CN109162162A - 一种提升沥青路面耐久性的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沥青路面施工技术领域，具体涉及一种提升沥青路面耐久性的施工方法，包括清理路面基层后喷洒透层油形成粘层基面，干燥后喷洒粘层沥青形成沥青基面，将沥青与沥青耐久剂混合制备沥青混料，然后与集料混合铺筑在沥青基面上，再经压路机压实。其中沥青耐久剂由增塑剂共聚物、端羟基有机硅、天然橡胶粉、有机插层改性蒙脱土、煅烧硅灰石粉末、木质素磺酸钠、炭黑粉末和钛酸酯偶联剂组成，配组份包括有机硅交联剂、交联催化剂。本发明方法将沥青与沥青耐久剂混合使用通过形成多维交联网络和不可逆固化作用增强沥青的热稳定性、抗氧化性、韧性和弹性，沥青路面平整、坚固、耐久，可以长期使用。

Description

一种提升沥青路面耐久性的施工方法

技术领域

本发明涉及沥青路面施工技术领域，具体涉及一种提升沥青路面耐久性的施工方法。

背景技术

沥青路面是指矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面，沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用，因此沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。但是沥青在运输、搅拌和施工过程中由于处于高温状态态，自炼油厂生产至路面铺筑后性能已经下降20％～50％，同时沥青路面直接受交通载荷作用并受温度、阳光、雨水和紫外线等各种因素作用会发生如脱氢、氧化、蒸发等变化，使沥青老化，路面变脆，导致沥青路面出现如裂缝、车辙、松散、泛油、不均匀沉陷等问题，沥青路面使用性能急剧下降，影响沥青路面的使用。因此如何提高沥青路面的耐老化性，增强沥青路面的使用性能是一直以来研究人员关注的热点。

中国专利CN201210392981.X，专利名称沥青路面铺筑方法，申请日期2012年10月16日，公开了一种在喷洒透层油之前增加精铣刨工艺，使半刚性基层界面构造深度明显增大，粘结面积变大，提升沥青面层和半刚性基层层间抗剪能力的沥青路面筑路方法，但是该方法虽然能改善透层油的透入深度，但是对于沥青路面的耐久性提升效果一般。

发明内容

针对目前沥青路面因沥青在交通、人为、施工、自然等因素作用下老化，影响沥青路面耐久性的问题，本发明的目的在于提供一种提升沥青路面耐久性的施工方法，能够有效改善沥青的老化状况，提升沥青路面的使用耐久性。

本发明提供如下的技术方案：

一种沥青路面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)清理路面基层后碾平，喷洒透层油形成粘层基面，检测透层油浸入路面基层深度≥5mm；

(2)待粘层基面干燥后喷洒粘层沥青形成沥青基面；

(3)将沥青与沥青耐久剂混合制备沥青混料；

(4)按照质量比搅拌混合沥青混料和集料，然后保持140～155℃铺筑在沥青基面上；

(5)摊铺机铺筑物料后静置至温度110～120℃使挥发物质充分挥发后压路机压实。

作为本发明方法的优选，步骤(3)中沥青耐久剂由主组份和辅组份按重量比5～10:3混合组成，其中：

所述主组份由重量份的增塑剂共聚物70～100份、端羟基有机硅55～75份、天然橡胶粉20～40份、有机插层改性蒙脱土15～30份、煅烧硅灰石粉末25～45份、木质素磺酸钠3～7份、炭黑粉末5～10份和钛酸酯偶联剂3～5份组成；

所述配组份包括有机硅交联剂60～80份、交联催化剂3～6份。

作为本发明方法的优选，所述增塑剂共聚物由松油系增塑剂、脂肪系增塑剂和石油系增塑剂按质量比1:0.6～0.9:1～1.5在180～200℃共混聚合而成。

作为本发明方法的优选，松油系增塑剂为歧化松香和妥尔油中的一种，所述脂肪系增塑剂为环氧脂肪酸甲酯和大豆油中的一种，石油系增塑剂为亚油酸和C5树脂中的一种。

作为本发明方法的优选，所述有机硅交联剂为乙酰氧基硅烷、正硅酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚甲基丙烯酸丁酯中的一种，所述催化剂为辛酸亚锡或二丁基锡二马来酸酯。

作为本发明方法的优选，所述端羟基有机硅的侧链上含有乙烯醚基、烯丙基、苯乙烯基和氟烷基中的一种或多种，所述配组份中还包括重量份的光引发剂二芳基碘鎓盐3～5份。

作为本发明方法的优选，步骤(3)的混料过程如下：将主组份按质量比1:3分散溶于汽油中，将沥青加热至180～190℃后加入10～15wt％的主组份，然后降温至165～175℃后加入50～70wt％的主组份，然后降温至140～155℃后加入余下主组份，搅拌均匀后加入配组份。

作为本发明方法的优选，沥青与沥青耐久剂形成的沥青混料中，沥青耐久剂的质量比重分别为夏季5～6wt％、春秋季7～8wt％、冬季9～10wt％。

作为本发明方法的优选，步骤(2)中的粘层沥青中含有13wt％～16wt％的沥青耐久剂。

作为本发明方法的优选，所述集料为破碎的卵石，破碎的卵石中各粒径等级分别为：0～5mm、5～8mm、8～10mm、10～15mm，各粒径等级的质量比依次为0.2～0.4:1:0.6～0.8:0.3～0.5，集料与沥青混料的质量比为12～20:1。

本发明的沥青路面施工方法中在沥青中加入沥青耐久剂，改善沥青的抗老化性能。发明人长期研究沥青性能，通过反复的实验和探索优化得到本发明的沥青耐久剂。该沥青耐久剂由增塑剂共聚物、端羟基有机硅、天然橡胶粉、有机插层改性蒙脱土、煅烧硅灰石、木质磺酸钠、炭黑和钛酯酸偶联剂等按一定质量比组成。增塑剂共聚物由松油系增塑剂、脂肪系增塑剂和石油系增塑剂高温共混聚合而成，松油系增塑剂、脂肪系增塑剂和石油系增塑剂在高温共混过程中形成相互交联的分子网络结构，在加热与液态沥青混合时能够使液态沥青分布在网络结构中，增强沥青路面的抗拉机械强度和沥青的热稳定性，可选用的松油系增塑剂如松焦油、松节油、歧化松香和妥尔油，可选用的脂肪系增塑剂如环氧脂肪酸甲酯、氯代脂肪酸酯和大豆油，可选用的石油系增增塑剂如C5石油树脂、C9石油树脂和亚油酸。发明人经验证发现，选用的歧化松香和妥尔油、环氧脂肪酸甲酯和大豆油、亚油酸和C5树脂的效果比较好，这可能是上述组份彼此之间的共混性好，比如妥尔油中即含有少了的亚油酸，而且耐温性强，与沥青的相容性强，对沥青的增塑效果明显，可以改善沥青的塑性，增强沥青路面的弹性和韧性。发明人对由歧化松香、大豆油和亚油酸按质量比1:0.6:1在200℃共混12小时得到的共混聚合物进行测定发现，该共混聚合物的外观成淡棕色液体，恩氏粘度为70～80s，酸值小于1，挥发份小于0.05wt％，闪点在230℃以上，表现出良好的热稳定性。

沥青耐久剂的主组份先与沥青混合，然后在与配组份混合，端羟基有机硅如两端含有端羟基的端羟基聚硅氧烷、一端为端羟基另一端为乙烯基的端羟基乙烯基聚硅氧烷或者一端为端羟基另一端为氢的端羟基含氢聚硅氧烷在辛酸亚锡或二丁基锡二马来酸酯的催化作用下与乙酰氧基硅烷、正硅酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙酯或聚甲基丙烯酸丁酯发生交联反应，生成改性的有机硅交联网络，并与增塑剂共聚物的分子网络结构相互交错，有助于进一步增强对沥青的包围分布，使沥青被固缚在多维网络结构中，起到藏油效果，避免沥青高温泛油，同时增强沥青的热稳定性、耐磨性、韧性和弹性。同时进一步的在端羟基有机硅侧链上引入乙烯醚基、烯丙基、苯乙烯基和氟烷基等基团增强光敏特性，在光引发剂二芳基碘鎓盐的作用下使端羟基有机硅进一步发生交联固化；而且这种交联固化首先发生在被紫外线照射的沥青路面的表层，随沥青路面的磨耗逐渐向沥青内部强化，亦即这种交联固化一直再进行，从而可以与沥青中的多维网络结构协同强化，强化沥青不可逆的固化，从而强化沥青路面的抗氧化、耐热耐光性能，并增强沥青路面的韧性、弹性和抗拉强度。

在沥青耐久剂中木质素磺酸钠起到分散填料和组份的作用，而且木质素磺酸钠作为阴离子表面活性剂具有较强的吸油效果，能削弱沥青泛油，强化有机插层改性蒙脱土的吸油性能，所用的有机插层改性蒙脱土优选为十八烷基三甲基氯化铵。炭黑与沥青的相容性好，能够吸收沥青泛油，同时增强沥青的耐热稳定性，阻止沥青的热流动性。煅烧硅灰石在增塑剂共聚物的分子网络结构中分布，增强沥青的强度，同时起到隔热作用，削弱热量向沥青路面内部扩散。这样在本申请的沥青耐久剂中各组分相互协同，在与沥青混合后形成多维交联网络，从而增强和改善沥青的耐热、抗氧化性能，并增强沥青路面的韧性、弹性和抗拉强度，有效改善沥青路面的抗老化性能和耐久性。

本申请所用的集料为破碎的卵石，抗压强度高，耐磨性高，增强沥青路面的抗车辙能力、抗高低温性能和耐磨性能，而且级配设置的破碎的卵石在与液态的沥青混料混合的过程中形成液态沥青混料的骨架结构，强化沥青混料中的多维网状结构进一步向向立体方向转化，从而促使沥青在增塑剂共聚物中的立体填充，增强沥青路面的弹性和韧性。同时在摊铺后静置温度至110～120℃后使沥青混料中的挥发物质充分发挥，强化沥青混料结构中的网状骨架的强度和压实效果。

本发明的有益效果如下：

本发明的沥青路面筑路方法中将沥青与沥青耐久剂混合使用，通过形成多维交联网络和不可逆固化作用增强沥青的热稳定性、抗氧化性、韧性和弹性，使沥青具有较强的耐老化性，提升沥青路面的耐久性，沥青路面平整、坚固、耐久，可以长期使用。

具体实施方式

下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。

如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。

实施例1

一种沥青路面的施工方法，包括以下步骤：

(1)清理路面基层后碾平，喷洒透层油形成粘层基面，检测透层油浸入路面基层深度≥5mm；

(2)待粘层基面干燥后喷洒粘层沥青形成沥青基面；

(3)将沥青与沥青耐久剂混合制备沥青混料；

(4)按质量比12:1搅拌混合沥青混料和集料，保持140℃铺筑在沥青基面上，集料为破碎的卵石，破碎的卵石中各粒径等级分别为：0～5mm、5～8mm、8～10mm、10～15mm，各粒径等级的质量比依次为0.2:1:0.6:0.3；

(5)摊铺机铺筑物料后静置至温度110℃使挥发物质充分挥发后压路机压实，形成3cm厚的沥青路面层。

沥青耐久剂由主组份和辅组份按重量比5:3混合组成，其中：

主组份由重量份的增塑剂共聚物70g、端羟基有机硅55g、天然橡胶粉20g、有机插层改性蒙脱土15g、煅烧硅灰石粉末25g、木质素磺酸钠3g、炭黑粉末5g和钛酸酯偶联剂3g组成，配组份由有机硅交联剂60g和交联催化剂3g组成；增塑剂共聚物为歧化松香、大豆油和C5树脂按质量比1:0.6:1在180℃共混5小时聚合而成；端羟基有机硅为端羟基二甲基聚硅氧烷，有机硅交联剂为乙酰氧基硅烷，催化剂为辛酸亚锡；沥青耐久剂与沥青的混料过程如下：将主组份按质量比1:3分散溶于汽油中，将沥青加热至180℃后加入10wt％的主组份，然后降温至165℃后加入50wt％的主组份，然后降温至140℃后加入余下的主组份，搅拌均匀后加入配组份，沥青与沥青耐久剂形成的沥青混料中，沥青耐久剂的质量比重分别为夏季5wt％、春秋季7wt％、冬季9wt％。

实施例2

一种沥青路面的施工方法，包括以下步骤：

(1)清理路面基层后碾平，喷洒透层油形成粘层基面，检测透层油浸入路面基层深度≥5mm；

(2)待粘层基面干燥后喷洒粘层沥青形成沥青基面；

(3)将沥青与沥青耐久剂混合制备沥青混料；

(4)按质量比15:1搅拌混合沥青混料和集料，保持150℃铺筑在沥青基面上；集料为破碎的卵石，破碎的卵石中各粒径等级分别为：0～5mm、5～8mm、8～10mm、10～15mm，各粒径等级的质量比依次为0.3:1:0.7:0.4；

(5)摊铺机铺筑物料后静置至温度115℃使挥发物质充分挥发后压路机压实，形成4cm厚的沥青路面层。

沥青耐久剂由主组份和辅组份按重量比7:3混合组成，其中：

主组份由重量份的增塑剂共聚物80g、端羟基有机硅65g、天然橡胶粉30g、有机插层改性蒙脱土25g、煅烧硅灰石粉末35g、木质素磺酸钠5g、炭黑粉末7g和钛酸酯偶联剂4g组成；配组份由有机硅交联剂70g和交联催化剂4g组成；增塑剂共聚物为妥尔油、环氧脂肪酸甲酯和亚油酸按质量比1:0.7:1.3在190℃共混8h后聚合而成；端羟基有机硅为端羟基乙烯基二甲基聚硅氧烷，有机硅交联剂为聚甲基丙烯酸乙酯，催化剂为二丁基锡二马来酸酯；沥青耐久剂与沥青的混料过程如下：将主组份按质量比1:4分散溶于汽油中，将沥青加热至185℃后加入13wt％的主组份，然后降温至170℃后加入60wt％的主组份，然后降温至150℃后加入余下的主组份，搅拌均匀后加入配组份，沥青与沥青耐久剂形成的沥青混料中，沥青耐久剂的质量比重分别为夏季5.5wt％、春秋季7.5wt％、冬季9.5wt％。

实施例3

一种沥青路面的施工方法，包括以下步骤：

(1)清理路面基层后碾平，喷洒透层油形成粘层基面，检测透层油浸入路面基层深度≥5mm；

(2)待粘层基面干燥后喷洒粘层沥青形成沥青基面；

(3)将沥青与沥青耐久剂混合制备沥青混料；

(4)按质量比20:1搅拌混合沥青混料和集料，保持155℃铺筑在沥青基面上；集料为破碎的卵石，破碎的卵石中各粒径等级分别为：0～5mm、5～8mm、8～10mm、10～15mm，各粒径等级的质量比依次为0.4:1:0.8:0.5；

(5)摊铺机铺筑物料后静置至温度120℃使挥发物质充分挥发后压路机压实，形成3～5cm厚的沥青路面层。

沥青耐久剂由主组份和辅组份按重量比10:3混合组成，其中：

主组份由增塑剂共聚物100g、端羟基有机硅75g、天然橡胶粉40g、有机插层改性蒙脱土30g、煅烧硅灰石粉末45g、木质素磺酸钠7g、炭黑粉末10g和钛酸酯偶联剂5g组成；配组份由有机硅交联剂80g和交联催化剂6g组成；增塑剂共聚物为歧化松香、大豆油与亚油酸200℃按质量比1:0.9:1.5共混聚合而成；端羟基有机硅为端羟基含氢二甲基聚硅氧烷，有机硅交联剂为聚甲基丙烯酸丁酯，催化剂为辛酸亚锡；

沥青耐久剂与沥青的混料过程如下：将主组份按质量比1:4分散溶于汽油中，将沥青加热至190℃后加入15wt％的主组份，然后降温至175℃后加入70wt％的主组份，然后降温至140～155℃后加入余下的主组份，搅拌均匀后加入配组份，沥青与沥青耐久剂形成的沥青混料中，沥青耐久剂的质量比重分别为夏季6wt％、春秋季8wt％、冬季10wt％。

实施例4

一种沥青路面的施工方法，与实施例1的不同之处在于：

增塑剂共聚物由松焦油、环氧脂肪酸甲酯与C9石油树脂180℃按质量比1:0.75:1.2共混聚合而成；端羟基有机硅为侧链上引入乙烯醚基的端羟基聚硅氧烷；配组份由正硅酸乙酯60g、辛酸亚锡6g和光引发剂二芳基碘鎓盐5g组成。

实施例5

一种沥青路面的施工方法，与实施例1的不同之处在于：

增塑剂共聚物由松节油、氯代脂肪酸酯和亚油酸在185℃按质量比1:0.8:1.5共混聚合而成，端羟基有机硅为侧链上引入烯丙基的端羟基乙烯基聚硅氧烷；配组份由乙酰氧基硅烷65g、辛酸亚锡3g和光引发剂二芳基碘鎓盐8g组成。

实施例6

一种沥青路面的施工方法，与实施例1的不同之处在于：

增塑剂共聚物由歧化松香、氯代脂肪酸酯和C9石油树脂200℃按质量比1:0.6:1.3共混聚合而成；端羟基有机硅为侧链上引入苯乙烯基的端羟基含氢聚硅氧烷；配组份由正硅酸乙酯70g、二丁基锡二马来酸酯5g和光引发剂二芳基碘鎓盐6g组成。

实施例7

一种沥青路面的施工方法，与实施例1的不同之处在于：

增塑剂共聚物由妥尔油、大豆油和亚油酸在190℃按质量比1:0.75:1.1共混聚合而成；端羟基有机硅为侧链上引入氟烷基的端羟基聚硅氧烷；配组份由聚甲基丙烯酸乙酯70g、二丁基锡二马来酸酯5g和光引发剂二芳基碘鎓盐9g组成。

实施例8

一种沥青路面的施工方法，与实施例1的不同之处在于：

增塑剂共聚物由歧化松香、环氧脂肪酸甲酯与C5石油树脂在180℃按质量比1:0.6:1.4共混聚合而成；端羟基有机硅为侧链上引入乙烯醚基的端羟基乙烯基聚硅氧烷；配组份由正硅酸乙酯70g、二丁基锡二马来酸酯4g和光引发剂二芳基碘鎓盐5g组成。

实施例9

一种沥青路面的施工方法，与实施例1的不同之处在于：

增塑剂共聚物由妥尔油、大豆油与C5石油树脂185℃按质量比1:0.8:1.1共混聚合而成；端羟基有机硅为侧链上引入烯丙基的端羟基聚硅氧烷；配组份由聚甲基丙烯酸丁酯60g、二丁基锡二马来酸酯5g和光引发剂二芳基碘鎓盐7g组成。

实施例10

一种沥青路面的施工方法，与实施例1的不同之处在于：

增塑剂共聚物由松节油、大豆油与C9石油树脂在200℃按质量比1:0.9:1.2共混聚合而成；端羟基有机硅为侧链上引入苯乙烯基的端羟基聚硅氧烷；配组份由乙酰氧基硅烷70g、辛酸亚锡6g和光引发剂二芳基碘鎓盐10g组成。

性能测试

上述实施例1～10中沥青耐久剂添加量均为6％(夏季)，对比例为市售AH-70号沥青与石灰石集料按质量比5:95混合，沥青路面层厚4cm，按照GB/T15180-2010进行测试针入度、延度和软化点，同时测试高温性能(重复蠕变试验)、低温抗裂性(低温弯曲试验)和抗压回弹模量(测面法)，测试结果如下表1所示。

表1测试结果

Claims (10)

1.一种提升沥青路面耐久性的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）清理路面基层后碾平，喷洒透层油形成粘层基面，检测透层油浸入路面基层深度≥5mm；

（2）待粘层基面干燥后喷洒粘层沥青形成沥青基面；

（3）将沥青与沥青耐久剂混合制备沥青混料；

（4）按质量比搅拌混合沥青混料和集料，保持140～155℃铺筑在沥青基面上；

（5）摊铺机铺筑物料后静置至温度110～120℃使挥发物质充分挥发后压路机压实。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤（3）中沥青耐久剂由主组份和辅组份按重量比5～10:3混合组成，其中：

所述主组份由重量份的增塑剂共聚物70～100份、端羟基有机硅55～75份、天然橡胶粉20～40份、有机插层改性蒙脱土15～30份、煅烧硅灰石粉末25～45份、木质素磺酸钠3～7份、炭黑粉末5～10份和钛酸酯偶联剂3～5份组成；

所述配组份包括有机硅交联剂60～80份、交联催化剂3～6份。

3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述增塑剂共聚物由松油系增塑剂、脂肪系增塑剂和石油系增塑剂按质量比1:0.6～0.9:1～1.5在180～200℃共混聚合而成。

4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，所述松油系增塑剂为歧化松香和妥尔油中的一种，所述脂肪系增塑剂为环氧脂肪酸甲酯和大豆油中的一种，所述石油系增塑剂为亚油酸和C5树脂中的一种。

5.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述有机硅交联剂为乙酰氧基硅烷、正硅酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚甲基丙烯酸丁酯中的一种，所述催化剂为辛酸亚锡或二丁基锡二马来酸酯。

6.根据权利要求2或5所述的施工方法，其特征在于，所述端羟基有机硅的侧链上含有乙烯醚基、烯丙基、苯乙烯基和氟烷基中的一种或多种，所述配组份中还包括重量份的光引发剂二芳基碘鎓盐3～5份。

7.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，步骤（3）的混料过程如下：将主组份按质量比1:3～5分散溶于汽油中，将沥青加热至180～190℃后加入10～15wt%的主组份，然后降温至165～175℃后加入50～70wt%的主组份，然后降温至140～155℃后加入余下的主组份，搅拌均匀后加入配组份。

8.根据权利要求1或7所述的施工方法，其特征在于，沥青与沥青耐久剂形成的沥青混料中，沥青耐久剂的质量比重分别为夏季5～6wt%、春秋季7～8wt%、冬季9～10wt%。

9.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤（2）中的粘层沥青中含有13wt%～16wt%的沥青耐久剂。

10.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述集料为破碎的卵石，破碎的卵石中各粒径等级分别为：0～5mm、5～8mm、8～10mm、10～15mm，各粒径等级的质量比依次为0.2～0.4:1:0.6～0.8:0.3～0.5，集料与沥青混料的质量比为12～20:1。