CN111170680A - 一种高粘高弹的超薄磨耗层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高粘高弹的超薄磨耗层，其材料组成包括粗集料61％‑70％、细集料23％‑32％、高粘沥青5.5％‑7.5％、温拌添加剂0.15％‑0.3％和木质素纤维0.2％‑0.5％。所述的高粘沥青是以70#石油沥青为基质沥青，内掺16％和18％的SINOTPS改性而得到。本发明掺入一定掺量的改性剂形成高粘沥青超薄磨耗层，增加了路面的稳定性和耐久性，提高了沥青超薄磨耗层的路用性能，可应用在新建路面表面层和旧路功能性罩面层。

Description

一种高粘高弹的超薄磨耗层及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种高粘高弹的超薄磨耗层及其制备方法。
背景技术
我国经济飞速发展，公路工程等基础建设也稳步发展，同时各类车辆的数量也有大幅度的增加，对公路建设的要求也更加严格。大量车辆的通行及其对路面表层的磨耗易导致路面抗滑性能的降低。因此，对超薄磨耗层以及其路用性能的研究尤为重要。如何降低铺装层厚度并增强其抗滑性能及耐久性是研究的重点。
专利CN102505605B提供了一种超薄磨耗层，采用以SBS改性沥青为基质沥青添加废胎胶粉的复合改性沥青，通过不同级配的原料和配比形成排水型和密实型超薄路面，并突破了铺装层厚度不低于20mm的限制。专利CN04556906A公开一种超薄磨耗层路表层材料，以水性环氧树脂乳化沥青做结合料，形成具有低VOC(挥发性有机化合物)、冷拌、高粘结性能、高韧性等技术特点的磨耗层材料。
在实际工程中，磨耗层材料直接承受车辆的荷载和车轮磨耗，且持续暴露于各种不利条件的环境之中，其抗滑性能及抗滑性能的耐久性尤为重要。
发明内容
本发明公开了一种高粘高弹的超薄磨耗层，具有抗滑性能高及耐久性好等特点。
一种高粘高弹的超薄磨耗层，其组份包括粗集料61％-70％、细集料23％-32％、高粘沥青5.5％-7.5％、温拌添加剂0.15％-0.3％和木质素纤维0.2％-0.5％。
优选的，粗集料为辉绿岩粗集料，细集料为石灰岩细集料。由粗集料和细集料构成的矿料，其级配如下：
Figure BDA0002359987680000011
优选的，所述的高粘沥青是以70#石油沥青为基质沥青，向基质沥青中添加占70#石油沥青质量16wt％或18wt％的SINOTPS改性而得到。
优选的，按高粘沥青质量的2％-5％添加温拌添加剂。优选的，该温拌添加剂是南非生产的Sasobit温拌剂。
优选的，将各组分混合得到混合料，将混合料在165-170℃拌和，然后进行摊铺及碾压。优选的，初始碾压温度为145-160℃，冷却至常温即可开放交通。
优选的，磨耗层厚度为10-20mm。
本发明采用不同掺量的改性剂形成高粘沥青超薄磨耗层，增加了路面的稳定性和耐久性，抗滑性能高，粘结性能高，可提高沥青路面的路用性能，而且可应用在新建路面表面层和旧路功能性罩面层。
附图说明
图1为集料级配1的构造深度随加载次数的变化曲线图；
图2为集料级配2的构造深度随加载次数的变化曲线图；
图3为集料级配1的摆值随加载次数的变化曲线图；
图4为集料级配2的摆值随加载次数的变化曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
实施例1：
矿料：细集料为石灰岩，25.9wt％；粗集料为辉绿岩，66.4wt％；
矿料各项性能检测结果见表1-2：
表1辉绿岩粗集料试验结果
Figure BDA0002359987680000021
Figure BDA0002359987680000031
表2石灰岩细集料试验结果
检测项目 单位 标准要求 实测结果
表观相对密度 / ≥2.5 2.756
坚固性 ％ ≥12(>0.3mm部分) 9.5
含泥量 ％ ≥3 1.2
砂当量 ％ ≥60 68
亚甲蓝值 g/kg ≤25 17.1
棱角性(流动时间) s ≥30 35
高粘沥青：基质沥青选用70#石油沥青，内掺占70#石油沥青质量16wt％的SINOTPS而得到，7.2wt％；
高粘沥青(16％TPS)各项性能表：
试验项目 单位 技术要求 试验结果
针入度(25,100g,5s℃) 0.1mm ≥40 48.9
软化点(R&B) ℃ ≥80 89
延度(15℃) cm ≥50 90.4
闪点 ℃ ≥260 308
TFOT后的质量变化 ％ ≤0.6 -0.23
粘韧性(25℃) N·m ≥20 29.8
韧性(25℃) N·m ≥15 25.4
60℃粘度 Pa·s ≥20000 160000
温拌添加剂：Sasobit温拌剂，0.2wt％；
木质素纤维，0.3wt％。
矿料级配：
筛孔(mm) 9.5 8 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 100 90 35 25 22 19 16 13 9
将各组分混合得到混合料，将混合料在170℃拌和，然后进行摊铺及碾压。初始碾压温度为145℃，冷却至常温即得高粘沥青超薄磨耗层。
实施例1磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 92.4
冻融劈裂强度比 ％ 91.4
动稳定度 次/mm 7905
标准飞散质量损失 ％ 5.36
构造深度 mm 1.06
构造深度(轴载作用100万次) mm 0.67
摆式摩擦系数 / 76.7
摆式摩擦系数(轴载作用100万次) / 49.6
实施例2：
矿料：细集料为石灰岩，27.7wt％；粗集料为辉绿岩，64.6wt％；
高粘沥青：基质沥青选用70#石油沥青，内掺占70#石油沥青质量18wt％的SINOTPS而得到，7.2wt％；
高粘沥青(18％TPS)各项性能指标表
试验项目 单位 技术要求 试验结果
针入度(25,100g,5s℃) 0.1mm ≥40 49.1
软化点(R&B) ℃ ≥80 91
延度(15℃) cm ≥50 91.8
闪点 ℃ ≥260 312
TFOT后的质量变化 ％ ≤0.6 -0.18
粘韧性(25℃) N·m ≥20 32.6
韧性(25℃) N·m ≥15 26.1
60℃粘度 Pa·s ≥20000 170000
温拌添加剂：Sasobit温拌剂，0.2wt％；
木质素纤维：0.3wt％；
矿料级配：同实施例1；
将各组分混合得到混合料，将混合料在170℃拌和，然后进行摊铺及碾压。初始碾压温度为145℃，冷却至常温即得高粘沥青超薄磨耗层。
实施例2磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 92.6
冻融劈裂强度比 ％ 93.6
动稳定度 次/mm 8181
标准飞散质量损失 ％ 5.21
构造深度 mm 1.10
构造深度(轴载作用100万次) mm 0.69
摆式摩擦系数 / 77.1
摆式摩擦系数(轴载作用100万次) / 49.8
实施例3：
矿料：细集料为石灰岩，29.6wt％；粗集料为辉绿岩，62.8wt％；
高粘沥青：基质沥青选用70#石油沥青，内掺占70#石油沥青质量16wt％的SINOTPS而得到，7.1wt％；
温拌添加剂：Sasobit温拌剂，0.2wt％；
木质素纤维：0.3wt％；
矿料级配：
筛孔(mm) 9.5 8 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 100 93 35 28 22 18 16 13 7
将各组分混合得到混合料，将混合料在170℃拌和，然后进行摊铺及碾压。初始碾压温度为145℃，冷却至常温即得高粘沥青超薄磨耗层。
实施例3磨耗层各项性能指标
Figure BDA0002359987680000051
Figure BDA0002359987680000061
实施例4：
矿料：细集料为石灰岩29.9wt％，粗集料为辉绿岩，62.5wt％；
高粘沥青：基质沥青选用70#石油沥青，内掺占70#石油沥青质量18wt％的SINOTPS而得到，7.1wt％；
温拌添加剂：Sasobit温拌剂，0.2wt％；
木质素纤维：0.3wt％；
矿料级配：同实施例3。
将各组分混合得到混合料，将混合料在170℃拌和，然后进行摊铺及碾压。初始碾压温度为145℃，冷却至常温即得高粘沥青超薄磨耗层。
实施例4磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 93.1
冻融劈裂强度比 ％ 93.5
动稳定度 次/mm 8175
标准飞散质量损失 ％ 5.07
构造深度 mm 1.10
构造深度(轴载作用100万次) mm 0.72
摆式摩擦系数 / 77.5
摆式摩擦系数(轴载作用100万次) / 50.3
对比例1：
矿料：细集料为石灰岩，26.8wt％；粗集料为辉绿岩，65.7wt％；
高粘沥青：成品SBS改性沥青，6.9wt％；
成品SBS改性沥青性能检测结果
Figure BDA0002359987680000062
Figure BDA0002359987680000071
温拌添加剂：Sasobit温拌剂，0.3wt％；
木质素纤维：0.3wt％；
矿料级配：同实施例1；
木质素纤维质量技术要求及试验结果
试验项目 单位 试验结果 技术要求
纤维长度 mm 4 ≤6
灰分含量 ％ 20.5 18±5
PH值 / 8.11 7.5±1.0
吸油率 / 829.2 ≥纤维质量的5倍
含水率 ％ 3.5 ≤5
将各组分混合得到混合料，将混合料在160℃拌和，然后进行摊铺及碾压。初始碾压温度为140℃，冷却至常温即得SBS改性沥青超薄磨耗层。
对比例1磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 92.1
冻融劈裂强度比 ％ 87.64
动稳定度 次/mm 7300
标准飞散质量损失 ％ 6.67
构造深度 mm 1.03
构造深度(轴载作用100万次) mm 0.62
摆式摩擦系数 / 76.3
摆式摩擦系数(轴载作用100万次) / 48.8
对比例2：
矿料：细集料为石灰岩，27.6wt％；粗集料为辉绿岩，64.9wt％；
高粘沥青：成品SBS改性沥青，6.9wt％；
温拌添加剂：Sasobit温拌剂，0.3％；
木质素纤维：0.3wt％；
矿料级配：同实施例3。
制备方法与对比例1相同。
对比例2磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 91.9
冻融劈裂强度比 ％ 89.65
动稳定度 次/mm 7590
标准飞散质量损失 ％ 5.93
构造深度 mm 1.05
构造深度(轴载作用100万次) mm 0.62
摆式摩擦系数 / 76.6
摆式摩擦系数(轴载作用100万次) / 49.5
以上四个实施例分别描述了以不同SINOTPS掺量的高粘沥青作为结合料和不同矿料级配的超薄磨耗层混合料的各项性能指标，以及以SBS改性沥青作为结合料的超薄磨耗层混合料性能，以下为四个实施例与对比例的性能对比表：
Figure BDA0002359987680000081
Figure BDA0002359987680000091
由上表可知使用不同掺量(16％，18％)SINOTPS及不同矿料级配的高粘高弹超薄磨耗层其各项性能指标均优于SBS改性沥青超薄磨耗层。小型加速加载试验不同加载次数下，构造深度和摆式摩擦系数的试验结果表明，实施例的构造深度和摆式摩擦系数(轴载作用100万次)的衰减速率与衰减量均小于对比例，本发明的高粘高弹超薄磨耗层的抗滑性能及耐久性优于SBS改性沥青超薄磨耗层。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种高粘高弹的超薄磨耗层，其特征在于，其组份包括粗集料61％-70％、细集料23％-32％、高粘沥青5.5％-7.5％、温拌添加剂0.15％-0.3％和木质素纤维0.2％-0.5％。
2.如权利要求1所述的超薄磨耗层，其特征在于，由粗集料和细集料构成的矿料，其级配如下：
Figure FDA0002359987670000011
3.如权利要求1-2之一所述的超薄磨耗层，其特征在于，所述的高粘沥青是以70#石油沥青为基质沥青，添加占70#石油沥青质量16wt％或18wt％的SINOTPS改性而得到。
4.如权利要求1-3之一所述的超薄磨耗层，其特征在于，所述的温拌添加剂是Sasobit温拌剂。
5.如权利要求1-4之一所述的超薄磨耗层，其特征在于，将各组分混合得到混合料，将混合料在165-170℃拌和，然后进行摊铺及碾压。
6.如权利要求5所述的超薄磨耗层，其特征在于，初始碾压温度为145-160℃，冷却至常温即可开放交通。
7.如权利要求1-6之一所述的超薄磨耗层，其特征在于，磨耗层厚度为10-20mm。
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