CN108221540A - 一种极薄型沥青磨耗层结构及其施工方法 - Google Patents

一种极薄型沥青磨耗层结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种极薄型沥青磨耗层结构，从上至下依次包括极薄型沥青磨耗层、粘层、路面，所述粘层以嵌挤的方式设于所述极薄型沥青磨耗层的下部空隙中，所述极薄型沥青磨耗层的厚度为8‑12mm。本发明成形后的极薄型沥青磨耗层通过底部的热沥青与下层路面粘结形成牢固的整体，消除了由于层薄而导致的整体性差、脱层的风险。本发明是沥青路面预防性养护的一项新技术，沥青路面经过多年行车使用后，出现抗滑功能衰减、平整度差、噪声大、轻微坑槽等表面功能问题，能快速、简单有效、低成本地修复沥青路面的表面功能，预防病害进一步产生。本发明还公开一种所述极薄型沥青磨耗层结构的施工方法。

Description

一种极薄型沥青磨耗层结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及公路高等级路面工程领域，具体为一种极薄型沥青磨耗层结构及其施工方法。
背景技术
公路预防性养护是指在路面结构强度充足，仅表面功能衰减的情况下，为恢复表面服务功能面采取的一种养护措施。它是为了让状态良好的道路系统保持更长时间，延缓未来的破坏，在不增加结构承载能力的前提下改善道路系统的功能状况的一种养护方式。它是相对于矫正性养护而言的，矫正性养护是针对已发生的病害而进行的养护作业。公路预防性养护的概念是上世纪80年代美国提出来的，其基本出发点是通过早期养护，延缓路面的病害发展过程，从而推迟了后期进行维修或重建的时间，延长了路面的使用寿命，最终获得更高的经济效益。其基本理念在长期的传播和发展过程中，也被我国广为接受。
目前预防性养护技术包括雾封层、稀浆封层、微表处及热拌沥青混合料罩面等，其中，热拌沥青混合料罩面分为薄层罩面与超薄层罩面，薄层罩面的厚度通常为3-4cm，结构类型为密级配混合料、开级配混合料OGFC、SMA等。超薄层罩面的厚度约为1.5-2.5cm，其代表为沥青超薄磨耗层Novachip，超薄层主要是使用喷洒乳化沥青与摊铺热拌沥青混合料同步的一体化工艺实现的。
其他类型的超薄罩面包括：专利一种超薄OGFC排水抗滑表面层结构及制造方法(201610506211.1)、一种超薄OGFC排水抗滑表面层结构(201620679612.2)，其厚度为2.0cm，一种适用于路面大中修及预防性养护的薄层罩面施工方法(201510625512.1)，其厚度为0.8-1.5cm。以上三篇专利均使用了乳化沥青作粘层材料。
使用传统工艺的缺点：常规的雾封层养护，主要目的是通过洒布乳化沥青封层，防止水破坏的进一步发展，没有起到修复路面表面功能的效果。稀浆封层、微表处主要使用乳化沥青与集料拌和后铺筑到路面上，鉴于其技术特性，须使用较多细集料，不能使用压路机压实，因此，其在级配、表面平整度、降噪等功能远逊于热拌沥青混合料。3-4cm的薄层罩面，如密级配混合料、开级配混合料OGFC、SMA等结构类型，具有相当优良的抗滑、平整、降噪的表面功能。不过，这些薄层罩面使用传统的工艺来完成，即施工需要两序单独的工序来完成：粘层与热拌沥青混合料面层。即先用沥青洒布乳化沥青作为粘层，待乳化沥青破乳干燥后，然后再使用传统摊铺机铺筑热拌沥青混合料面层。两道工序的实施，既降低了施工的效率，又会造成工序间的交叉污染，影响工程质量。同时，两道工序分开的特性，其粘结效果也比较差，所以其厚度必须要达到3-4cm，方能保证有比较强的整体性，不致于产生脱层、剥离的风险。
超薄磨耗层Novachip以及上述所提到的三篇专利的超薄罩面所用也是热拌沥青混合料罩面，具有良好的抗滑、降噪、平整的表面功能，使用乳化沥青作粘层材料，工艺是使用具有同步洒布乳化沥青功能的摊铺机把洒布乳化沥青粘层与摊铺热拌沥青混合料面层这两道工序整合成一道工序，这两道工序都由摊铺机完成，形成同步一体化工艺。由于乳化沥青粘层在洒布后紧跟着铺筑热拌沥青混合料，乳化沥青在热拌沥青混合料热力的作用下破乳并凝固粘结，一体成形，因此，粘层具有较高的粘结力，采用这种施工工艺，厚度下降到1.5-2.5cm是一个比较安全的范围。然如，如果层厚再继续下降的话，如0.8-1.2cm，那产生脱层、剥离的风险就会大大增加，同时也对乳化沥青的性能提出了极高的要求，因为要降低脱层风险，就必须进一步提高乳化沥青的粘结力。在厚度2cm以下的沥青罩面中，使用乳化沥青作粘层材料存在如下几方面的缺点：1、乳化沥青性能次于热沥青，粘结力不如热沥青，道路的整体性能较差。本专利所提到的热沥青包括但不限于道路石油沥青、聚合物改性沥青、橡胶沥青等需要经过加热以达到工作和易性的沥青及其制品，即热沥青需经过加热，温度达到130-180℃，使其成流动状态，达到在工程上用于喷洒或与矿料拌和的性质。热沥青在常温下呈粘稠状半固态，热沥青不包括在常温下呈液态的乳化沥青。众所周知，乳化沥青是将沥青热融，经过机械研磨、剪切、搅拌等方面的作用，沥青以细小的微滴状态分散于含有乳化剂及各种助剂的水溶液中，形成沥青乳液，常温下呈液态。乳化沥青的有效成分实际是经过破乳、水分挥发后剩余的残留物，这些残留物除了沥青外，还有乳化剂及各种助剂，它们的作用是使沥青分散在水中，不但对提高沥青的性能没效果，反而正是由于这些乳化剂及各种助剂的存在，伤害了其路用性能，大大降低了乳化沥青的性能。同时，由于溶解在水中的特点，使其不能添加较多的提高其性能指标的改性剂(如SBR、SBS等)，否则就不能形成稳定的乳液状态，因此，其性能指标很容易形成天花板，因此，即使性能最优异的乳化沥青，与热沥青尤其是聚合物改性沥青及橡胶沥青相比较，在主要的性能指标如软化点、延度、60℃动力粘度、PG等级等方面皆处于下风。2、乳化沥青不利于工程质量。具有同步洒布乳化沥青功能的摊铺机在使用过程中边洒布乳化沥青边摊铺热拌沥青混合料，此时，乳化沥青是在热拌沥青混合料的热力作用下强制破乳、使水分挥发。其不良后果是乳化沥青中水分的挥发必须要消耗热拌沥青混合料的热能，使热拌沥青混合料的温度下降过快，对混合料的压实非常不利，尤其是厚度降至1cm左右的超薄层。同时，还有小部分水分不可避免地来不及挥发，它存在于粘层中，对新铺层与原路面的粘结也造成不良影响。3、热沥青的成本低于乳化沥青。如前文提到，要制造性能良好的乳化沥青，除了加入改性剂之外，必须配以大量助剂，方能使其达到一个稳定的状态，而这些助剂对其使用性能是产生不利，因此要生产有效成分(残留物)与热沥青一样性能质量的乳化沥青，其成本要远远高于热沥青。而热沥青则不需添加太多的助剂，是实实在在的“干货”。
发明内容
本发明的目的在于提供现有技术中的不足而提供一种极薄型沥青磨耗层结构。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种极薄型沥青磨耗层结构，从上至下依次包括极薄型沥青磨耗层、粘层、路面，所述粘层以嵌挤的方式设于所述极薄型沥青磨耗层的下部空隙中，所述极薄型沥青磨耗层的厚度为8-12mm。
优选地，所述粘层为一层连续相热沥青膜，所述粘层的厚度为3-5mm，所述连续相热沥青膜使极薄型沥青磨耗层与路面粘结成一个整体。
本发明成形后的极薄型沥青磨耗层通过底部的热沥青与下层路面粘结形成牢固的整体，消除了由于层薄而导致的整体性差、脱层的风险。本发明是沥青路面预防性养护的一项新技术，沥青路面经过多年行车使用后，出现抗滑功能衰减、麻面、微裂缝、平整度差、噪声大、轻微坑槽等表面功能问题，本技术能快速、简单有效、低成本地修复沥青路面的表面功能，预防病害进一步产生。
同时，本发明还提供一种所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，所述方法为：使用具有洒布热沥青功能的摊铺机，把洒布热沥青粘层与摊铺热拌沥青混合料两道工艺一前一后地铺设在原路面上，然后使用压路机碾压，压实后形成极薄型沥青磨耗层，其中，所述热沥青粘层与热拌沥青混合料的铺设由同一台摊铺机按前后同步进行。
优选地，使用具有洒布热沥青功能的一体化摊铺机，把洒布热沥青与摊铺热拌沥青混合料两道工艺整合成一道工序同步实施。
本发明所述热沥青是指需要加热以达到其工作和易性的沥青及其制品，包括但不限于道路石油沥青、聚合物改性沥青、橡胶沥青等。
优选地，所述热沥青的洒布量为0.5-1.0Kg/m2。这样做有三个原因：1、这样的洒布量能使其渗入到极薄磨耗层下部约3-5mm范围内的空隙中，及下部原路面的一些凹槽与微裂缝中，有利于加强粘结力。2、如果过多的话，那么会泛油，即这部分沥青会冒出极薄磨耗层的表面。3、如果过少的话，可能会形成洒不到的空白处，造成极薄磨耗层粘不住、脱落。
优选地，所述热沥青洒布时的温度为130-180℃，所述热沥青洒布时的运动粘度不大于3Pa.s。当沥青处于这个温度区间的时候，方能保证具有良好的流动性，即粘度不大于3Pa.s，这样才利于泵送、喷洒。
优选地，所述热拌沥青混合料由热沥青与石料拌制而成。
更优选地，所述热拌沥青混合料使用的石料的公称最大粒径为4.75mm。
优选地，所述热拌沥青混合料经压实后，形成直接行驶车辆、与轮胎相接触的公路表面，其磨擦系数(摆值)大于45，构造深度大于0.8mm。
优选地，所述热拌沥青摊铺时的温度为160-180℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种更简单、有效、成本更低的极薄型沥青磨耗层结构及施工方法，取代现有繁琐、成本高的办法，该方法主要是通过降低厚度及简化工艺的办法节省了生产成本，使用同步施工工艺及高性能的材料克服了由于厚度下降带来的风险。
本技术主要使用了具有洒布热沥青功能的摊铺机来实现热沥青洒布与铺筑热拌沥青混合料的同步工艺，用热沥青代替乳化沥青，充分发挥热沥青性能优异的特点，不保证不产生脱落风险的前提下，把层厚降到8-12mm，是一种简单、快速、经济的方法。
本发明成形后的极薄型沥青磨耗层通过底部的热沥青与下层路面粘结形成牢固的整体，消除了由于层薄而导致的整体性差、脱层的风险。本发明是沥青路面预防性养护的一项新技术，沥青路面经过多年行车使用后，出现抗滑功能衰减、麻面、微裂缝、平整度差、噪声大、轻微坑槽等表面功能问题，本技术能快速、简单有效、低成本地修复沥青路面的表面功能，预防病害进一步产生。
附图说明
图1为本发明所述极薄型沥青磨耗层的一种结构示意图；
图2为本发明一体化同步摊铺机的一种结构示意图；
其中，1、极薄型沥青磨耗层；2、粘层；3、路面；4、一体化摊铺机的沥青混合料受料斗；5、一体化摊铺机的热沥青罐；6、一体化摊铺机的沥青喷口；7、一体化摊铺机的沥青混合料出料口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明所述极薄型沥青磨耗层结构的一种实施例，本实施例所述极薄型沥青磨耗层结构如附图1所示，从上至下依次包括极薄型沥青磨耗层1、粘层2、路面3，粘层2以嵌挤的方式设于极薄型沥青磨耗层1的下部空隙中，极薄型沥青磨耗层1的厚度为8mm，粘层2的厚度为3mm，其中，粘层2为一层连续相热沥青膜，所述连续相热沥青膜使极薄型沥青磨耗层1与路面3粘结成一个整体。
本实施例所述极薄型沥青磨耗层结构的一种施工方法如下：
第一步：准备过程
1、把热沥青加热到130℃，运动粘度为2.3Pa.s，以达到可喷洒的粘度，然后注入到一体化摊铺机的热沥青罐5内，其中，所使用的热沥青包括但不限于道路石油沥青、聚合物改性沥青、橡胶沥青等。
2、开动摊铺机的燃烧器，加热导热油，使导热油的温度保持在200-220℃，使导热油在一体化摊铺机的热沥青罐5内设置的加热盘管、摊铺机沥青喷管的外层管口循环，使热沥青保温，同时熔化喷管内的残余热沥青，确保喷洒顺畅。使用聚合物改性沥青与石料拌制成热拌沥青混合料注入一体化摊铺机的沥青混合料受料斗4内，其中，所使用的聚合物改性沥青包括但不限于用SBS制作的高粘度、高弹性、高模量、高PG等级的改性沥青。使用的石料的公称最大粒径为4.75mm。
第二步：实施过程
一体化摊铺机的热沥青罐5内放置的热沥青通过具有洒布热沥青功能的摊铺机的沥青喷洒管道从一体化摊铺机的沥青喷口6按0.5Kg/m2的量以喷雾的状态排出，进而粘附在路面3上，初始形成一层均匀、连续致密的热沥青粘层，然后一体化摊铺机的沥青混合料受料斗4内部的热拌沥青混合料通过摊铺机的输送系统按160℃的温度从一体化摊铺机的沥青混合料出料口7排出，此时，极薄型沥青磨耗层的热拌沥青混合料铺设在初始形成的热沥青粘层上，与此同时，用压路机紧跟着摊铺机对热拌混合料进行碾压，在碾压过程中，热沥青一部分与路面3粘结，一部分被挤压进入热拌沥青混合料内部并与其粘结，形成粘层2，热拌沥青混合料碾压成型后形成极薄型沥青磨耗层1。
第三步：完成，碾压结束后，本结构形成。
热沥青形成了粘层2，成型后以嵌挤的方式存在于极薄型沥青磨耗层的下部空隙中；极薄型沥青磨耗层1与路面3通过粘层2的连接，形成了一个牢固的整体，表面的构造深度达到1.2mm，磨擦系数(摆值)为47，具有良好的路面行车性能。
实施例2
本发明所述极薄型沥青磨耗层结构的一种实施例，本实施例所述极薄型沥青磨耗层结构如附图1所示，从上至下依次包括极薄型沥青磨耗层1、粘层2、路面3，粘层2以嵌挤的方式设于极薄型沥青磨耗层1的下部空隙中，极薄型沥青磨耗层1的厚度为12mm，粘层2的厚度为5mm，其中，粘层2为一层连续相热沥青膜，所述连续相热沥青膜使极薄型沥青磨耗层1与路面3粘结成一个整体。
本实施例所述极薄型沥青磨耗层结构的一种施工方法如下：
第一步：准备过程
1、把热沥青加热到180℃，运动粘度为0.8Pa.s，以达到可喷洒的粘度，然后注入到一体化摊铺机的热沥青罐5内，其中，所使用的热沥青包括但不限于道路石油沥青、聚合物改性沥青、橡胶沥青等。
2、开动摊铺机的燃烧器，加热导热油，使导热油的温度保持在200-220℃，使导热油在一体化摊铺机的热沥青罐5内设置的加热盘管、摊铺机沥青喷管的外层管口循环，使热沥青保温，同时熔化喷管内的残余热沥青，确保喷洒顺畅。使用聚合物改性沥青与石料拌制成热拌沥青混合料注入一体化摊铺机的沥青混合料受料斗4内，其中，所使用的聚合物改性沥青包括但不限于用SBS制作的高粘度、高弹性、高模量、高PG等级的改性沥青。使用的石料的公称最大粒径为4.75mm。
第二步：实施过程
一体化摊铺机的热沥青罐5内放置的热沥青通过具有洒布热沥青功能的摊铺机的沥青喷洒管道从一体化摊铺机的沥青喷口6按1.0Kg/m2的量以喷雾的状态排出，进而粘附在路面3上，初始形成一层均匀、连续致密的热沥青粘层，然后一体化摊铺机的沥青混合料受料斗4内部的热拌沥青混合料通过摊铺机的输送系统按180℃的温度从一体化摊铺机的沥青混合料出料口7排出，此时，极薄型沥青磨耗层的热拌沥青混合料铺设在初始形成的热沥青粘层上，与此同时，用压路机紧跟着摊铺机对热拌混合料进行碾压，在碾压过程中，热沥青一部分与路面3粘结，一部分被挤压进入热拌沥青混合料内部并与其粘结，形成粘层2，热拌沥青混合料碾压成型后形成极薄型沥青磨耗层1。
第三步：完成，碾压结束后，本结构形成。
热沥青形成了粘层2，成型后以嵌挤的方式存在于极薄型沥青磨耗层的下部空隙中；极薄型沥青磨耗层1与路面3通过粘层2的连接，形成了一个牢固的整体，表面的构造深度达到1.0mm，磨擦系数(摆值)为46，具有良好的路面行车性能。
实施例3
本发明所述极薄型沥青磨耗层结构的一种实施例，本实施例所述极薄型沥青磨耗层结构如附图1所示，从上至下依次包括极薄型沥青磨耗层1、粘层2、路面3，粘层2以嵌挤的方式设于极薄型沥青磨耗层1的下部空隙中，极薄型沥青磨耗层1的厚度为10mm，粘层2的厚度为4mm，其中，粘层2为一层连续相热沥青膜，所述连续相热沥青膜使极薄型沥青磨耗层1与路面3粘结成一个整体。
本实施例所述极薄型沥青磨耗层结构的一种施工方法如下：
第一步：准备过程
1、把热沥青加热到160℃，运动粘度为1.2Pa.s，以达到可喷洒的粘度，然后注入到一体化摊铺机的热沥青罐5内，其中，所使用的热沥青包括但不限于道路石油沥青、聚合物改性沥青、橡胶沥青等。
2、开动摊铺机的燃烧器，加热导热油，使导热油的温度保持在200-220℃，使导热油在一体化摊铺机的热沥青罐5内设置的加热盘管、摊铺机沥青喷管的外层管口循环，使热沥青保温，同时熔化喷管内的残余热沥青，确保喷洒顺畅。使用聚合物改性沥青与石料拌制成热拌沥青混合料注入一体化摊铺机的沥青混合料受料斗4内，其中，所使用的聚合物改性沥青包括但不限于用SBS制作的高粘度、高弹性、高模量、高PG等级的改性沥青。使用的石料的公称最大粒径为4.75mm。
第二步：实施过程
一体化摊铺机热沥青罐5内放置的热沥青通过具有洒布热沥青功能的摊铺机的沥青喷洒管道从一体化摊铺机的沥青喷口6按0.8Kg/m2的量以喷雾的状态排出，进而粘附在路面3上，初始形成一层均匀、连续致密的热沥青粘层，然后一体化摊铺机的沥青混合料受料斗4内部的热拌沥青混合料通过摊铺机的输送系统按170℃的温度从一体化摊铺机的沥青混合料出料口7排出，此时，极薄型沥青磨耗层的热拌沥青混合料铺设在初始形成的热沥青粘层上，与此同时，用压路机紧跟着摊铺机对热拌混合料进行碾压，在碾压过程中，热沥青一部分与路面3粘结，一部分被挤压进入热拌沥青混合料内部并与其粘结，形成粘层2，热拌沥青混合料碾压成型后形成极薄型沥青磨耗层1。
第三步：完成，碾压结束后，本结构形成。
热沥青形成了粘层2，成型后以嵌挤的方式存在于极薄型沥青磨耗层的下部空隙中；极薄型沥青磨耗层1与路面3通过粘层2的连接，形成了一个牢固的整体，表面的构造深度达到1.0mm，磨擦系数(摆值)大于48，具有良好的路面行车性能。
经过实践验证表明，通过上述实施的工艺以及相应的高性能材料，能使结构的厚度降到8-12mm，有效地避免由于层薄带的脱层风险，实现了经济可行的目的。
本技术主要使用了具有洒布热沥青功能的摊铺机来实现热沥青洒布与铺筑热拌沥青混合料的同步工艺，用热沥青代替乳化沥青，充分发挥热沥青性能优异的特点，不保证不产生脱落风险的前提下，把层厚降到8-12mm，是一种简单、快速、经济的方法。
本发明成形后的极薄型沥青磨耗层通过底部的热沥青与下层路面粘结形成牢固的整体，消除了由于层薄而导致的整体性差、脱层的风险。本发明是沥青路面预防性养护的一项新技术，沥青路面经过多年行车使用后，出现抗滑功能衰减、麻面、微裂缝、平整度差、噪声大、轻微坑槽等表面功能问题，本技术能快速、简单有效、低成本地修复沥青路面的表面功能，预防病害进一步产生。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，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范围。

Claims (10)

1.一种极薄型沥青磨耗层结构，其特征在于，从上至下依次包括极薄型沥青磨耗层、粘层、路面，所述粘层以嵌挤的方式设于所述极薄型沥青磨耗层的下部空隙中，所述极薄型沥青磨耗层的厚度为8-12mm。
2.如权利要求1所述的极薄型沥青磨耗层结构，其特征在于，所述粘层为一层连续相热沥青膜，所述粘层的厚度为3-5mm，所述连续相热沥青膜使极薄型沥青磨耗层与路面粘结成一个整体。
3.一种如权利要求1或2所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，所述方法为：使用具有洒布热沥青功能的摊铺机，把洒布热沥青粘层与摊铺热拌沥青混合料两道工艺一前一后地铺设在原路面上，然后使用压路机碾压，压实后形成极薄型沥青磨耗层，其中，所述热沥青粘层与热拌沥青混合料的铺设由同一台摊铺机按前后同步进行。
4.如权利要求3所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，使用具有洒布热沥青功能的一体化摊铺机，把洒布热沥青与摊铺热拌沥青混合料两道工艺整合成一道工序同步实施。
5.如权利要求3或4所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，所述热沥青的洒布量为0.5-1.0Kg/m2。
6.如权利要求3或4所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，所述热沥青洒布时的温度为130-180℃，所述热沥青洒布时的运动粘度不大于3Pa.s。
7.如权利要求3或4所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，所述热拌沥青混合料由热沥青与石料拌制而成。
8.如权利要求7所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，所述热拌沥青混合料使用的石料的公称最大粒径为4.75mm。
9.如权利要求3或4所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，所述热拌沥青混合料经压实后，形成直接行驶车辆、与轮胎相接触的公路表面，其磨擦系数(摆值)大于45，构造深度大于0.8mm。
10.如权利要求3或4所述的极薄型沥青磨耗层结构的施工方法，其特征在于，所述热拌沥青摊铺时的温度为160-180℃。
CN201810164598.6A 2018-02-27 2018-02-27 一种极薄型沥青磨耗层结构及其施工方法 Pending CN108221540A (zh)

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