CN109610259B

CN109610259B - 一种路用超薄磨耗层及其制备方法

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Publication number: CN109610259B
Application number: CN201811379264.7A
Authority: CN
Inventors: 胥亮; 马云容; 蔡智慧; 张翔宇
Original assignee: Xiamen Huate Highway Asphalt Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Huate Highway Asphalt Technology Co ltd
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2038-11-19
Also published as: CN109610259A

Abstract

本发明提供了一种路用超薄磨耗层及其制备方法，该超薄磨耗层包括连接在原路面上的连接层及铺设在连接层上的嵌固型沥青混合料；该连接层为不粘轮改性乳化沥青，其在路面温度不低于0℃下，于原路面上洒布0.2 L/m²～1.2L/m²；该嵌固型沥青混合料在135℃～170℃温度下铺设，经压实后层厚为1.5cm~2.5cm。本发明在超薄磨耗层技术中可采用常规施工设备亦可采用特殊一体机铺筑设备施工，降低路用超薄磨耗层技术门槛及投资成本，同时，确保超薄磨耗层防水，具有与开级配或半开级配沥青混合料同等的抗滑性能，促进超薄磨耗层技术在国内的应用与发展。

Description

一种路用超薄磨耗层及其制备方法

技术领域

本发明属于路面预防性养护技术领域，具体涉及一种路用超薄磨耗层及其制备方法。

背景技术

路用超薄磨耗层是在现有路面上铺筑的厚度为1.5cm～2.5cm的沥青混合料薄层罩面，旨在修复原有路面诸如松散、裂缝、坑槽、车辙以及抗滑性能不足等轻度路面病害，恢复或提升道路通行能力，阻止原有路面病害发展，延长道路服务寿命，其是目前使用较为广泛的一种路面预防性养护技术。该技术具有厚度薄、投资成本低、施工速度快、抗滑、耐磨、路用性能优良且技术可行性高等诸多优点，近年来在国内道路养护工程中备受青睐。

但是，目前所采用的超薄磨耗层技术多为半开或开级配沥青混合料，为确保层间黏结以及阻止路表水下渗，在技术应用上必须配合较大洒布量的改性乳化沥青黏层使用，施工上又必须使用可进行乳化沥青洒布与沥青混合料摊铺同步进行的一体机施工。然而，上述的一体机制造尚未国产化，施工需采用进口摊铺设备，价格昂贵，且施工技术较难掌握，一定程度制约了超薄磨耗层技术的应用。

为拓展施工和易性，尝试铺筑了传统的薄层嵌固式沥青混合料罩面；然而效果不甚理想，层间黏结问题频发。同时，采用传统嵌固型沥青混合料所铺筑超薄磨耗层，其路表构造深度较小，抗滑性能不及开级配或半开级配沥青混合料，且抗滑性能衰减较快，并且上述的沥青混合料普遍存在压实质量问题，路面常见早期水损害现象，耐久性较差。

由此，目前路面预防性养护施工中所采用的超薄磨耗层体系对国外技术有较强依赖，不利于该技术在我国的应用与发展。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一，即避免采用一体机施工，降低路用超薄磨耗层技术门槛及投资成本，同时，确保超薄磨耗层防水，具有与开级配或半开级配沥青混合料同等的抗滑性能，促进超薄磨耗层技术在国内的应用与发展。为此，本发明的第一个目的在于提出一种路用超薄磨耗层。

本发明的第二个目的在于提出一种路用超薄磨耗层的制备方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种路用超薄磨耗层，包括连接在原路面上的连接层及铺设在所述连接层上的嵌固型沥青混合料；

所述连接层为不粘轮改性乳化沥青，其在路面温度不低于0℃下，于所述原路面上洒布0.2L/m²～1.2L/m²；所述不粘轮改性乳化沥青为快裂改性乳化沥青、其恩格拉粘度为1～5、蒸发或蒸馏残留物固含量≥55％、蒸发残留物的软化点≥60℃，且其轮胎附着率低于10％；

所述嵌固型沥青混合料在135℃～170℃温度下铺设，经压实后层厚为1.5cm～2.5cm，表干法测试：空隙率为3.5％～4.5％，矿料间隙率大于等于16.5％，沥青饱和度为70％～80％；真空密封法测试：空隙率为6％～7％，矿料间隙率大于等于18.5％，沥青饱和度为60％～70％。

根据本发明实施例的一种路用超薄磨耗层，其通过不粘轮改性乳化沥青作为薄层热拌沥青混合料摊铺层与原有路面的连接层，不粘轮改性乳化沥青在气温不低于0℃的条件下，洒布后15min～45min内破乳凝结形成连接层，具有在路面温度60℃以内受车辆碾压时抑制连接层沥青与车辆橡胶轮胎黏连的特性，同时又可与摊铺在其上的热拌嵌固型沥青混合料形成熔融粘结，在不采用乳化沥青洒布与沥青混合料摊铺同步进行的一体机施工的情况下，可最大程度保存连接层的完整性，确保薄层罩面与原有路面的牢固粘结。另外，嵌固型沥青混合料具有容易碾压成型，压实后表面粗糙、构造深度大可为车辆通行提供较大的摩擦系数，同时内部嵌固结构起到防止路表水下渗损害原有路面。

另外，根据本发明上述实施例提出的一种路用超薄磨耗层，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明实施例，按照质量百分比计，所述嵌固型沥青混合料包括以下组分：5.5％～8.5％的聚合物改性沥青，0.1～0.5％的5mm～7mm短切无捻聚酯纤维，70％～75％的粗集料，15％～20％的细集料以及6％～12％的填料。

根据本发明实施例，所述粗集料为公称最大粒径为9.5mm，4.75mm筛孔通过率小于5％的玄武岩或/和辉绿岩碎石，其中，粒径为6.7mm～9.5mm的碎石含量大于65％。

根据本发明实施例，所述细集料为经碱性或中性石料加工的2.36mm筛孔通过率大于95％，0.075mm筛孔通过率小于8％的机制砂或石屑。

根据本发明实施例，所述填料包括石灰岩矿粉和含量低于2％消石灰或水泥。

根据本发明实施例，所述嵌固型沥青混合料在温度140±5℃下老化2h，而后在单位压力600±18kPa、旋转角1.25±0.02°、旋转压实次数100次条件下压实后测试体积指标。

本发明第二方面实施例还提出了一种路用超薄磨耗层的方法，其包括以下步骤：

S1、对原路面清扫，进行病害处置；

S2、在路面温度不低于0℃下，于所述原路面上洒布0.2L/m²～1.2L/m²的不粘轮改性乳化沥青连接层；

S3、在所述连接层上铺筑一层1.6cm～3.0cm厚的嵌固型沥青混合料；

S4、在150℃～90℃的条件下，将步骤S3的嵌固型沥青混合料经压路机碾压嵌固，而形成1.5cm～2.5cm厚的路用超薄磨耗层。

根据本发明实施例，利用不粘轮改性乳化沥青与嵌固型沥青混合料制得路用超薄磨耗层的技术施工方便，无需采用专用一体机机械设备，也无需对原有设备进行改造，技术可行性高，所施做的超薄磨耗层防水、抗滑、耐磨等路用性能优良，可有效促进超薄磨耗层技术在我国的应用与发展。

根据本发明实施例，所述步骤S3中嵌固型沥青混合料的制备包括：

S31、称取15％～20％的细集料、0.1～0.5％的5mm～7mm短切无捻聚酯纤维和70％～75％的粗集料拌和15s～20s，得第一混合料；

S32、在第一混合料中加入5.5％～8.5％的聚合物改性沥青拌和20s～25s，得第二混合料；S33、在第二混合料中加入6％～12％的填料拌和15s～25s，得嵌固型沥青混合料。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将更详细地描述本发明的示例性实施例，应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种路用超薄磨耗层，包括连接在原路面上的连接层及铺设在所述连接层上的嵌固型沥青混合料；

本发明提供的不粘轮改性乳化沥青在路面温度不低于0℃的条件下，洒布后15min～45min内破乳凝结形成连接层，具有在路面温度60℃以内受车辆碾压时抑制连接层沥青与车辆橡胶轮胎黏连的特性，同时又可与摊铺在其上的热拌嵌固型沥青混合料形成熔融粘结，最大程度保存连接层的完整性，确保薄层罩面与原有路面的牢固粘结。本发明对所述不粘轮改性乳化沥青的来源没有特殊的限制，可满足本发明对不粘轮改性乳化沥青的要求，采用本领域技术人员所熟知的不粘轮改性乳化沥青即可，例如，采用界面增强剂加入基质沥青中，增强改性沥青；而后将沥青乳化和增稠剂配成的皂液与增强改性沥青置于研磨具中研磨、搅拌成不粘轮改性乳化沥青。也可采用其市售商品。本发明采用T0621沥青恩格拉粘度试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行恩格拉粘度的测试；本发明采用T0655-1993沥青贮存稳定性试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行贮存稳定性的测试；本发明采用T0658-1993乳化沥青破乳速度试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行破乳速度的测试；本发明采用T0652-1993乳化沥青筛上剩余量试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行筛上剩余量的测试；本发明采用T0653-1993乳化沥青微粒离子电荷试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行粒子电荷的测试；本发明采用T0651-1993乳化沥青蒸发残留物含量试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行残留量含量的测试；本发明采用T0604-2000沥青针入度试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行针入度的测试；本发明采用T0606-2000沥青软化点试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行软化点的测试；本发明采用T0605-1993沥青延度试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行延度的测试；本发明采用T0607-1993沥青溶解度试验方法对不粘轮改性乳化沥青进行溶解度的测试；本发明采用JEAAS2011对不粘轮改性乳化沥青进行轮胎附着率的测试；在本发明中，所述不粘轮改性乳化沥青的技术指标见表1所示，表1为不粘轮改性乳化沥青的技术指标：

表1不粘轮改性乳化沥青物理参数

该不粘轮改性乳化沥青在气温不低于0℃的条件下，洒布后15min～45min内破乳凝结形成连接层，具有在路面温度60℃以内受车辆碾压时抑制连接层沥青与车辆橡胶轮胎黏连的特性，同时又可与摊铺在其上的热拌嵌固型沥青混合料形成熔融粘结，最大程度保存连接层的完整性，确保薄层罩面与原有路面的牢固粘结。

本发明提供的嵌固型沥青混合料具有容易碾压成型，压实后表面粗糙、构造深度大可为车辆通行提供较大的摩擦系数，同时内部嵌固防止路表水下渗损害原有路面。按照质量百分比计，所述嵌固型沥青混合料包括：5.5％～8.5％的聚合物改性沥青，0.1～0.5％的5mm～7mm短切聚酯纤维，70％～75％的粗集料，15％～20％的细集料以及6％～12％的填料。

在本发明中，所述粗集料优选公称最大粒径为9.5mm，4.75mm筛孔通过率小于5％的玄武岩或/和辉绿岩碎石，其中，粒径为6.7mm～9.5mm的碎石含量大于65％。本发明对玄武岩或辉绿岩碎石的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的公称最大粒径为9.5mm，4.75mm筛孔通过率小于5％的玄武岩或辉绿岩即可，如可以采用其市售商品。在本发明中，所述玄武岩或辉绿岩碎石具有结构致密、强度高、良好的颗粒形状和耐磨性，能够充分发挥其作为粗集料的作用，在车辆碾压下不易被碾碎。在本发明中，所述玄武岩碎石的技术指标见表2所示，表2为玄武岩的技术指标：

表2玄武岩的技术指标

试验项目	单位	技术要求	试验方法
				石料压碎值	％	≤20	T 0316
微狄法尔磨耗损失	％	≤18	ASTM TP58-00
				表观密度	t/m<sup>3</sup>	≥2.60	T 0304
吸水率	％	≤2.0	T 0304
				粗集料与沥青的黏附性	级	5	T 0616
坚固性	％	≤12	T 0314
				针片状颗粒含量	％	≤12	T 0312
水洗法＜0.075mm颗粒含量	％	≤1	T 0310
				石料磨光值	BPN	≥42	T 0321

在本发明中，所述细集料优选为经石灰岩等洁净的碱性或中性石料加工的2.36mm筛孔通过率大于95％，0.075mm筛孔通过率小于8％的机制砂或石屑。机制砂由石灰岩制；所述石屑选择辉绿岩石屑；本发明对辉绿岩石屑的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的2.36mm筛孔通过率大于95％，0.075mm筛孔通过率小于8％的辉绿岩石屑即可，如可以采用其市售商品。在本发明中，所述辉绿岩石屑的技术指标见表3，表3为辉绿岩石屑的技术指标：

表3辉绿岩石屑的技术指标

试验项目	单位	技术要求	试验方法
				表观密度	t/m<sup>3</sup>	≥2.50	T 0328
坚固性(＞0.3mm部分)	％	≤12	T 0340
				砂当量	％	≥60	T 0334
亚甲蓝值	g/kg	≤10	T 0349
				棱角性(流动时间)	s	≥30	T 0345

在本发明中，所述填料包括石灰岩矿粉和含量低于2％消石灰或水泥。本发明对石灰岩矿粉的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的石灰岩矿粉即可，如可以采用其市售商品。在本发明中，所述石灰岩矿粉的技术指标见表4，表4为石灰岩矿粉的技术指标：

表4石灰岩矿粉的技术指标

在本发明中，所述聚酯纤维为5mm～7mm的短切无捻聚酯纤维。本发明对聚酯纤维的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的5mm～7mm的短切无捻聚酯纤维即可，如可以采用其市售商品。

在本发明中，所述嵌固型沥青混合料的制备由上述的组分拌和制出，具体为：首先，称取15％～20％的细集料、0.1～0.5％的5mm～7mm短切无捻聚酯纤维和70％～75％的粗集料拌和15s～20s，得第一混合料；然后，在第一混合料中加入5.5％～8.5％的聚合物改性沥青拌和20s～25s，得第二混合料；接着，在第二混合料中加入6％～12％的填料拌和15s～25s，得嵌固型沥青混合料。其中，加入聚合物改性沥青后的拌和时间不少于35s，总拌和时间不少于50s，拌和在165℃～180℃的条件下进行，所制备的嵌固型改性沥青混合料温度为135℃～170℃。拌和时，采用本领域技术人员熟知的拌和方法即可。

在本发明中，上述获得的嵌固型改性沥青混合料，测得的嵌固型改性沥青混合料具有以下特征：

空隙率：采用真空密封法测试为6％～7％，采用表干法测试为3.5～4.5％；

矿料间隙率：采用真空密封法测试不小于18.5％，采用表干法测试不小于16.5％；

沥青饱和度：采用真空密封法测试为60％～70％，采用表干法测试为70％～80％。

在本发明中，采用轮碾法在140±5℃的条件下往返碾压6～9次，所压实成型的2.0cm～2.5cm厚嵌固型改性沥青混合料的体积指标可达到第7项所示水平，同时压实的嵌固型改性沥青混合料表面的构造深度为0.7mm～0.9mm。

本发明采用T0719-2011沥青混合料车辙试验方法对上述制得的嵌固型沥青混合料超薄磨耗层进行车辙试验动稳定度的测试；本发明采用T0729-2000沥青混合料冻融劈裂试验方法对上述制得的嵌固型沥青混合料超薄磨耗层进行冻融劈裂残留强度比的测试；本发明采用T0971-2008沥青路面渗水系数测试方法对上述制得的嵌固型沥青混合料超薄磨耗层进行渗水系数的测试；本发明采用T0961-1995手工铺砂法测定路面构造深度试验方法对上述制得的嵌固型沥青混合料超薄磨耗层进行构造深度的测试；本发明采用T0732-2000沥青混合料谢伦堡漏试验方法对上述制得的嵌固型沥青混合料超薄磨耗层进行析漏损失的测试；本发明采用T0733肯塔堡飞散试验方法对上述制得的超薄磨耗层进行飞散损失的测试；本发明采用T0709沥青混合料马歇尔稳定度试验方法对上述制得的超薄磨耗层进行残留稳定度比测试；本发明采用T0715沥青混合料弯曲试验方法对上述制得的超薄磨耗层进行低温弯曲破坏应变的测试。

本发明还提供了一种路用超薄磨耗层的方法，其包括以下步骤：

S1、对原路面清扫，进行病害处置；病害处置时，是采用本领域技术人员熟知。

S2、在路面温度不低于0℃下，在经处理后的原路面上洒布0.2L/m²～1.2L/m²的不粘轮改性乳化沥青连接层；洒布过程采用本领域技术人员熟知的设备进行。

S3、在所述连接层上铺筑一层1.6cm～3.0cm厚，温度为135～170℃的上述的嵌固型沥青混合料。

S4、在150℃～90℃的条件下，将步骤S3的嵌固型沥青混合料经压路机碾压嵌固，从而形成具有防水、抗滑、耐磨、性能优良并耐久1.5cm～2.5cm厚的薄层罩面(即超薄磨耗层)，在修复原有路面轻微至中度病害，阻止原有路面病害发展，延长道路使用寿命的同时，又能够恢复并提升原有路面的通行能力。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种路用超薄磨耗层进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

嵌固型改性沥青混合料材料组成：

沥青：聚合物改性沥青

粗集料：玄武岩碎石

细集料：辉绿岩石屑

填料：石灰岩矿粉

聚酯纤维：6mm短切聚酯纤维

经试验设计以上材料的组成比例如表5所示：

表5嵌固型改性沥青混合料材料组成比例

嵌固型改性沥青混合料矿料级配：

根据表5所示组成比例制备的嵌固型改性沥青混合料矿料级配如表6所示：

表6嵌固型改性沥青混合料矿料级配

压实嵌固型沥青混合料体积指标

根据表5所示组成比例制备的嵌固型改性沥青混合料，在温度140±5℃下老化2h，而后在单位压力600±18kPa、旋转角1.25±0.02°、旋转压实次数100次条件下压实后测试体积指标，压实沥青混合料的体积指标如表7所示：

表7压实嵌固型沥青混合料体积指标测试结果

路用性能

根据表5所示组成比例制备嵌固型改性沥青混合料并成型试件，对其各项路用性能指标进行测试，试验结果如表8所示：

表8超薄磨耗层路用性能指标测试结果

层间黏结

以0.5L/m²的不粘轮改性乳化沥青作为连接层，在AC-16型原路面上加铺2.5cm厚表5所示嵌固型改性沥青混合料，采用斜剪试验(45°)所测得25℃的层间抗剪强度为2.79MPa。

实施例2

本发明对现有的乳化沥青喷洒与热拌沥青混合料摊铺同步进行的超薄施工专用一体机形成的超薄磨耗层进行路用性能及层间粘结测试，结果如下：

改性沥青混合料材料组成

沥青：聚合物改性沥青

粗集料：玄武岩碎石

细集料：辉绿岩石屑

填料：石灰岩矿粉

经试验设计以上材料的组成比例如表9所示：

表9改性沥青混合料材料组成比例

改性沥青混合料矿料级配

根据表9所示组成比例制备的超薄磨耗层改性沥青混合料矿料级配如表10所示：

表10改性沥青混合料矿料级配

压实改性沥青混合料体积指标

根据表9所示组成比例制备的改性沥青混合料，在温度140±5℃下老化2h，而后在单位压力600±18kPa、旋转角1.25±0.02°、旋转压实次数100次条件下压实后测试体积指标，压实沥青混合料的体积指标如表11所示：

表11压实改性沥青混合料体积指标测试结果

路用性能

根据表9所示组成比例制备改性沥青混合料并成型试件，对其各项路用性能指标进行测试，试验结果如表12所示：

表12改性沥青混合料路用性能指标测试结果

项目	单位	检测结果
			析漏损失	％	0.06
飞散损失(浸水)	％	9.9
			残留稳定度比	％	90.4
冻融劈裂残留强度比，TSR	％	95.8
			车辙试验动稳定度	％	＞6000
低温弯曲破坏应变	εμ	2833
			构造深度	mm	1.08
渗水系数	ml/min	＞1000

层间黏结

采用乳化沥青喷洒与热拌沥青混合料摊铺同步进行的超薄施工专用一体机，于AC-16型原路面上喷洒1.0L/m²的高粘改性乳化沥青(作为连接层)的同时加铺2.5cm厚表9所示超薄磨耗层改性沥青混合料，采用斜剪试验(45°)所测得25℃的层间抗剪强度为2.47MPa。

由此可知，本发明提供的路用超薄磨耗层可避免采用一体机施工，降低路用超薄磨耗层技术门槛及投资成本，同时，确保超薄磨耗层防水，具有与开级配或半开级配沥青混合料同等的抗滑性能，促进超薄磨耗层技术在国内的应用与发展。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种路用超薄磨耗层，包括连接在原路面上的连接层及铺设在所述连接层上的嵌固型沥青混合料；其特征在于，

所述嵌固型沥青混合料在135℃～170℃温度下铺设，经压实后层厚为1.5cm～2.5cm，表干法测试：空隙率为3.5％～4.5％，矿料间隙率大于等于16.5％，沥青饱和度为70％～80％；真空密封法测试：空隙率为6％～7％，矿料间隙率大于等于18.5％，沥青饱和度为60％～70％；

按照质量百分比计，所述嵌固型沥青混合料包括以下组分：5.5％～8.5％的聚合物改性沥青，0.1～0.5％的5mm～7mm短切无捻聚酯纤维，70％～75％的粗集料，15％～20％的细集料以及6％～12％的填料；

所述粗集料为公称最大粒径为9.5mm，4.75mm筛孔通过率小于5％的玄武岩或/和辉绿岩碎石，其中，粒径为6.7mm～9.5mm的碎石含量大于65％。

2.如权利要求1所述的路用超薄磨耗层，其特征在于，所述细集料为经碱性或中性石料加工的2.36mm筛孔通过率大于95％，0.075mm筛孔通过率小于8％的机制砂或石屑。

3.如权利要求1所述的路用超薄磨耗层，其特征在于：所述填料包括石灰岩矿粉和含量低于2％消石灰或水泥。

4.如权利要求1所述的路用超薄磨耗层，其特征在于，所述嵌固型沥青混合料在温度140±5℃下老化2h，而后在单位压力600±18kPa、旋转角1.25±0.02°、旋转压实次数100次条件下压实后测试体积指标。

5.一种制备如权利要求1所述的路用超薄磨耗层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对原路面清扫，进行病害处置；

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中嵌固型沥青混合料的制备包括：

S32、在第一混合料中加入5.5％～8.5％的聚合物改性沥青拌和20s～25s，得第二混合料；

S33、在第二混合料中加入6％～12％的填料拌和15s～25s，得嵌固型沥青混合料。