CN109824327A - 一种再生复合混凝土路面及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路工程路面建设技术领域，具体涉及一种再生复合混凝土路面及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种再生复合混凝土路面，所用原料包括：再生回收沥青路面材料和水泥基砂浆液；所述再生回收沥青路面材料包括：按各组分的重量份数计，回收沥青路面材料90～98、新集料0～8、再生剂0.2～1.2、增粘剂0.1～1.0；所述水泥基砂浆液包括：按各组分的重量份数计，快硬硫铝酸盐水泥25～40、矿物掺和物5～15、超细石英砂20～35、高性能减水剂1.0～2.2、消泡剂0.06～0.12、水20～32。本发明的路面有优异的高温抗车辙性能和低温抗开裂性，且在节约施工成本和节能减排上成效显著。

Description

一种再生复合混凝土路面及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程路面建设技术领域，具体涉及一种再生复合混凝土路面及其制备方法。

背景技术

沥青路面长期在环境气候和车辆荷载作用下，其组成材料的质量必然发生变化和衰减，因此高速公路需要定期的维修和养护，我国每年旧路面维修产生的铣刨废料约有2亿吨左右。传统的沥青路面再生技术存在旧料利用率低、能量消耗大和再生的路面使用性能差等诸多问题，严重制约了路面材料循环利用技术的推广。

灌浆技术广泛应用在各个工程领域中，半柔性复合路面是将水泥基灌浆材料灌入到大孔隙开级配的沥青混合料中，从而形成刚柔兼济的复合混凝土路面，这种路面有优异抗车辙性、抗开裂和抗腐蚀性。但是传统半柔性复合路面基体沥青混合料均采用新集料制备而成，基体沥青混合料的空隙率设计在18％～25％之间，工程实践发现，基体沥青混合料过大的空隙率会使水泥浆灌注过多，进而导致复合混凝土刚性过大，柔性减小，复合混凝土路面从半柔性变成半刚性，最终造成路面开裂。

硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥比，由于其具有C₄A₃S和C₂S含量较多，使其硬化更快，早期强度高，抗盐蚀能力更优异，在对有工期要求、对施工部位有抗盐腐蚀要求的工程，硫铝酸盐水泥以作为首选材料。

中国专利CN101857401A公开自流入式半柔性复合路面及其施工方法，该专利发明一种活性水泥砂浆材料，该材料可以通过自身流动性灌入基体沥青中，减少机械振捣灌浆对基体沥青混合料破坏。但该水泥砂浆材料养生时间为24h，交通封闭时间过长，时间成本过大。

中国专利CN105481322B公开一种半柔性复合路面结构，该半柔性复合路面的基体沥青混合料设计空隙率为22％～28％之间，其28d动稳定试验结果在30000次/mm以上，过分追求复合混凝土的刚性性能必然会导致复合混凝土柔性的性能减弱或消失，这违背了半柔性复合路面“刚柔兼济”的设计初衷。

发明内容

本发明提供一种再生复合混凝土路面及其制备方法，将快硬快凝型水泥砂浆液灌入至由再生回收沥青路面材料制备成的再生沥青混合料中，通过施工操作制备而成一种再生复合混凝土路面；该路面有优异的高温抗车辙性能和低温抗开裂性，且在节约施工成本和节能减排上成效显著。

本发明的技术方案如下：

一种再生复合混凝土路面，所用原料包括：再生回收沥青路面材料和水泥基砂浆液；所述再生回收沥青路面材料包括：按各组分的重量份数计，回收沥青路面材料90～98、新集料0～8、再生剂0.2～1.2、增粘剂0.1～1.0；所述水泥基砂浆液包括：按各组分的重量份数计，快硬硫铝酸盐水泥25～40、矿物掺和物5～15、超细石英砂20～35、高性能减水剂1.0～2.2、消泡剂0.06～0.12、水20～32。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述再生回收沥青路面材料的压实空隙率为15％～20％之间。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述回收沥青路面材料为高等级公路改性沥青路面面层铣刨回收材料；所述回收沥青路面材料根据粒径大小分为两档或三档，分两档时：粒径取5mm～10mm和10mm～20mm两种规格；分三档时：粒径取0mm～5mm、5mm～10mm和10mm～20mm三种规格。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述新集料为0mm～5mm、5mm～10mm和10mm～20mm规格集料中的一种或多种。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述再生剂为芳香族溶剂油、甲基苯乙烯或糠醛抽出油。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述增粘剂为松香树脂、石油树脂、烷基酚醛树脂、萜烯树脂及古马隆树脂中的一种或两种以上。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述42.5号快硬硫铝酸盐水泥中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤1.8％。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述矿物掺合料为超细粉煤灰、超细硅灰粉、超细矿渣微粉的两者或三者混合物，三种材料的比例为，超细粉煤灰：超细硅灰粉：超细矿渣微粉：＝1：0.5～1.5：0.5～1.5；所述超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

进一步地，所述的再生复合混凝土路面,其中所述高性能减水剂为聚羧酸类减水剂；所述消泡剂为固体有机硅类消泡剂和聚合物类消泡剂中的一种。

上述的再生复合混凝土路面的制备方法，包括以下步骤：

1)再生回收沥青路面材料制备：

预热搅拌装置，将新集料加入其中并在160℃～180℃温度下搅拌，均匀后加入增粘剂并搅拌2～3min，之后同时将回收沥青路面材料和再生剂按比例加入到搅拌装置中，搅拌40S～90S后制成再生沥青混合料；

2)再生沥青混合料摊铺：

摊铺碾压时，再生沥青混合料温度不低于160℃，使用钢轮压路机对混合料进行碾压压实，碾压时遵循“1静3振3静1赶光”的原则；

3)水泥基砂浆液制备与灌浆：

现场按各组成材料的比例投料，搅拌设备转速为1000～1400转/min，加水后搅拌4～5min，制成水泥浆；将水泥浆通过人工或机械洒布到再生沥青混合料表面，通过振捣设备将水泥浆灌入大孔隙的再生沥青混合料中，当表面气泡消失时，用收浆装置收走路面上多余的水泥浆；

4)养生：

再生复合混凝土路面灌浆结束后，应封闭交通直至水泥基灌浆材料终凝。

本发明的有益效果为：本发明将回收沥青路面材料(RAP)制作成空隙率为15％～20％再生基体沥青混合料(柔性材料)，并将硫铝酸盐水泥(刚性材料)为主要胶凝材料的砂浆浆液灌入其空隙中，从而形成“刚柔兼济”的再生复合混凝土路面，这种路面结构提升了沥青混凝土柔性路面的高温抗车辙性和耐久性，也克服了水泥混凝土刚性路面易温缩开裂、铺设外观差等缺点；该发明在提升路面路用性能的同时，还降低工程造价，实现“绿色交通”的发展目标。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

再生复合混凝土路面原料包括：再生回收沥青路面材料、水泥基砂浆液。

再生回收沥青路面材料按各组分的重量份数计，包括：

回收沥青路面材料 90

新集料 9

再生剂 0.4

增粘剂 0.6

回收沥青路面材料为沈山高速公路路面铣刨材料料，原路面沥青为SBS改性沥青。

回收沥青路面材料根据粒径大小分为三档，粒径分别为0mm～5mm、5mm～10mm和10mm～20mm三种规格。

新集料为5mm～10mm和10mm～20mm两种规格。

再生剂为芳香族溶剂油，选用格尔科林贸易(上海)有限公司产品，牌号为GRAR01。

增粘剂为萜烯树脂，上海正上化工科技有限公司产品，牌号为803L。再生回收沥青路面材料的压实空隙率，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0708-2011的规定检测，结果为15.6％。

水泥基砂浆液，按各组分的重量份数计，包括：

42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司产品，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

矿物掺和物为超细粉煤灰和超细硅灰粉的混合物，比例为1:0.6。

超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

高性能减水剂为常规聚羧酸类减水剂，德国巴斯夫集团产品，牌号为2651F。

消泡剂为固体有机硅类消泡剂，德国明凌化工集团产品，牌号为P803。

上述再生复合混凝土路面的制备方法，步骤如下：

再生回收沥青路面材料制备：预热搅拌装置，投入新集料并在160℃～180℃温度下搅拌均匀，保持温度并加入已称量好的增粘剂，继续搅拌2～3min，之后将回收沥青路面材料和再生剂按比例分别加入到搅拌装置中，搅拌40S～90S后制成再生沥青混合料。

再生沥青混合料摊铺：摊铺碾压时，再生沥青混合料的碾压温度不低于160℃，应使用钢轮压路机对混合料进行碾压压实，碾压时遵循“1静3振3静1赶光”的原则。

水泥基砂浆液制备与灌浆：再生沥青混合料摊铺完成，且路面温度降到30℃以下后，才能进行水泥砂浆灌浆。现场按砂浆各组成材料的比例投料，搅拌设备转速为1000～1400转/min，加水后搅拌4～5min，制成水泥浆；人工将水泥浆洒布到再生沥青混合料表面，并通过平板夯实机将水泥浆振捣灌入再生沥青混合料中，当表面气泡消失时，用收浆装置收走路面上多余的水泥浆。

养生：再生复合混凝土路面灌浆结束后，应封闭交通直至水泥基灌浆材料终凝。

实施例2

再生回收沥青路面材料按各组分的重量份数计，包括：

回收沥青路面材料 94

新集料 5

再生剂 0.5

增粘剂 0.5

回收沥青路面材料为沈山高速公路路面铣刨材料料，原路面沥青为SBS改性沥青。

回收沥青路面材料根据粒径大小分为三档，粒径分别为5mm～10mm和10mm～20mm两种规格。

新集料为0mm～5mm和5mm～10mm两种规格。

再生剂为芳香族溶剂油，选用格尔科林贸易(上海)有限公司产品，牌号为GRAR01。

增粘剂为萜烯树脂，上海正上化工科技有限公司产品，牌号为803L。再生回收沥青路面材料的压实空隙率，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0708-2011的规定检测，结果为17.8％。

水泥基砂浆液，按各组分的重量份数计，包括：

42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司产品，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

矿物掺和物为超细粉煤灰和超细硅灰粉的混合物，比例为1:0.6。

超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

上述再生复合混凝土路面的制备方法，步骤如下：

再生回收沥青路面材料制备：预热搅拌装置，投入新集料并在160℃～180℃温度下搅拌均匀，保持温度并加入已称量好的增粘剂，继续搅拌2～3min，之后将回收沥青路面材料和再生剂按比例分别加入到搅拌装置中，搅拌40S～90S后制成再生沥青混合料。

再生沥青混合料摊铺：摊铺碾压时，再生沥青混合料的碾压温度不低于160℃，应使用钢轮压路机对混合料进行碾压压实，碾压时遵循“1静3振3静1赶光”的原则。

水泥基砂浆液制备与灌浆：再生沥青混合料摊铺完成，且路面温度降到30℃以下后，才能进行水泥砂浆灌浆。现场按砂浆各组成材料的比例投料，搅拌设备转速为1000～1400转/min，加水后搅拌4～5min，制成水泥浆；人工将水泥浆洒布到再生沥青混合料表面，并通过平板夯实机将水泥浆振捣灌入再生沥青混合料中，当表面气泡消失时，用收浆装置收走路面上多余的水泥浆。

养生：再生复合混凝土路面灌浆结束后，应封闭交通直至水泥基灌浆材料终凝。

实施例3

再生回收沥青路面材料按各组分的重量份数计，包括：

回收沥青路面材料 100

再生剂 0.6

增粘剂 0.4

回收沥青路面材料为沈山高速公路路面铣刨材料料，原路面沥青为SBS改性沥青。

回收沥青路面材料根据粒径大小分为三档，粒径分别为5mm～10mm和10mm～20mm两种规格。

再生剂为芳香族溶剂油，选用格尔科林贸易(上海)有限公司产品，牌号为GRAR01。

增粘剂为松香树脂，选用上饶市恒林树脂有限公司产品，牌号为138，软化点,80℃～100℃。

再生回收沥青路面材料的压实空隙率，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0708-2011的规定检测，结果为19.7％。

水泥基砂浆液，按各组分的重量份数计，包括：

42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司产品，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

矿物掺和物为超细粉煤灰和超细硅灰粉的混合物，比例为1:0.6。

超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

上述再生复合混凝土路面的制备方法，步骤如下：

再生回收沥青路面材料制备：预热搅拌装置，按比例投入回收沥青路面材料、再生剂和增粘剂，在170℃温度下搅拌2～3min，制成再生沥青混合料。

再生沥青混合料摊铺：摊铺碾压时，再生沥青混合料的碾压温度不低于160℃，应使用钢轮压路机对混合料进行碾压压实，碾压时遵循“1静3振3静1赶光”的原则。

水泥基砂浆液制备与灌浆：再生沥青混合料摊铺完成，且路面温度降到30℃以下后，才能进行水泥砂浆灌浆。现场按砂浆各组成材料的比例投料，搅拌设备转速为1000～1400转/min，加水后搅拌4～5min，制成水泥浆；人工将水泥浆洒布到再生沥青混合料表面，并通过平板夯实机将水泥浆振捣灌入再生沥青混合料中，当表面气泡消失时，用收浆装置收走路面上多余的水泥浆。

养生：再生复合混凝土路面灌浆结束后，应封闭交通直至水泥基灌浆材料终凝。

对比例

本对比例制备半柔性复合路面，由基体沥青混合料和水泥砂浆液组成。

基体沥青混合料材料使用新集料和沥青，按各组分的重量份数计，包括：

粗集料、细集料、矿粉均为石灰岩，产至辽阳小屯。

SBS改性沥产至盘锦，规格为SBSI-C型，软化点为72℃。

基体沥青混合料压实空隙率，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中T0708-2011的规定检测，结果为23.1％。

水泥基砂浆液，按各组分的重量份数计，包括：

42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司产品，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

矿物掺和物为超细粉煤灰和超细硅灰粉的混合物，比例为1:0.6。

超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

上述半柔性复合路面的制备方法，步骤如下：

再生回收沥青路面材料制备：按比例将细集料、粗集料、改性沥青投入拌和设备，180℃±2℃温度下搅拌1～1.5min，暂停，加入矿粉，继续搅拌，总拌和时间为3min。

再生沥青混合料摊铺：摊铺碾压时，再生沥青混合料的碾压温度不低于160℃，应使用钢轮压路机对混合料进行碾压压实，碾压时遵循“1静3振3静1赶光”的原则。

水泥基砂浆液制备与灌浆：再生沥青混合料摊铺完成，且路面温度降到30℃以下后，才能进行水泥砂浆灌浆。现场按砂浆各组成材料的比例投料，搅拌设备转速为1000～1400转/min，加水后搅拌4～5min，制成水泥浆；人工将水泥浆洒布到再生沥青混合料表面，并通过平板夯实机将水泥浆振捣灌入再生沥青混合料中，当表面气泡消失时，用收浆装置收走路面上多余的水泥浆。

养生：再生复合混凝土路面灌浆结束后，应封闭交通直至水泥基灌浆材料终凝。

实施效果如下：

表1为实施例1、2、3和对比例的路用性能检测结果：

表2为实施例1、2、3和对比例的经济性分析：

检测项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					路面厚度5cm，每平米造价，元	100	96	85	150

沥青混合料车辙试验表征的是混合料的高温力学性能，车辙试验结果与高温抗车辙能力成正比，而低温弯曲破坏应变表征的是沥青混合料的低温抗开裂性能，其数值大小与低温抗开裂性能成正比，从表1可以看出，实施例1、2和3的高温抗车辙性能和低温抗开裂性能都符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的规定，说明只有保证合适的灌浆量，才能使半柔性复合混凝土路面真正发挥刚柔兼济的性能。

从表2可以看出，本发明所述再生复合混凝土路面的每平米造价比使用新料修筑复合路面要降低33.3％～43％，降低成本与节能环保可同时实现。

本发明仅公开列举部分实施例，但并不限定本发明。在本发明所述思路及范围内，可作各种变化或调整，例如对某份原材料组分增加或减少，但对该产品的效果可能不会产生实质性影响，那么这种改动同样属于本申请的权利要求保护范围所界定的范围之内。

Claims (10)

1.一种再生复合混凝土路面，其特征在于，所用原料包括：再生回收沥青路面材料和水泥基砂浆液；所述再生回收沥青路面材料包括：按各组分的重量份数计，回收沥青路面材料90～98、新集料0～8、再生剂0.2～1.2、增粘剂0.1～1.0；所述水泥基砂浆液包括：按各组分的重量份数计，快硬硫铝酸盐水泥25～40、矿物掺和物5～15、超细石英砂20～35、高性能减水剂1.0～2.2、消泡剂0.06～0.12、水20～32。

2.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述再生回收沥青路面材料的压实空隙率为15％～20％之间。

3.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述回收沥青路面材料为高等级公路改性沥青路面面层铣刨回收材料；所述回收沥青路面材料根据粒径大小分为两档或三档，分两档时：粒径取5mm～10mm和10mm～20mm两种规格；分三档时：粒径取0mm～5mm、5mm～10mm和10mm～20mm三种规格。

4.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述新集料为0mm～5mm、5mm～10mm和10mm～20mm规格集料中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述再生剂为芳香族溶剂油、甲基苯乙烯或糠醛抽出油。

6.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述增粘剂为松香树脂、石油树脂、烷基酚醛树脂、萜烯树脂及古马隆树脂中的一种或两种以上。

7.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述42.5号快硬硫铝酸盐水泥中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤1.8％。

8.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述矿物掺合料为超细粉煤灰、超细硅灰粉、超细矿渣微粉的两者或三者混合物，三种材料的比例为，超细粉煤灰：超细硅灰粉：超细矿渣微粉：＝1：0.5～1.5：0.5～1.5；所述超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

9.根据权利要求1所述的再生复合混凝土路面,其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸类减水剂；所述消泡剂为固体有机硅类消泡剂和聚合物类消泡剂中的一种。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种再生复合混凝土路面的制备方法，包括以下步骤：

1)再生回收沥青路面材料制备：

预热搅拌装置，将新集料加入其中并在160℃～180℃温度下搅拌，均匀后加入增粘剂并搅拌2～3min，之后同时将回收沥青路面材料和再生剂按比例加入到搅拌装置中，搅拌40S～90S后制成再生沥青混合料；

2)再生沥青混合料摊铺：

摊铺碾压时，再生沥青混合料温度不低于160℃，使用钢轮压路机对混合料进行碾压压实，碾压时遵循“1静3振3静1赶光”的原则；

3)水泥基砂浆液制备与灌浆：

现场按各组成材料的比例投料，搅拌设备转速为1000～1400转/min，加水后搅拌4～5min，制成水泥浆；将水泥浆通过人工或机械洒布到再生沥青混合料表面，通过振捣设备将水泥浆灌入大孔隙的再生沥青混合料中，当表面气泡消失时，用收浆装置收走路面上多余的水泥浆；

4)养生：

再生复合混凝土路面灌浆结束后，应封闭交通直至水泥基灌浆材料终凝。