CN109610262A - 用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层及其施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层及施工工艺。该单一粒径超薄抗滑磨耗层由单一粒径的沥青混合料经摊铺机在路面摊铺并碾压而成，所述沥青混合料包括改性乳化沥青和玄武岩集料。与现有的抗滑性能改善措施相比，本发明在不显著增加原路面高程的基础上，能够极大改善路面的抗滑性能，并具有良好的防水、封缝、抗滑及降低噪音等优点，且所述的改性乳化沥青能够在一定程度上还原原有沥青路面的老化沥青。所述的超薄抗滑磨耗层摊铺厚度能低至5mm，因而造价相对较低，与现有技术相比，具有突出的经济优势。在原有沥青路面上直接铺筑单一粒径超薄抗滑磨耗层，能够缓解水和大气的作用对原有沥青路面的影响，延长道路使用寿命。

Description

用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层及其施工 工艺
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，特别涉及一种用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层及其施工工艺。
背景技术
目前，我国道路建设事业蓬勃发展，通车里程不断延伸，而随着道路在人们生产生活中作用的日益增大，路面结构性病害之外的路面功能性破坏及不足也越来越得到人们的重视。路面的功能性不足，是指路面难以提供车辆正常行驶的条件，如抗滑性能、平整度等。作为一种预防性养护技术，单一粒径超薄抗滑磨耗层，由于厚度仅为5mm，因此能够在不显著增加路面标高的情况下，改善路表的抗滑性能，提高车辆行驶的安全性；同时，能够起到防水封缝的作用，降低水、空气对路面的损伤作用，从而在一定程度上提高沥青路面的使用寿命，降低养护成本。
现阶段，用于改善路面抗滑性能的养护措施，主要包括：同步碎石封层、微表处、Chip封层及含砂雾封层等，而如微表处在路表铺设后，会导致车辆行驶噪音急剧增大，严重影响了驾乘人员的质量量度，降低了驾乘人员的乘车舒适性，并影响道路两侧居民的日常生活；此外，现有磨耗层厚度多为1.5-3cm，施工成本相对较高，单纯用于改善路面抗滑性能，经济性相对较差；且施工过程中混合料多为热拌，在一定程度上增加了有害气体的排放，不利于我国在新时期绿色发展的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层及其施工工艺。本发明的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层在具备良好的抗滑性能的同时，能够有效防水封缝、降噪，且具有突出的经济效益。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，该单一粒径超薄抗滑磨耗层由单一粒径的沥青混合料经摊铺机在路面摊铺并碾压而成，所述沥青混合料包括改性乳化沥青和玄武岩集料。
优选的是，所述单一粒径超薄抗滑磨耗层的厚度为5mm。
优选的是，所述玄武岩集料的粒度为3-5mm。
优选的是，所述沥青混合料包括9-15重量份的改性乳化沥青和80-110重量份的玄武岩集料。
优选的是，所述沥青混合料还包括复合填料，所述复合填料包括粉煤灰、聚酰胺纤维、碳纤维、氮化硼纤维、氢氧化铝粉和氧化锆粉。
优选的是，所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
优选的是，所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
优选的是，所述改性填料包括氮化硼纤维、纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化铝。
一种如上所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层的施工工艺，其包括以下步骤：
1)施工前准备，包括原材料准备和机械准备；所述的原材料准备，包括制备沥青混合料；
2)下承层准备：施工前清扫原有沥青路面，并对存在的病害进行处治、修复，之后采用高压风机清扫路面并保持干净；
3)混合料摊铺及碾压：将改性乳化沥青、玄武岩集料和复合填料拌合，用摊铺机摊铺，并碾压；
4)养生：碾压结束的单一粒径超薄抗滑磨耗层，在常温下养生2-3天，待乳化沥青形成强度后，方可开放交通。
优选的是，所述步骤3)中，按照改性乳化沥青用量0.63-1.35kg/m2，玄武岩集料用量7-9kg/m2，复合填料用量0.05-1kg/m2拌合，再用摊铺机摊铺，并碾压。
本发明首次提出了一种用于预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层(ThinFriction Course，简称TFC)，直接铺筑于已处治好的原有沥青路面之上，由单一粒径的沥青混合料经摊铺机摊铺并碾压而成，摊铺厚度可低至5mm。相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.本发明所述的单一粒径超薄抗滑磨耗层摊铺厚度可低至5mm，因而造价相对较低；
2.采用3-5mm单一粒径玄武岩集料与改性乳化沥青、复合填料拌合而成，铺筑后路表的抗滑性能显著改善，且成型后的路表构造深度较大，有利于车辆高速行驶条件下的安全性，且能够将路表水及时排除；
3.摊铺时，一部分改性乳化沥青会渗入原有沥青路面的微裂缝中，起到防水封缝的作用，且能够在一定程度上还原原有沥青路面上已经老化的沥青，从而延长道路的使用寿命；
4.在原有沥青路面上直接铺筑单一粒径超薄抗滑磨耗层，能够缓解水和大气的作用对原有沥青路面的影响，延长道路使用寿命；
5.与微表处等技术相比，单一粒径超薄抗滑磨耗层由于表面大空隙的存在，能够吸收车辆行驶的噪声，降噪效果较为显著。
附图说明
图1为本发明的单一粒径超薄抗滑磨耗层的结构示意图。
附图标记说明：
1—单一粒径超薄抗滑磨耗层；2—原有沥青路面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本实施例的一种用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，该单一粒径超薄抗滑磨耗层1由单一粒径的沥青混合料经摊铺机在原有沥青路面2摊铺并碾压而成(参照图1)，所述沥青混合料包括改性乳化沥青和玄武岩集料。
在一种实施例中，所述单一粒径超薄抗滑磨耗层的厚度为5mm；所述玄武岩集料的粒度为3-5mm。所述沥青混合料包括9-15重量份的改性乳化沥青和100重量份的玄武岩集料。
在另一种实施例中，所述沥青混合料还包括复合填料，所述复合填料包括粉煤灰、聚酰胺纤维、碳纤维、氮化硼纤维、氢氧化铝粉和氧化锆粉。沥青混合料由复合填料、改性乳化沥青和玄武岩集料常温搅拌而成。其中，粉煤灰的添加能有效增强粘结性，聚酰胺纤维能增强耐磨性能，氮化硼纤维具有优良的机械性能、耐热性能、抗氧化性能、耐腐蚀性能，碳纤维能有效增强韧性、耐候性能和机械强度，提高耐磨耐候性能。氢氧化铝粉和氧化锆粉的添加能增强刚性、耐磨性能、耐腐蚀性能和耐温性能。粉煤灰、聚酰胺纤维、碳纤维、氮化硼纤维、氢氧化铝粉和氧化锆粉的复配使用能产生协同增强效果，大大提高制得的单一粒径超薄抗滑磨耗层的耐磨性能、耐温性能、耐腐蚀性能、机械强度，同时又不损失韧性和耐候性能。
所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
其中，SBS、环氧树脂的添加能提高改性乳化沥青的抗滑性能、粘性、强度和耐候性能。
其中，所述改性填料包括氮化硼纤维、纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化铝。氮化硼纤维能提高机械性能、耐热性能、抗氧化性能、耐腐蚀性能；纳米氧化锌的添加能提高耐磨性、机械强度和抗老化性能，延长使用寿命；纳米二氧化硅和纳米氧化铝的添加能提高改性乳化沥青的耐热、耐候、耐刮擦性能和粘结强度，且不损伤韧性。
本发明还提供一种改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)将沥青、SBS、环氧树脂和相容剂混合，加热至120-180℃，剪切分散、搅拌养生；
(2)再加入乳化剂、稳定剂和溶剂，并加热搅拌；
(3)再加入改性填料，继续加热搅拌后制得改性乳化沥青。
本发明还提供一种上述用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层的施工工艺，其包括以下步骤：
1)施工前准备，包括原材料准备和机械准备；所述的原材料准备，包括制备沥青混合料；
2)下承层准备：施工前清扫原有沥青路面，并对存在的病害进行处治、修复，之后采用高压风机清扫路面并保持干净；
3)混合料摊铺及碾压：将改性乳化沥青、玄武岩集料和复合填料拌合，用摊铺机摊铺，并碾压；
4)养生：碾压结束的单一粒径超薄抗滑磨耗层，在常温下养生2-3天，待乳化沥青形成强度后，方可开放交通。
其中，所述步骤3)中，按照改性乳化沥青用量0.63-1.35kg/m2，玄武岩集料用量7-9kg/m2，复合填料用量0.05-1kg/m2拌合，再用摊铺机摊铺，并碾压。
以下再提供具体实施例，以对本发明作进一步说明。
实施例1
单一粒径超薄抗滑磨耗层由单一粒径的沥青混合料经摊铺机在路面摊铺并碾压而成，沥青混合料由0.5-10重量份的复合填料、9-15重量份的改性乳化沥青和80-110重量份的玄武岩集料常温搅拌而成。其中，所述复合填料包括粉煤灰、聚酰胺纤维、碳纤维、氮化硼纤维、氢氧化铝粉和氧化锆粉。
所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
其中，所述改性填料包括氮化硼纤维、纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化铝。
实施例2
单一粒径超薄抗滑磨耗层由单一粒径的沥青混合料经摊铺机在路面摊铺并碾压而成，沥青混合料由0.5-10重量份的复合填料、9-15重量份的改性乳化沥青和100重量份的玄武岩集料常温搅拌而成。其中，所述复合填料包括粉煤灰、聚酰胺纤维、碳纤维、氮化硼纤维、氢氧化铝粉和氧化锆粉。
所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
其中，所述改性填料包括氮化硼纤维、纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化铝。
实施例3
单一粒径超薄抗滑磨耗层由单一粒径的沥青混合料经摊铺机在路面摊铺并碾压而成，沥青混合料由0.5-10重量份的复合填料、9-15重量份的改性乳化沥青和100重量份的玄武岩集料常温搅拌而成。其中，所述复合填料包括粉煤灰、聚酰胺纤维、碳纤维、氮化硼纤维、氢氧化铝粉和氧化锆粉。
所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
其中，所述改性填料包括氮化硼纤维、纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化铝。
在进一步优选的实施例中，实施例1-3中的集料选用3-5mm单一粒径的玄武岩，集料的各项技术指标见表1。
表1集料性能指标
项目 技术要求 试验方法
表观密度(g/cm<sup>3</sup>) ≥2.50 T0328
含水率(％) ≤1 T0332
含泥量(％) ≤0.5 T033
粒径要求(mm) 2-3/3-5 筛分
实施例1-3中选用的改性乳化沥青各项技术指标见表2。
表2改性乳化沥青性能指标
试验项目 单位 技术要求
赛波特粘度25℃ s 20-100
储存稳定度试验24小时 ％ ≤1
破乳速度 慢裂快凝或中裂
粒子电荷测试 阳离子
蒸发残留物，％ ％ ≥45
针入度，25℃，100g，5秒 0.1mm 30-70
延度，25℃，5cm/分钟，cm cm --
软化点 ℃ ≥80
布氏粘度 cPs 2000-8000
固含量 ％ ≥45
筛上剩余量 ％ ≤0.1
PH值 5.0-8.0
实施例4
施工方法：
1.施工前准备，包括原材料准备和机械准备；所述的原材料准备，包括3-5mm玄武岩及改性乳化沥青；
2.下承层准备：施工前清扫原有沥青路面，并对存在的病害进行处治、修复，之后采用高压风机清扫路面并保持干净；
3.混合料摊铺及碾压：按照改性乳化沥青用量0.96kg/m2，玄武岩集料用量8kg/m2，复合填料用量0.1kg/m2，将复合填料、改性乳化沥青与玄武岩集料拌合，用摊铺机摊铺，并用胶轮压路机碾压3遍；
4.养生：碾压结束的单一粒径超薄抗滑磨耗层，在常温下养生2-3天，待乳化沥青形成强度后，方可开放交通。
铺筑的单一粒径超薄抗滑磨耗层各项性能指标如表3。
表3单一粒径超薄抗滑磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果
摆式摩擦系数 - 61.5
构造深度 mm 1.39
1h湿轮磨耗值 g 1.9
6d湿轮磨耗值 g 9.0
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，该单一粒径超薄抗滑磨耗层由单一粒径的沥青混合料经摊铺机在路面摊铺并碾压而成，所述沥青混合料包括改性乳化沥青、玄武岩集料和复合填料。
2.根据权利要求1所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，所述单一粒径超薄抗滑磨耗层的厚度为5mm。
3.根据权利要求2所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，所述玄武岩集料的粒径为3-5mm。
4.根据权利要求3所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，所述沥青混合料包括9-15重量份的改性乳化沥青和80-110重量份的玄武岩集料。
5.根据权利要求1所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，所述沥青混合料还包括复合填料，所述复合填料包括粉煤灰、聚酰胺纤维、碳纤维、氮化硼纤维、氢氧化铝粉和氧化锆粉。
6.根据权利要求5所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
7.根据权利要求6所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，所述改性乳化沥青包括以下重量份的原料：
8.根据权利要求6或7所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层，其特征在于，所述改性填料包括氮化硼纤维、纳米氧化锌、纳米二氧化硅和纳米氧化铝。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层的施工工艺，其特征在于，其包括以下步骤：
1)施工前准备，包括原材料准备和机械准备；所述的原材料准备，包括制备沥青混合料；
2)下承层准备：施工前清扫原有沥青路面，并对存在的病害进行处治、修复，之后采用高压风机清扫路面并保持干净；
3)混合料摊铺及碾压：将改性乳化沥青、玄武岩集料和复合填料拌合，用摊铺机摊铺，并碾压；
4)养生：碾压结束的单一粒径超薄抗滑磨耗层，在常温下养生2-3天，待乳化沥青形成强度后，方可开放交通。
10.根据权利要求9所述的用于道路预防性养护的单一粒径超薄抗滑磨耗层的施工工艺，其特征在于，所述步骤3)中，按照改性乳化沥青用量0.63-1.35kg/m2，玄武岩集料用量7-9kg/m2，复合填料用量0.05-1kg/m2拌合，再用摊铺机摊铺，并碾压。
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