脂300-500份丙烯酸乙烯酯150-200份、高粘度抗车辙颗粒100-150份、碳酸氢钠35-50份、、乳化剂30-45，引发剂4-9份，甲苯二异氰酸酯3-7份、二甲基亚砜10-20份、黄糊精10-15份，次氯酸钠1-3份、双氧水1-3份和水100-200份；所述乳化剂为蓖麻油环氧乙烷加成物及其衍生物，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。

5.根据权利要求4所述的施工工艺，其特征在于，所述高粘度抗车辙颗粒的组成为纳米钨颗粒30-50份、纳米锆颗粒30-50份、白炭黑20-30份、接枝淀粉10-15份，硅藻土复合材料10-15份、活性火山灰10-15份、聚苯硫醚8-10份和羧酸甘油酯8-10份；所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间；其制备方法为将所述重量份的纳米钨颗粒、纳米锆颗粒、白炭黑、接枝淀粉，改性硅藻土、活性火山灰和聚苯硫醚在球磨机中充分研磨1-2小时，加入羧酸甘油酯搅拌成型即可。

6.根据权利要求5所述的施工工艺，其特征在于，所述硅藻土复合材料的制备方法为：1）称取纯化过的硅藻土15.16g，称取Na₂CO₃133.32g，4,4'-二氟二苯甲酮 219.28g，对苯二酚 110.12 g（1 mol），二苯砜803.52g，称取的反应物理论合成聚醚醚酮的质量为288g（1mol）（复合材料中硅藻土的含量为5wt%）；2）将称取的硅藻土和二苯砜加入到 3000 m L三口烧瓶中，通氮气30min除去装置中的氧气后，使用加热套加热，待二苯砜全部融化后开启搅拌，加入称取的Na₂CO₃和4,4'-二氟二苯甲酮，在130℃以下加入称取的对苯二酚，最后加入约200mL二甲苯，反应全程需氮气保护和机械搅拌；3)升温至176-180℃，带水约2h，放掉带出的水和二甲苯，将温度升至220℃，250℃，280~290℃各反应约1h，如有结块严重现象，则需立即升温，最后控制温度在310~320℃，根据观察到的体系粘度反应1~3h，将聚合物在铁盘中出料，使用万能粉碎机粉碎，用丙酮和蒸馏水各洗涤5次，将洗涤后的粉料放在120℃烘箱中恒温8h，即得到硅藻土复合材料。

7.根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，所述防滑耐磨层的组成为聚氨基酯橡胶100-200份、丁基橡胶50-60份、聚酯改性丙烯酸树脂20-35份、甘蔗秸秆10-15份和异丁酸烷基酯3-7份。

8.根据权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，，涂装防覆冰层的组成为，硅氟树脂100-200份、碳纳米管100-150份、钛白粉80-100份，木质纤维素50-60份和海藻酸钠10-20份、单苯甲酸间苯二酚酯3-5份和乙醇60-100份。