CN108301279A - 一种热固性材料改性沥青混凝土路面施工方法 - Google Patents

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张海燕
范勇军
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Abstract

本发明涉及一种热固性沥青混凝土路面的施工方法，包括如下步骤：(1)基层路面的预处理；(2)热固性沥青混凝土的拌合；所述热固性沥青混凝土中含有质量百分比3～15％的热固性聚合物改性沥青，余量为矿料；(3)将经拌合的热固性沥青混凝土运输至经预处理的基层路面，进行摊铺及碾压；(4)将碾压后的路面进行加热固化成型；所述加热固化成型过程中，控制路面温度为50～150℃，累计加热2～24h，即可。本发明施工方法操作简单，比常规施工方法施工工期缩短20～40天，且可快速开放交通，同时可以确保热固性材料优异性能的发挥，对施工质量和施工效率有明显的提高，大大提高路面的耐久性和使用寿命。

Description

一种热固性材料改性沥青混凝土路面施工方法
技术领域
本发明涉及一种路面施工方法，尤其是涉及一种热固性材料改性沥青混凝土路面施工方法。
背景技术
随着我国交通运输业的发展，对路用沥青材料的技术性能提出了越来越高的要求。出现了各种改性沥青，如往沥青中掺入橡胶、树脂、硫磺及其他高聚物，来提高沥青混凝土的路用性能。其中热固性材料改性沥青在热塑性沥青的结构中引入了热固性的反应基团，赋予了材料优异的性能，如高温稳定性、疲劳性能、耐溶剂性等。目前应用在改性沥青中的热固性材料包括环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、丙烯酸等。此类材料在应用的过程中会发生固化反应，并且对温度和时间要求严格，后期养生时间长，限制材料应用。在施工的过程中，如何控制各施工环节的温度和时间等工艺参数对材料性能的发挥有很大的影响，前期拌合与施工的过程中要求固化反应要慢，以便有足够的时间施工，后期养生的过程中要求固化反应要快，可以快速增加材料强度，减少因施工而造成的交通中断的时间，尽早开放交通。针对这一前后矛盾的问题，本发明提出一种针对热固性材料改性沥青的施工方法，提高路面性能、控制施工温度、缩短施工工期、保证施工质量，减少交通中断带来的不便，延长路面使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种道路施工方法，该方法可以准确、高效解决热固性材料改性沥青混凝土路面施工养护周期过长、难以发挥材料优异性能的问题。
具体而言，本发明提供了一种热固性沥青混凝土路面施工方法，包括：基层路面处理；热固性沥青混凝土的拌合；摊铺及碾压；加热固化成型。
具体而言，所述方法包括如下步骤：
(1)基层路面的预处理；
(2)热固性沥青混凝土的拌合；所述热固性沥青混凝土中含有质量百分比3～15％、优选为4～8％的热固性聚合物改性沥青，余量为矿料；
(3)将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土运输至经步骤(1)预处理的基层路面，进行摊铺及碾压；
(4)将经步骤(3)碾压后的路面进行加热固化成型；所述加热固化成型过程中，维持路面温度为50～150℃，累计加热2～24h，即可。
本发明所述热固性沥青混凝土是反应型聚合物改性沥青混凝土，由热固性聚合物改性沥青(又可称为反应型聚合物改性沥青)和矿料混合而成。基于所述混凝土的总质量，所述反应型聚合物改性沥青的质量百分比为3～15％，优选4～8％，余量为矿料。
所述热固性聚合物改性沥青可在一定温度下反应固化成型。具体而言，包括环氧、聚氨酯、丙烯酸树脂、酚醛树脂改性沥青中的一种或多种。
具体而言，所述热固性聚合物改性沥青可以为单组分、双组份或三组份。所述双组份热固性聚合物改性沥青包括A组和B组分，其中，A组份为树脂，B组份为沥青与固化剂的混合物。所述环三组份热固性聚合物改性沥青包括A组份、B组份和C组份，其中，A组份为树脂，B组份为固化剂，C组份为基质沥青或改性沥青。。
所述步骤(1)中，基层路面预处理是指：对待铺设的基层路面进行清洁，具体可通过清扫或高压水冲洗或空压机清除或其他方法清除石子、浮渣、粉尘、油或其他杂质杂物，再喷洒或涂抹粘层油。具体而言，清洁基层路面后，优选以0.4～1.2kg/m2涂抹或喷洒粘层油。优选所述粘层油为乳化沥青、改性乳化沥青、热沥青、改性沥青、水性高分子、环氧树脂、环氧沥青中的一种或几种，进一步优选为采用环氧沥青、乳化沥青或改性乳化沥青。
所述步骤(2)中，热固性沥青混凝土的拌合方法是将各组分计量搅拌混合，然后加入到拌锅中与石料拌合。对于双组份、三组分的热固性聚合物改性沥青而言，需提前对各组分计量，混合20～600s，至混合均匀，然后加入到拌锅中与石料搅拌20～300s；或计量后同时加入到拌锅中与石料在拌锅中共同混合20～600s。所述的单组分热固性沥青混合料拌和将改性沥青加入到拌锅中拌合，其他操作与混合料的制造方法相同。本发明中，拌合温度不能超过所用反应型聚合物改性沥青的固化反应温度。一般而言，拌合温度可选用中温100～140℃或高温140～180℃拌合。
所述热固性沥青混凝土经拌合后，需采用具有保温措施的运输车运输到摊铺现场。保证混合料到场的内部温度与拌合温度的温差在10℃以内。所述运输时间优选小于120min。
步骤(3)所述摊铺可以在预热的或不加热的摊铺机上涂抹植物油，将运输到铺设地点的热固性沥青混凝土及时摊铺。
步骤(3)所述碾压也可以压路机轮胎涂抹植物油，紧跟摊铺机及时进行碾压，并随时监控碾压温度。所述碾压的温度与拌合时的温度(即混凝土的温度)相对应。
作为一种优选方案，步骤(2)所述拌合的温度为100～140℃；步骤(3)所述碾压的路面初压温度不低于100℃，终压温度不低于70℃；控制所述拌合完成到碾压完成的时间≤60min。
作为一种优选方案，步骤(2)所述拌合的温度为140～180℃；步骤(3)所述碾压的路面初压温度不低于120℃，终压温度不低于90℃；控制所述拌合完成到碾压完成的时间≤120min。
步骤(4)所述加热固化成型是指对路面进行加热，使之完成固化反应，路面形成强度；可采用红外辐射、微波加热或/和热风加热方法。
具体而言，所述红外辐射加热可采用液化石油气为燃料加热红外线辐射板，利用红外线辐射加热路面，采用间歇式加热方式，配有红外线测温传感器监测沥青混合料温度。作为间歇式红外辐射加热的一种具体方案，每个周期内：红外辐射加热30s～300s使路面升温至维持温度，再停止加热30s～300s，再开始加热。
所述微波辐射加热可采用间歇式微波辐射加热。作为间歇式微波辐射加热的一种具体方案，每个周期内：微波辐射加热5～25min使路面升温至维持温度，再停止加热5～10min，再开始加热。
所述热风循环加热，通过热风炉对强制循环的空气进行加热，加热后的热空气在风机的驱动下形成热风，吹到路面上进行对流加热。可以采用柴油为加热燃料。热风循环应确保均匀加热，并可根据路面受热温度自动调节，监测沥青混合料温度，
为了确保施工的道路能够及时同行，本发明速搜方法还可以进一步包括步骤(5)：监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，即可开放交通；优选当路面的马歇尔稳定度≥40kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
作为本发明的一种优选方案，所述方法包括以下步骤：
(1)基层路面的预处理：清洁待铺设的基层路面，以0.4～1.2kg/m2涂抹粘层油；所述粘层油采用环氧沥青、环氧树脂或水性高分子；
(2)热固性沥青混凝土的拌合；将三组份热固性聚合物改性沥青中的A、B组份在40～60℃预热，按照1：0.5～2的比例充分混合搅拌均匀，其中A组份为树脂、B组份为固化剂；将所述A、B组份的混合物与加热至140～180℃的C组份基质沥青等质量混合，再与加热至140～180℃的石料充分拌合，拌合所得的热固性沥青混凝土中热固性聚合物改性沥青的含量为4～8％；
(3)将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土迅速运输至经步骤(1)预处理的基层路面，进行摊铺及碾压；控制路面的初压温度为不低于120℃，终压温度不低于70℃；控制从拌合完成到碾压完成的时间不超过120min；
(4)采用间歇式微波辐射加热对经步骤(3)碾压后的路面进行加热固化成型，控制路面温度为50～70℃，累计加热10～24h；每个加热周期中：微波辐射加热5～10min使路面升温至50～70℃，停止加热保温5～10min，再开始加热；
(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，开放交通；优选当路面的马歇尔稳定度≥40kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
作为本发明的一种优选方案，所述方法包括以下步骤：
(1)基层路面的预处理：清洁待铺设的基层路面，以0.4～1.2kg/m2涂抹粘层油；所述粘层油采用环氧沥青、乳化沥青或改性乳化沥青；
(2)热固性沥青混凝土的拌合；将双组份热固性聚合物改性沥青中的A、B组份按照1：2～6的比例充分混合搅拌均匀，其中，A组份为在70～90℃预热的树脂，B组份为在120～140℃预热的沥青与固化剂混合物；将所述AB组份的混合物与加热至120～140℃的石料充分拌合，拌合所得的热固性沥青混凝土中热固性聚合物改性沥青的含量为4～8％；
(3)将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土迅速运输至经步骤(1)预处理的基层路面，进行摊铺及碾压；控制路面的初压温度不低于100℃，终压温度不低于70℃；控制从拌合完成到碾压完成的时间不超过60min；
(4)采用间歇式微波辐射加热对经步骤(3)碾压后的路面进行加热固化成型，控制路面温度为100～150℃，累计加热2～10h；每个加热周期中：微波辐射加热5～25min使路面升温至100～130℃，停止加热保温5～10min，再开始加热；
(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，开放交通；优选当路面的马歇尔稳定度≥40kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
本发明进一步保护所述方法在各级公路、高速公路、桥梁或隧道的施工、养护、改建及维修工程中的应用。所述的路面施工方法，可用于桥面和隧道铺装工程、高速公路及普通道路的新建及维修工程、城市主干道路及BRT车道、交叉路口公交站台的新建及维修工程。
本发明施工方法操作简单，可快速开放交通。按照本发明所述施工方法，热固性材料改性沥青混凝土路面会比常规施工方法施工工期缩短20～40天，并且确保热固性材料优异性能的发挥，对施工质量和施工效率有明显的提高，大大提高路面的耐久性和使用寿命。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
按照如下方法进行路面施工：
(1)基层处理：待铺设沥青路面的基面清洁，扫除石子、浮渣、粉尘、油或其他杂质杂物，涂抹粘层油；所述粘层油采用环氧沥青，用量0.8kg/m2；
(2)热固性沥青混凝土的拌合及运输：采用EA-10级配，三组分环氧沥青，油石比6.9％，配料3000kg；首先将环氧沥青三组分中的A、B组份在60℃下预热，然后按照4:3比例进行混合60s，搅拌均匀，其中，A组份为环氧树脂，B组份为固化剂；然后将C组份基质沥青(秦皇岛70#)加热至160℃，以1:1的质量比例与AB组份的混合物加入到进行搅拌，搅拌60s后加入到拌锅中，与加热到170℃的石料拌合75s；装车，测试出料温度在165℃，并用保温被覆盖进行保温，运输时间40min，到场温度160℃；
(3)摊铺及碾压：在预热的摊铺机上涂抹植物油，及时摊铺；所述碾压将压路机轮胎涂抹植物油，紧跟摊铺机及时进行碾压，并随时监控碾压温度，初压温度150℃，初压3遍+复压2遍+终压1遍，终压温度碾压温度93℃；从拌合完成到碾压完成的时间为75min；
(4)加热养护：采用微波加热，在5s内升温至60℃，均匀加热持续5min/次，保温10min，控制温度在60±5℃，累计加热24h；
(5)开放交通：钻芯取样测试马歇尔稳定度42kN，空隙率0.3％，满足开放交通的条件，即刻开放交通。
实施例2
按照如下方法进行路面施工：
(1)基层处理：待铺设沥青路面的基面清洁，扫除石子、浮渣、粉尘、油或其他杂质杂物，涂抹粘层油；所述粘层油采用改性乳化沥青，用量1.2kg/m2；
(2)热固性沥青混凝土的拌合及运输：采用EA-13级配，双组分环氧沥青，油石比6.4％，配料2000kg；首先将环氧沥青双组分中的A组份环氧树脂在87℃下预热，B组份沥青与固化剂混合物在130℃下预热，然后按照1:2.9比例进行混合60s，搅拌均匀，与加热到130℃的石料拌合75s；装入带有加热的运输车，测试出料温度在120℃，并用保温被覆盖进行保温；运输时间30min，到场温度117℃；
(3)摊铺及碾压：在预热的摊铺机上涂抹植物油，及时摊铺；所述碾压将压路机轮胎涂抹植物油，紧跟摊铺机及时进行碾压，并随时监控碾压温度，初压温度110℃，初压3遍+复压5遍+终压1遍，终压温度碾压温度79℃；从拌合完成到碾压完成的时间为60min；
(4)加热养护：采用微波辐射加热，加热10min升温至120℃，关闭加热保温5min左右，再次打开加热，温度保持在105-130℃，累计养护4h；
(5)开放交通：钻芯取样测试马歇尔稳定度33kN，空隙率1％，满足开放交通的条件，即刻开放交通。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种热固性沥青混凝土路面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基层路面的预处理；
(2)热固性沥青混凝土的拌合；所述热固性沥青混凝土中含有质量百分比3～15％、优选为4～8％的热固性聚合物改性沥青，余量为矿料；
(3)将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土运输至经步骤(1)预处理的基层路面，进行摊铺及碾压；
(4)将经步骤(3)碾压后的路面进行加热固化成型；所述加热固化成型过程中，维持路面温度为50～150℃，累计加热2～24h，即可。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热固性聚合物改性沥青包括环氧、聚氨酯、丙烯酸树脂、酚醛树脂改性沥青中的一种、两种或三种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热固性聚合物改性沥青为单组份、双组份或三组份；
所述双组份热固性聚合物改性沥青包括A组份树脂和B组份沥青与固化剂的混合物；
所述环三组份热固性聚合物改性沥青包括A组份树脂、B组份固化剂和C组份基质沥青或改性沥青。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，清洁基层路面后，以0.4～1.2kg/m2涂抹或喷洒粘层油；
所述粘层油为乳化沥青、改性乳化沥青、热沥青、改性沥青、水性高分子、环氧树脂、环氧沥青中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述拌合的温度为110～140℃；步骤(3)所述碾压的路面初压温度不低于100℃，终压温度不低于70℃；控制所述拌合完成到碾压完成的时间≤60min；或，步骤(2)所述拌合的温度为150～180℃；步骤(3)所述碾压的路面初压温度不低于120℃，终压温度不低于90℃；控制所述拌合完成到碾压完成的时间≤120min。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述加热固化成型采用间歇式红外辐射加热；每个周期内：红外辐射加热30s～300s使路面升温至维持温度，再停止加热30s～300s，再开始加热；
或，采用间歇式微波加热；每个周期内：微波辐射加热5～25min使路面升温至维持温度，再停止加热5～10min，再开始加热；
或，采用热风循环加热；具体通过热风炉对强制循环的空气进行加热，加热后的热空气在风机的驱动下形成热风，持续性吹到路面上，维持路面温度。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，即可开放交通；
优选当路面的马歇尔稳定度≥40kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
8.一种热固性沥青混凝土路面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基层路面的预处理：清洁待铺设的基层路面，以0.4～1.2kg/m2涂抹粘层油；所述粘层油为乳化沥青、改性乳化沥青、热沥青、改性沥青、水性高分子、环氧树脂、环氧沥青中的一种或几种；
(2)热固性沥青混凝土的拌合；将三组份热固性聚合物改性沥青中的A、B组份在40～60℃预热，按照1：0.5～2的比例充分混合搅拌均匀，其中A组份为树脂、B组份为固化剂；将所述A、B组份的混合物与加热至140～180℃的C组份基质沥青等质量混合，再与加热至140～180℃的石料充分拌合，拌合所得的热固性沥青混凝土中热固性聚合物改性沥青的含量为4～8％；
(3)将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土迅速运输至经步骤(1)预处理的基层路面，进行摊铺及碾压；控制路面的初压温度不低于120℃，终压温度不低于90℃；控制从拌合完成到碾压完成的时间不超过120min；
(4)采用间歇式微波辐射加热对经步骤(3)碾压后的路面进行加热固化成型，控制路面温度为50～70℃，累计加热10～24h；每个加热周期中：微波辐射加热5～10min使路面升温至50～70℃，停止加热保温5～10min，再开始加热；
(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，开放交通；优选当路面的马歇尔稳定度≥40kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
9.一种热固性沥青混凝土路面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基层路面的预处理：清洁待铺设的基层路面，以0.4～1.2kg/m2涂抹粘层油；所述粘层油为乳化沥青、改性乳化沥青、热沥青、改性沥青、水性高分子、环氧树脂、环氧沥青中的一种或几种；
(2)热固性沥青混凝土的拌合；将双组份热固性聚合物改性沥青中的A、B组份按照1：2～6的比例充分混合搅拌均匀，其中，A组份为在70～90℃预热的环氧树脂，B组份为在120～140℃预热的沥青与固化剂混合物；将所述AB组份的混合物与加热至120～140℃的石料充分拌合，拌合所得的热固性沥青混凝土中热固性聚合物改性沥青的含量为4～8％；
(3)将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土迅速运输至经步骤(1)预处理的基层路面，进行摊铺及碾压；控制路面的初压温度不低于100℃，终压温度不低于70℃；控制从拌合完成到碾压完成的时间不超过60min；
(4)采用间歇式微波辐射加热对经步骤(3)碾压后的路面进行加热固化成型，控制路面温度为100～150℃，累计加热2～10h；每个加热周期中：微波辐射加热5～25min使路面升温至100～130℃，停止加热保温5～10min，再开始加热；
(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，开放交通；优选当路面的马歇尔稳定度≥40kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
10.权利要求1～9任意一项所述方法在各级公路、高速公路、桥梁或隧道、BRT车道、交叉路口、公交站台的施工、养护、改建及维修工程中的应用。
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