CN108129073B - 一种冷拌冷铺沥青混合料及冷拌冷铺沥青混合料磨耗层 - Google Patents

一种冷拌冷铺沥青混合料及冷拌冷铺沥青混合料磨耗层 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种冷拌冷铺沥青混合料及冷拌冷铺沥青混合料磨耗层，属于道路工程技术领域。冷拌冷铺沥青混合料包括如下组分：粗集料、细集料、高性能改性乳化沥青、矿质填料、水和液体添加剂。采用该冷拌冷铺材料组分及专用的矿质级配范围配置得到的沥青混合料，与旧沥青路面和水泥路面均能实现紧密粘结；与传统微表处和超粘磨耗层材料相比，具有更高的抗裂、防水和抗滑性能，以及更低的行驶噪音。

Description

一种冷拌冷铺沥青混合料及冷拌冷铺沥青混合料磨耗层
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种冷拌冷铺沥青混合料及冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。
背景技术
目前我国公路保有量接近500万公里，公路的主要建设工作已从新建向养护、升级和改造方面转变。在当今社会，随着社会经济的进一步发展，对道路的需求不仅局限于耐久性的增加。行车安全性和道路环保问题成为新建道路的关键因素。国家大力倡导道路建养往“低碳、节能、环保”方向发展。为响应国家“绿色交通”的战略发展目标，对现有沥青磨耗层技术进行革新是一种必然的趋势。
传统热拌沥青磨耗层其厚度一般为4cm。在这4cm中，实际上起到磨耗层功能(抗滑、封水、平整等)的仅仅为表面0.5-1.5cm厚度的结构层。热拌沥青磨耗层，修筑厚度厚导致了优质沥青和碎石材料的资源浪费；而且热拌沥青混合料的使用寿命也难以保证，通常在使用3-5年之后即需要各类养护措施对其进行保养。采用厚度更薄、施工更为便捷、更为经济合理的磨耗层工艺替代传统热拌沥青磨耗层，存在巨大的社会效益和经济效益。
另外，国内目前采用的沥青路面结构形式主要以无机结合料稳定材料作为基层结构，由于这类材料自身特点，导致这一结构类型不可避免地出现反射裂缝病害。同样，水泥混凝土路面“白+黑”罩面时，沥青层的反射裂缝问题同样是一个技术难题。传统薄层结构加铺方案，对待反射裂缝的性能均较弱，方案实施后极易在短期内出现反射裂缝病害。因此，针对现有薄层材料体系，如何提高材料的抗裂能力则也是一个受到广泛关注的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冷拌冷铺沥青混合料及冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料具有优异的抗裂、防水和抗滑性能，以及更低的行驶噪音。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种冷拌冷铺沥青混合料，包括以下重量份数的组分：
Figure BDA0001525339540000011
Figure BDA0001525339540000021
优选地，所述粗集料的粒径>2.36mm。
优选地，所述细集料的粒径≤2.36mm。
优选地，所述粗集料和细集料独立地为碱性集料或酸性集料。
优选地，所述碱性集料包括玄武岩和/或辉绿岩，所述酸性集料包括闪长岩和/或花岗岩。
优选地，所述改性乳化沥青为星型SBS改性沥青或线型SBS改性沥青，所述改性乳化沥青中改性剂的质量掺量不低于4％，所述改性乳化沥青的蒸发残留物的软化点≥80℃、25℃弹性恢复≥95％、拉拔强度≥0.6MPa、60℃动力粘度≥3万帕秒。
优选地，所述液体添加剂为水性偶联剂。
本发明还提供了一种冷拌冷铺沥青混合料磨耗层，由包括以下步骤制备得到：
将上述技术方案所述的冷拌冷铺沥青混合料在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中完成拌合与摊铺施工后，再经过碾压成型，得到冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。
优选地，所述摊铺的厚度为0.5～1.8cm。
优选地，所述冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的厚度为0.5～1.5cm，冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的构造深度为0.6～1.2mm。
本发明提供了一种冷拌冷铺沥青混合料，包括以下重量份数的组分：粗集料50～80份，细集料20～50份，改性乳化沥青10～16份，矿质填料0～3份，水0～12份，液体添加剂0～5份。本发明中，通过粗细集料的配合比设计，结合高比例的改性乳化沥青添加量，可提高混合料与旧路面的粘结效果、混合料自身的抗裂能力和封水效果；另外，高乳化沥青添加量和合适的矿料级配范围的确定可降低路面的行驶噪音。
本发明还提供了一种冷拌冷铺沥青混合料磨耗层，由包括以下步骤制备得到：将上述技术方案所述的冷拌冷铺沥青混合料在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中完成拌合与摊铺施工后，再经过碾压成型，得到冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料磨耗层具有与热拌热铺沥青路面相近的表面外观效果，且耐久性相对传统的冷拌冷铺沥青路面有显著的提升。普通热拌磨耗层需要约4cm厚才能保证基本路用性能，本发明能达到以1cm级别的冷拌冷铺磨耗层替代4cm传统热拌热铺磨耗层的效果，在保证路用性能的同时提升磨耗层的耐久性，延长磨耗层预期寿命至8～10年。相比于传统热拌热铺磨耗层能节省约75％的原材料，较传统热拌技术可节省碳排放量约80％，提高施工生产效率约150％，降低成本约40％，符合绿色环保的发展理念。同时，本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料磨耗层具有较好的摩擦系数和平整度，具备良好的降噪性能。
具体实施方式
本发明提供了一种冷拌冷铺沥青混合料，包括以下重量份数的组分：
Figure BDA0001525339540000031
本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料包括50～80份重量份数的粗集料，优选为60～70份。在本发明中，所述粗集料的粒径应大于2.36mm。
本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料包括20～50份重量份数的细集料，优选为20～40份，更优选为20～30份。在本发明中，所述细集料的粒径为小于2.36mm。
在本发明中，所述粗集料和细集料独立地为碱性集料或酸性集料。在本发明中，所述碱性集料优选包括玄武岩和/或辉绿岩，所述酸性集料优选包括闪长岩和/或花岗岩。本发明对所述粗集料和细集料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述粗集料和细集料的专用级配组成如下表所示，其中GT-7型针对实施厚度为0.7-1.8cm，GT-5型针对实施厚度为：0.5-1.0cm。GT-7主要作为本发明常规的磨耗层级配；GT-5主要作为实施双层冷拌冷铺结构的底层和应力吸收层，也可作为厚度更薄的表面磨耗层。
表1粗集料和细集料的专用级配
Figure BDA0001525339540000041
本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料包括10～16份重量份数的改性乳化沥青，优选为12～16份。在本发明中，所述改性乳化沥青优选为高掺量SBS改性沥青。在本发明中，所述改性乳化沥青中改性剂为星型SBS或线型SBS，所述改性剂在改性乳化沥青中的质量掺量优选不低于4％，更优选为6-10％。本发明中，所述改性乳化沥青能够提高沥青和粗细集料的粘结力，从而提高冷拌冷铺沥青混合料的内聚力和旧路面的粘结强度。
在本发明中，所述改性乳化沥青更优选为高性能SBS改性乳化沥青，其关键技术指标为：软化点≥80℃、25℃弹性恢复≥95％、拉拔强度≥0.6MPa、60℃动力粘度≥3万帕秒。
本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料包括0～3份重量份数的矿质填料，优选为1～2份。在本发明中，所述矿质填料优选包括矿粉或水泥。
本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料包括0～12份重量份数的水，优选为0～5份。
本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料包括0～5份重量份数的液体添加剂，优选为2～3份。在本发明中，所述液体添加剂为水性偶联剂。在本发明中，所述水性偶联剂优选为水性硅烷类偶联剂。
在本发明中，所述矿质填料主要起到对乳化沥青破乳速度、成型后的混合料韧性起调节作用；所述液体添加剂主要为增强集料-沥青界面粘结效果。
在本发明中，当乳化沥青用量很大、集料较湿、集料含粉尘较高的情况下，可以不添加矿质填料和水；当集料为碱性集料时也可不添加液体添加剂。
本发明对上述技术方案所述冷拌冷铺沥青混合料的制备方法没特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的组合物的制备方法制得即可。
本发明还提供了一种冷拌冷铺沥青混合料磨耗层，由包括以下步骤的方法制备得到：
将上述技术方案所述的冷拌冷铺沥青混合料在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中完成拌合与摊铺施工后，再经过碾压成型，得到冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。
在本发明中，所述摊铺的厚度优选为0.5～1.8cm，更优选为0.8～1.5cm，最优选为1.1cm。
在本发明中，所述冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的厚度优选为0.5～1.5cm，更优选为0.6～1.2cm，最优选为1.0cm；所述冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的构造深度优选为0.6～1.2mm，更优选为0.7～0.9mm。本发明对所述碾压成型的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的碾压成型操作即可，具体的，如胶轮压路机压或行车碾压。
下面结合实施例对本发明提供的冷拌冷铺沥青混合料及冷拌冷铺沥青混合料磨耗层进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种冷拌冷铺沥青混合料，包括如下质量份数的组分:
辉绿岩粗集料60份，
辉绿岩细集料40份，
SBS改性乳化沥青12份，
水泥1份，
水3份，
水性偶联剂0份。
其中，水泥采用硅酸盐水泥，水采用纯净水，改性乳化沥青中SBS改性剂的质量掺量不低于4％，不添加水性偶联剂。集料粒径为0～9.5mm，级配采用如表1所示粗集料和细集料专用级配中的GT-7型，集料筛分试验结果如表2所示:
表2粗集料和细集料筛分试验结果
Figure BDA0001525339540000061
冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的施工方法步骤如下:
将设计配方量的辉绿岩、SBS改性乳化沥青、水泥和水加入冷拌冷铺专用摊铺车中，在常温下进行拌合，将拌合好的原料输送至摊铺箱，在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中同时完成拌合与摊铺施工，待冷拌冷铺混合料破乳后,采用胶轮压路机压实路面，行车碾压成型。冷拌冷铺沥青混合料磨耗层结构的摊铺厚度为1.5cm，碾压成型后的厚度为1.2cm，构造深度为0.87mm，15℃拉拔强度为0.91MPa，APA抗反射裂缝能力(15℃)为35.6万次，摩擦系数摆值为72BPN，渗水系数为0mL/min，行驶噪音为61分贝(同等测试条件微表处材料行驶噪音65分贝)。
实施例2
一种冷拌冷铺沥青混合料，包括如下质量份数的组分:
花岗岩粗集料80份，
花岗岩细集料20份，
SBS改性乳化沥青15份，
矿粉0.5份，
水0.5份，
水性偶联剂3份。
其中，粗集料、细集料为花岗岩酸性集料，改性乳化沥青中SBS改性剂质量掺量不低于4％，添加水性偶联剂，集料粒径为0～9.5mm，级配采用如表1所示粗集料和细集料专用级配中的GT-7型，集料筛分试验结果如表3所示:
表3粗集料和细集料筛分试验结果
Figure BDA0001525339540000062
冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的施工方法步骤如下:
将设计配方量的花岗岩酸性集料、SBS改性乳化沥青、矿粉、水和水性偶联剂加入冷拌冷铺专用摊铺车中，在常温下进行拌合，将拌合好的原料输送至摊铺箱，在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中同时完成拌合与摊铺施工，待冷拌冷铺混合料破乳后,采用胶轮压路机压实路面，行车碾压成型。冷拌冷铺沥青混合料磨耗层结构的摊铺厚度为0.8cm，碾压成型后的厚度为0.6cm，构造深度为0.76mm，15℃拉拔强度为0.85MPa，APA抗反射裂缝能力(15℃)为67.3万次，摩擦系数摆值为68BPN，渗水系数为0mL/min，行驶噪音为59分贝(同等测试条件微表处材料行驶噪音65分贝)。
实施例3
一种冷拌冷铺沥青混合料，包括如下质量份数的组分:
花岗岩粗集料50份，
花岗岩细集料50份，
SBS改性乳化沥青10份，
水泥3份，
水5份，
水性偶联剂1份。
其中，粗集料、细集料为花岗岩酸性集料，改性乳化沥青中SBS改性剂的质量掺量不低于4％，酸性集料粒径为0～9.5mm，级配采用如表1所示粗集料和细集料专用级配中的GT-5型，集料筛分试验结果如表4所示:
表4粗集料和细集料筛分试验结果
Figure BDA0001525339540000071
冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的施工方法步骤如下:
将设计配方量的花岗岩酸性集料、SBS改性乳化沥青、矿粉、水和水性偶联剂加入冷拌冷铺专用摊铺车中，在常温下进行拌合，将拌合好的原料输送至摊铺箱，在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中同时完成拌合与摊铺施工，待冷拌冷铺混合料破乳后,采用胶轮压路机压实路面，行车碾压成型。冷拌冷铺沥青混合料磨耗层结构的摊铺厚度为1.2cm，碾压成型后的厚度为1.0cm，构造深度为0.72mm，15℃拉拔强度为0.61MPa，APA抗反射裂缝能力(15℃)为24.2万次，摩擦系数摆值为67BPN，渗水系数为0mL/min，行驶噪音为62分贝(同等测试条件微表处材料行驶噪音65分贝)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
粗集料 50～80份，
细集料 20～50份，所述粗集料和细集料独立地为酸性集料，
改性乳化沥青10～16份，所述改性乳化沥青为星型SBS改性沥青或线型SBS改性沥青，所述改性乳化沥青中SBS改性剂的质量掺量不低于4％，所述改性乳化沥青的蒸发残留物的软化点≥80℃、25℃弹性恢复≥95％、拉拔强度≥0.6MPa、60℃动力粘度≥3万帕秒；
矿质填料 0～3份，
水 0～12份，
液体添加剂 0～5份。
2.根据权利要求1所述的冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，所述粗集料的粒径＞2.36mm。
3.根据权利要求2所述的冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，所述细集料的粒径≤2.36mm。
4.根据权利要求1所述的冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，所述酸性集料包括闪长岩和/或花岗岩。
5.根据权利要求1所述的冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，所述液体添加剂为水性偶联剂。
6.一种冷拌冷铺沥青混合料磨耗层，其特征在于，由包括以下步骤的方法制备得到：
将权利要求1～5任意一项所述的冷拌冷铺沥青混合料在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中完成拌合与摊铺施工后，再经过碾压成型，得到冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。
7.根据权利要求6所述的冷拌冷铺沥青混合料磨耗层，其特征在于，所述摊铺的厚度为0.5～1.8cm。
8.根据权利要求6所述的冷拌冷铺沥青混合料磨耗层，其特征在于，所述冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的厚度为0.5～1.5cm，冷拌冷铺沥青混合料磨耗层与原路面粘结力≥0.5MPa、在15℃测试的APA抗反射裂缝能力≥20万次、摩擦系数≥65BPN、渗水系数≤5ml/min、行驶噪音相比微表处路面低3-5分贝，所述冷拌冷铺沥青混合料磨耗层与原路面粘结力以15℃测定的拉拔强度表示。
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