CN109137679A - 硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置及其施工方法，该油分暂时性添加装置包括：油管以及包裹在所述油管外的油管膜；所述油管上设置有多个孔洞，所述油管的管腔内填充有油分；所述油管膜可在与硬质沥青混合料接触后的短时间内融化；所述油管管腔内的油分可在压路机进行碾压施工环节时，喷射到硬质沥青混合料的孔隙中。采用本发明以后，喷射到沥青混合料的孔隙中的油分可起到暂时性软化沥青的作用，从而有利于混合料的压实和成型。保存在沥青混合料内部的塑料材料将起到廉价“钢筋”的作用，对于提升沥青混合料的抗裂等技术性能具有显著影响作用。

Description

硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，特别涉及一种硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置及其施工方法。
背景技术
现有的工程经验充分证明，低标号硬质沥青在高温地区的应用是可行的，应用该种沥青制备的沥青混合料可以显著的降低炎热季节沥青混合料的高温车辙病害发生的几率，同时在我国南部某些区域中冬季不会出现负温，所以混合料低温病害不显著。这些客观存在的外部环境因素提升了硬质沥青的应用可行性。硬质沥青在下面层、中面层中得到了普遍的应用，甚至在表面层在部分工程中同样可采用硬质沥青以期获得良好的高温稳定性。
硬质沥青的标号较低，一般为30#沥青或者50#沥青，而常规沥青一般为70#、90#或者110#。在工程实践中，如果硬质沥青用在下面层或者中面层，一般选择30#沥青；如果用在表面层，则一般选择50#沥青。低标号的硬质沥青与常规沥青的本质区别，体现在沥青这种混合物的组成情况的显著差别，即沥青的四种组分的比例存在显著差异。具体而言，是沥青中的沥青质、胶质、芳香分和饱和分(其中芳香分和饱和分统称为油分)的比例存在显著差异。硬质低标号沥青中油分的含量显著低于常规沥青。沥青中油分起到软化沥青的作用，如果沥青中油分含量降低，沥青会出现更加快速变硬的效果。如果在沥青混合料未完全压实而沥青已经变硬，那么沥青的压实和成型效果会大打折扣。
近年来的工程经验也充分证明了这一点，尽管硬质沥青可以显著降低南方高温区域沥青路面车辙病害等技术问题，但是在沥青混合料的摊铺及碾压过程中，普遍性的存在压实度没有达到要求，成型效果未达到要求。由于沥青提前硬化，而导致压实和成型都存在显著的技术缺陷，致使硬质沥青混合料在服役过程中存在一些强度偏低、容易松散的工程病害，降低了道路的服役水平，制约了硬质沥青混合料在南部炎热地区的合理应用。
发明内容
为了解决上述硬质沥青混合料施工环节中压实、成型等技术问题，本发明提供了一种硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置，并明确了其施工方法。
一种硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置，包括：
油管以及包裹在所述油管外的油管膜；
所述油管上设置有多个孔洞，所述油管的管腔内填充有油分；
所述油管膜可在与硬质沥青混合料接触后的短时间内融化；所述油管管腔内的油分可在压路机进行碾压施工环节时，喷射到硬质沥青混合料的孔隙中。
在上述技术方案中，所述油管的材料为融化温度在180℃以上的塑料材料。
在上述技术方案中，所述油管膜的材料为融化温度在100℃以下的软塑材料。
在上述技术方案中，所述油管上的多个孔洞的直径为2～4mm的圆形孔洞，圆形孔洞的间隔为3～5mm。
在上述技术方案中，所述油管的长度与铺设宽度相同。
在上述技术方案中，所述油管的长度为0.5m～5m。
在上述技术方案中，所述油管的内径大小为5mm～10mm。
上述的油分暂时性添加装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤i：将所述油分暂时性添加装置埋入硬质沥青混合料中，施工时硬质沥青混合料把包裹在油管外的油管膜短时间内融化，油管上的孔洞将外露；
步骤ii：当压路机开始碾压路面时，压路机产生的压力将传递到所述油分暂时性添加装置上，该压力将使得管腔内部的油分通过孔洞喷射出来，通过硬质沥青混合料内部的孔隙进入到硬质沥青混合料中。
在上述技术方案中，所述油分暂时性添加装置在水平方向上间隔40～50cm距离放置。
在上述技术方案中，所述油分暂时性添加装置设置在表面层中间深度处、中面层中间深度处、或者下面层中间深度处。
本发明具有以下有益效果：
硬质沥青混合料虽然与高温地区路面的的建设相宜，但是由于该种沥青胶质和沥青质等含量偏高、油分含量偏少等客观问题导致硬质沥青混合料存在压实及成型等方面的技术问题，采用本发明以后，在压路机碾压过程中，压力使得本油分暂时性添加装置中的油分喷射到沥青混合料的孔隙中，起到暂时性软化沥青的作用，从而有利于混合料的压实和成型。在完成压实和成型以后，混合料自身的温度降使得这部分油分快速挥发，沥青回归到硬质沥青本身的技术性能。保存在沥青混合料内部的塑料材料将起到廉价“钢筋”的作用，对于提升沥青混合料的抗裂等技术性能具有显著影响作用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的油分暂时性添加装置的正视结构示意图。
图2为图1所示的本发明的油分暂时性添加装置的截面结构示意图。
图3为本发明的油分暂时性添加装置的俯视安装结构示意图。
图4为本发明的油分暂时性添加装置的纵截面安装结构示意图。
图中的附图标记表示为：
1-油管；2-油管膜；3-孔洞；4-油分暂时添加装置。
具体实施方式
硬质沥青混合料的技术性能特别适合高温地区路面的建设。但是硬质沥青混合料在应用过程中存在显著的压实和成型较为困难的技术问题。本发明寻求一种技术措施，使得硬质沥青混合料的压实及成型效果达到理想状态前，沥青具有良好的工作性。
硬质沥青中油分比例较低是造成上述技术问题的主要原因。在混合料碾压过程中暂时性的添加油分是一个合理的解决手段。本发明开发了一种油分暂时性添加装置，利用该种特殊装置在混合料压实和成型阶段内暂时性的提高沥青中油分的含量，保证硬质沥青在合理的时间范围内具有良好的工作性，避免结硬效果提前出现。待压实、成型施工环节完成后，暂时性添加的油分在混合料余热的作用下会充分挥发，混合料中的沥青重新恢复到硬质沥青的技术参数，发挥硬质沥青混合料的技术功能。
本发明的油分暂时性添加装置，采用融化温度在180℃以上的塑料材质制备油管，并在油管的管壁上形成孔洞，管壁周围粘接融化温度在100℃以下的软塑材料，将油分在有压状态下注入到管腔内部，并完成密封。在路面摊铺过程中，将该装置放置在混合料内部，平面间隔约为40～50cm，深度为混合料中部。在放置的短时间内油管管壁周围粘接的软塑材质薄膜由于融化温度低于当时混合料的温度，所以在短时间内软塑薄膜会融化，管壁上的孔洞外露，当进行碾压施工环节时，压路机产生的压力传递到该装置上，并使得管腔内部的油分喷射出来，通过混合料的孔隙传递至20～25cm范围内，实现对此范围内硬质沥青的软化，使得沥青混合料的压实和成型达到理想状态。当碾压和成型工艺完成以后，混合料自身的温度会加速暂时性添加的油分的挥发，短时间内使得沥青还原为硬质沥青的技术特性。残留在混合料内部的塑料材质将发挥“钢筋”的作用，对于提升硬质沥青混合料的抗裂等技术性能具有显著作用。
基于上述总结分析，本发明提出一种硬质沥青油分暂时性添加装置，并经过相应的制备流程，完成了该种装置的设计和实验，并确定其施工工艺。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
如图1和2所示，本发明的油分暂时性添加装置的结构为：
一种硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置，包括：油管1以及包裹在所述油管1外的油管膜2；
所述油管1上设置有多个孔洞3，所述油管1的管腔内填充有油分；所述油管膜2可在与硬质沥青混合料接触后的短时间内融化；所述油管1管腔内的油分可在压路机进行碾压施工环节时，喷射到硬质沥青混合料的孔隙中。
所述油管1的材料为融化温度在180℃以上的塑料材料。所述油管膜2的材料为融化温度在100℃以下的软塑材料。
所述油管1上的多个孔洞3的直径为2～4mm的圆形孔洞，圆形孔洞的间隔为3～5mm。所述油管1的长度与铺设宽度相同，长度为0.5m～5m。所述油管1的内径大小为5mm～10mm。
本发明的油分暂时性添加装置的制备环节为：
(1)由于硬质沥青混合料在压实和成型阶段内混合料的温度在150度左右，为避免该装置在高温条件下融化，选择融化温度在180℃以上塑料制品制备中空的油管1(可以选择PP材质或者PET材质的塑料制品)，油管1的长度范围为0.5m～5m(工程中根据摊铺宽度或者道路宽度合理确定)。油管1的内径大小范围为5mm～10mm。
(2)油管1管壁上以3～5mm为间隔，制作直径为2～4mm的圆形的孔洞3。在压路机的压力挤压下，油管1管腔内的油分可以通过孔洞3向外喷射，进入到硬质沥青混合料的孔隙中，进而软化沥青，提高沥青的工作性能，延缓硬质沥青的结硬时间。
(3)沥青中的油分和柴油及植物油极其相似，所以可以在管腔内压力注入柴油或者植物油，压满为止(为降低技术成本，过滤之后的地沟油可以首选)。
(4)油管1管壁的外侧粘接软塑材质油管膜2薄膜，该种软塑材质油管膜2的融化点应为100℃以下，该油管膜2的作用为在压力注入油分阶段内可以封堵管壁上的孔洞3，如果该油分暂时性添加装置4一旦被埋入热的混合料中，混合料的温度在短时间内将该油管膜2融化，管壁上的孔洞3外露，确保管腔内油分可以在压力挤压下充分喷射出。
如图3和4所示，本发明的油分暂时性添加装置的施工方法包括以下步骤：
步骤i：将所述油分暂时性添加装置埋入硬质沥青混合料中，施工时硬质沥青混合料把包裹在油管1外的油管膜2短时间内融化，油管1上的孔洞3将外露；
步骤ii：当压路机开始碾压路面时，压路机产生的压力将传递到所述油分暂时性添加装置4上，该压力将使得管腔内部的油分通过孔洞3喷射出来，通过硬质沥青混合料内部的孔隙进入到硬质沥青混合料中；
所述油分暂时性添加装置4在水平方向上间隔40～50cm距离放置。所述油分暂时性添加装置4设置在表面层中间深度处、中面层中间深度处、或者下面层中间深度处。
本发明的油分暂时性添加装置在其应用过程中按照如下方式发挥其功能：
(1)预先将软塑材质的油管膜2紧密粘接在存在孔洞3的油管1的管壁外侧，将油分以一定压力注入到管腔内部，注满为止，完成密封。该油分暂时性添加装置4的长度根据施工情况确定，如果摊铺宽度在5m以内，则该油分暂时性添加装置的长度与摊铺宽度相同。如果摊铺宽度在5m以上，可在摊铺宽度范围内设置多根该油分暂时性添加装置4。
(2)在摊铺过程中，将该油分暂时性添加装置4埋入混合料中(路面下面层、中面层和表面层均可埋置)，施工时混合料的温度在150℃左右，该温度将会把管壁外侧粘接的软塑材质的油管膜2薄膜材料(融化温度在100℃以下)短时间内融化，管壁上的孔洞3将外露。
(3)当压路机开始碾压路面时，压路机产生的压力将传递到油分暂时性添加装置4上，该压力将使得管腔内部的油分通过管壁上的孔洞3喷射出来，通过混合料内部的孔隙进入到沥青混合料中，从而实现软化硬质沥青、增加硬质沥青工作性的功能，从而改善硬质沥青混合料的压实和成型效果。当管腔中全部油分喷射完成以后，该塑料管体的内部空腔消失，管体将以一根廉价“钢筋”的形式保存在沥青混合料中，从而增强硬质沥青混合料的力学性能。
(4)前期的试验表明，在10吨压路机的作用下，该油分暂时性添加装置4的软化沥青的范围为20～25cm，所以施工过程中在平面上每隔40～50cm放置一根本装置。在深度方向上，根据国内路面的设计情形，该装置一般在单层铺面材料的中间位置放置，即设置在表面层中间深度处、中面层中间深度处、下面层中间深度处。
下面结合实施例对本发明做以详细说明。
实施例1
油分暂时性添加装置的长度为4.5m，内径7mm，孔洞的间隔为3mm，孔洞的直径为2mm，管腔内油分具体为柴油，管壁材料为PP塑料，周围裹覆的软塑料为UPVC材质。两根油分暂时性添加装置的间隔为40cm。设置在路面下面层中间深度处，下面层层厚度8cm。一次性摊铺宽度为4.5m。
施工情况为硬质30#沥青混合料，现场摊铺温度为150℃，初始压路机为10吨。将应用了该技术的沥青路面压实度及劈裂强度与未采用该技术的混合料进行了对比，得出如下技术参数
表1压实度劈裂强度对比
混合料类别 压实度(％) 劈裂强度(MPa)
采用本发明的混合料 95 1.32
未采用本发明的混合料 89 0.91
实施例2
油分暂时性添加装置长度为3m，内径为5mm，孔洞间隔为5mm，孔洞直径为3mm，管腔内油分为过滤后的地沟油，管壁材料为PET材质塑料，周围裹覆的软塑料为UPVC材质。两根油分暂时性添加装置的间隔为45cm。设置在路面表面层，表面层层厚为6cm，将该装置设置在表面层中间深度处。一次性摊铺宽度为6m，采用同时在摊铺宽度内设置两根本装置。
施工情况为硬质50#沥青混合料，现场摊铺温度为150℃，初始压路机为10吨。将应用了该技术的沥青路面压实度及劈裂强度与未采用该技术的混合料进行了对比，得出如下技术参数
表2压实度劈裂强度对比
混合料类别 压实度(％) 劈裂强度(MPa)
采用本发明的混合料 97 1.91
未采用本发明的混合料 92 1.42
实施例3
油分暂时性添加装置长度为5m，内径为6mm，孔洞间隔为4mm，孔洞直径为4mm，管腔内油分柴油，管壁材料为PP材质塑料，周围裹覆的软塑料为UPVC材质。两根油分暂时性添加装置的间隔为50cm。设置在路面中面层，中面层层厚为7cm，将该装置设置在下面层中间深度处。一次性摊铺宽度为5m，采用在摊铺宽度内设置一根本装置。
施工情况为硬质30#沥青混合料，现场摊铺温度为150℃，初始压路机为10吨。将应用了该技术的沥青路面压实度及劈裂强度与未采用该技术的混合料进行了对比，得出如下技术参数
表3压实度劈裂强度对比
混合料类别 压实度(％) 劈裂强度(MPa)
采用本发明的混合料 96 1.46
未采用本发明的混合料 91 1.29
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种硬质沥青混合料适用的油分暂时性添加装置，其特征在于，包括：
油管(1)以及包裹在所述油管(1)外的油管膜(2)；
所述油管(1)上设置有多个孔洞(3)，所述油管(1)的管腔内填充有油分；
所述油管膜(2)可在与硬质沥青混合料接触后的短时间内融化；所述油管(1)管腔内的油分可在压路机进行碾压施工环节时，喷射到硬质沥青混合料的孔隙中。
2.根据权利要求1所述的油分暂时性添加装置，其特征在于，所述油管(1)的材料为融化温度在180℃以上的塑料材料。
3.根据权利要求1所述的油分暂时性添加装置，其特征在于，所述油管膜(2)的材料为融化温度在100℃以下的软塑材料。
4.根据权利要求1所述的油分暂时性添加装置，其特征在于，所述油管(1)上的多个孔洞(3)的直径为2～4mm的圆形孔洞，圆形孔洞的间隔为3～5mm。
5.根据权利要求1所述的油分暂时性添加装置，其特征在于，所述油管(1)的长度与铺设宽度相同。
6.根据权利要求6所述的油分暂时性添加装置，其特征在于，所述油管(1)的长度为0.5m～5m。
7.根据权利要求1所述的油分暂时性添加装置，其特征在于，所述油管(1)的内径大小为5mm～10mm。
8.根据权利要求1所述的油分暂时性添加装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤i：将所述油分暂时性添加装置(4)埋入硬质沥青混合料中，施工时硬质沥青混合料把包裹在油管(1)外的油管膜(2)短时间内融化，油管(1)上的孔洞(3)将外露；
步骤ii：当压路机开始碾压路面时，压路机产生的压力将传递到所述油分暂时性添加装置(4)上，该压力将使得管腔内部的油分通过孔洞(3)喷射出来，通过硬质沥青混合料内部的孔隙进入到硬质沥青混合料中。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述油分暂时性添加装置(4)在水平方向上间隔40～50cm距离放置。
10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述油分暂时性添加装置(4)设置在表面层中间深度处、中面层中间深度处、或者下面层中间深度处。
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