CN111304994B - 应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，铣刨原上中面层后半柔性功能组合结构恢复层组成由下到上依次为：SBS改性沥青粘层、聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料半柔性中面层、同步碎石封层和超薄磨耗层。聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料半柔性中面层，厚度为7‑9cm，材料具体为聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料。同步碎石封层，由SBS改性沥青与7.2‑9.5mm单粒径石灰岩组成。超薄磨耗层，厚度为1.5‑2.5cm，材料为密集配SBS改性沥青混合料。半柔性功能组合结构恢复层总厚度与铣刨厚度相同。本发明可应用于沥青路面结构性破坏修复，重载交通路面功能提升等沥青路面养护领域。

Description

应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层
技术领域
本发明属于沥青路面养护材料与技术工艺领域，尤其涉及一种功能性恢复沥青路面结构损坏的路面结构与材料工艺。
背景技术
随着国家高速公路建设高潮的减退，高速公路养护逐渐成为工程技术人员的关注的重点。目前已有大量高速公路沥青路面达到或接近设计使用寿命，而该路面中除了部分破损严重需大修外，大部分路面主要病害为抗滑衰减严重与不同程度车辙，此外在交通量大的路段也同样容易发生该类病害。在传统的路面养护维修方式中，处治这类问题往往只是铣刨沥青路面上、中面层并重新加铺恢复原有结构，由于多数路段实际交通量远大于设计交通量，其修复后使用寿命远低于预期，其效果并不理想。
发明内容
本发明针对养护工程沥青路面功能性衰退与结构性病害的处治工艺单一，维修后耐久性不足等问题，提出了一种应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层材料结构与工艺方法。可应用于沥青路面结构性破坏修复，重载交通路面功能提升等沥青路面养护领域。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，铣刨原上中面层后半柔性功能组合结构恢复层组成由下到上依次为：SBS改性沥青粘层、聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料半柔性中面层、同步碎石封层和超薄磨耗层。
聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料半柔性中面层，厚度为7-9cm，材料具体为聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料。
同步碎石封层，由SBS改性沥青与7.2-9.5mm单粒径石灰岩组成。
超薄磨耗层，厚度为1.5-2.5cm，材料为密集配SBS改性沥青混合料。
半柔性功能组合结构恢复层总厚度与铣刨厚度相同。
进一步，超薄磨耗层组成部分为矿质集料93-95份、SBS改性沥青5-7份、聚乙烯醇纤维0.2-0.3份。矿质集料由碱性矿粉、0-3mm石灰岩细集料、3-5mm与5-9mm辉绿岩粗集料组成，其比例根据筛孔通过率要求确定，矿质集料在关键筛孔9.5mm、7.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的通过率分别为100％、95±3％、35±2％、27.3±3％、21.3±3％、16.8±3％、13.1±3％、10.2±3％、8±1％。
进一步，同步封层洒中SBS改性沥青洒布量为1.2-2.2kg/㎡，碎石洒布量为6-8Kg/㎡。
进一步，聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料组成部分为聚合物改性水泥浆体、矿质集料95-96份、改性沥青4-5份。矿质集料由碱性矿粉、0-3mm石灰岩细集料、3-5mm、5-10mm、10-20mm辉绿岩粗集料组成，其比例根据筛孔通过率要求确定，矿质集料在筛孔23.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的通过率分别为100％、95±5％、70±10％、56±6％、48±8％、25±10％、10±5％、6±4％、5±3％、4±3％、3±3％、2±2％。改性沥青组成部分由70号基质沥青86-89份、SBS改性剂4-5份、高粘剂7-9份。聚合物改性水泥浆体组成部分为硫铝酸盐水泥63-78份、矿粉10-15份、重钙粉5-10份、聚羧酸减水剂0.2-0.5份、硼酸0.2-0.6份、聚氧化乙烯0.1-0.3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6-10份，水胶比为0.3-0.40。
本发明的有益效果：
1、本发明提出的技术方案提供了优异的抗滑、抗车辙、耐久等指标，通过计算机模拟计算验证了其结构组合的合理性。
2、提供多种对养护工程沥青路面功能性衰退与结构性病害的处治工艺，提高维修后耐久性。
3、该结构性维修路面功能性恢复组合层对提高路面养护工程技术质量具有重要意义，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层的结构示意图；
图中名称及序号：1-超薄磨耗层、2-同步碎石封层、3-聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料半柔性中面层、4-SBS改性沥青粘层；
图2为本发明实施例1中采用半柔性恢复层面层结构剪应变曲线图，其中A为标准轴载、B为超载100％、C为超载200％；
图3为本发明实施例1中恢复路面原结构剪应变曲线图，其中D为标准轴载、E为超载100％、F为超载200％；
图4位本发明实施例1中半柔性功能恢复层的新结构与恢复路面原结构剪应力对比曲线图，其中G为原结构标准轴载、H为原结构超载100％、I为原结构超载200％、J为新结构标准轴载、K为新结构超载100％、L为新结构超载200％；
图5位本发明实施例2中采用半柔性恢复层面层结构剪应变，其中M为标准轴载、N为超载100％、O为超载200％；
图6为本发明实施例2中恢复路面原结构剪应变曲线图，其中P为标准轴载、Q为超载100％、R为超载200％；
图7位本发明实施例2中半柔性功能恢复层的新结构与恢复路面原结构剪应力对比曲线图，其中S为原结构标准轴载、T为原结构超载100％、U为原结构超载200％、V为新结构标准轴载、W为新结构超载100％、X为新结构超载200％。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明进行进一步说明，但本发明的保护范围不限于这些实例。
实施例1：
以最为常见的沥青路面结构之一为例：AC-13C上面层4cm，AC-20C中面层6cm，AC-25C下面层8cm，原沥青路面因为车辙与破损病害较为严重，且表面老化，抗滑性能衰退，需要进行养护维修。方案为对上中面层进行铣刨并加铺半柔性功能组合结构恢复层，结构组成为2cm超薄磨耗层，8cm半柔性中面层。
铣刨原路面上、中面层，若原路面下面层仍有病害需做局部处理。若基层损坏导致下面层病害，需对基层进行注浆加固或局部换填。待下面层局部病害处治完成后，进行SBS改性热沥青洒布，洒布量为1.2Kg/㎡。
对中面层大粒径沥青混合料采用马歇尔试验确定其组成比例：矿质集料96.2份，SBS改性沥青3.8份。矿质集料各关键筛孔23.5mm、19mm、16mm、9.5mm、7.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm通过率分别为100％、92.5％、64.3％、51.8％、42.8％、20.6％、8.6％、5.3％、3.2％、2.5％、1.5％。并采用此配比进行中面层施工。采用钢轮静压，碾压遍数以现场取芯实测空隙率在马歇尔室内试验空隙率规定范围内来确定。
制备聚合物改性水泥浆，将硫铝酸盐水泥70份、矿粉12份、重钙粉10份、减水剂0.4份、硼酸0.2份、聚氧化乙烯0.3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物7份，水胶比为0.32。将粉剂依次加入搅拌机中并干拌1分钟，再按照0.32水胶比进行加水，并搅拌60-90秒。
采用水泥基砂浆喷洒车进行喷洒施工，并配备小型振动压力机进行镇压辅助渗透。对存在有较大路面横坡的，应在浆体初凝前刮去溢出浮浆体，并分多次进行喷洒施工，直到整个横断面混合料均被浆体充盈。待灌注结束后，覆薄膜养护24小时。
24小时养护后，进行同步碎石洒布，SBS改性热沥青洒布量为1.6kg/㎡，碎石采用7.2-9.5mm石灰岩，洒布量为7Kg/㎡。散布后采用胶轮压路机碾压碎石封层，使得碎石与洒布沥青充分裹覆嵌入，并与中面层形成良好嵌挤联结关系。
对超薄磨耗层沥青混合料采用马歇尔试验确定其组成比例：矿质集料94份，SBS改性沥青5.8份、聚乙烯醇纤维0.2份。矿质集料各关键筛孔9.5mm、7.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm通过率分别为100％、93.2％、36.4％、27.1％、18.9％、12.9％、10.5％、9.8％、8.7％。并采用此配比进行超薄磨耗层施工。采用钢轮静压与振动压实，碾压遍数以现场取芯实测空隙率在马歇尔室内试验空隙率规定范围内来确定。
实施例2：
以最为常见的沥青路面结构之一为例：AC-16C上面层5cm，AC-20C中面层6cm，AC-25C下面层7cm，原沥青路面因为车辙与破损病害较为严重，且表面老化，抗滑性能衰退，需要进行养护维修。方案为对上中面层进行铣刨并加铺半柔性功能组合结构恢复层。结构组成为2cm超薄磨耗层，9cm半柔性中面层。
铣刨原路面上、中面层，若原路面下面层仍有病害需做局部处理。若基层损坏导致下面层病害，需对基层进行注浆加固或局部换填。待下面层局部病害处治完成后，进行SBS改性热沥青洒布，洒布量为1.5Kg/㎡。
对中面层大粒径沥青混合料采用马歇尔试验确定其组成比例：矿质集料96.2份，SBS改性沥青3.8份。矿质集料各关键筛孔23.5mm、19mm、16mm、9.5mm、7.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm通过率分别为100％、94.9％、65.2％、54.3％、43.1％、23.8％、9.6％、6.5％、4.1％、3.5％、1.8％。并采用此配比进行中面层施工。采用钢轮静压，碾压遍数以现场取芯实测空隙率在马歇尔室内试验空隙率规定范围内为准。
制备聚合物改性水泥浆，将硫铝酸盐水泥72份、矿粉10份、重钙粉8份、减水剂0.3份、硼酸0.3份、聚氧化乙烯0.3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物9份，水胶比为0.36。将粉剂依次加入搅拌机中并干拌1分钟，再按照0.36水胶比进行加水，并搅拌60-90秒。
采用水泥基砂浆喷洒车进行喷洒施工，并配备小型振动压力机进行镇压辅助渗透。对存在有较大路面横坡的，应在浆体初凝前刮去溢出浮浆体，并分多次进行喷洒施工，直到整个横断面混合料均被浆体充盈。待灌注结束后，覆薄膜养护24小时。
24小时养护后，进行同步碎石洒布，SBS改性热沥青洒布量为1.8kg/㎡，碎石采用7.2-9.5mm石灰岩，洒布量为7.5Kg/㎡。散布后采用胶轮压路机碾压碎石封层，使得碎石与洒布沥青充分裹覆嵌入，并与中面层形成良好嵌挤关系。
对超薄磨耗层沥青混合料采用马歇尔试验确定其组成比例：矿质集料94份、SBS改性沥青5.6份、聚乙烯醇纤维0.2份。矿质集料各关键筛孔9.5mm、7.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm通过率分别为100％、91.2％、34.3％、25.2％、17.3％、13.2％、10.2％、8.9％、7.3％。并采用此配比进行超薄磨耗层施工。采用钢轮静压与振动压实，碾压遍数以现场取芯实测空隙率在马歇尔室内试验空隙率规定范围内为准。
对本发明实施例1-2性能进行测试，结果如下表：
表一：超薄磨耗层性能
Figure BDA0002433672530000051
表二：半柔性中面层性能
Figure BDA0002433672530000052
综上所述，相对于现有技术而言，不同参数的超薄磨耗层抗滑性能，半柔性中面层抗车辙性能都有相应程度的提高，从而综合提升沥青路面使用性能，提升耐久性。
需要指出的是，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，其特征在于，铣刨原上中面层后半柔性功能组合结构恢复层组成由下到上依次为：
SBS改性沥青粘层（4）；
聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料半柔性中面层（3），厚度为8-9cm，材料具体为聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料，所述聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料包括聚合物改性水泥浆体，所述聚合物改性水泥浆体组成部分为硫铝酸盐水泥63-78份、矿粉10-15份、重钙粉5-10份、聚羧酸减水剂0.2-0.5份、硼酸0.2-0.6份、聚氧化乙烯0.1-0.3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6-10份，水胶比为0.3-0.40；
同步碎石封层（2），由SBS改性沥青与7.2-9.5mm单粒径石灰岩组成；
超薄磨耗层（1），厚度为2cm，材料为密集配SBS改性沥青混合料；
半柔性功能组合结构恢复层总厚度与铣刨厚度相同；
所述超薄磨耗层（1）组成部分为矿质集料93-95份、SBS改性沥青5-7份、聚乙烯醇纤维0.2-0.3份，所述矿质集料由碱性矿粉、0-3mm石灰岩细集料、3-5mm与5-9mm辉绿岩粗集料组成，矿质集料在关键筛孔9.5mm、7.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的通过率分别为100%、95±3%、35±2%、27.3±3%、21.3±3%、16.8±3%、13.1±3%、10.2±3%、8±1%。
2.根据权利要求1所述的应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，其特征在于，所述同步碎石封层（2）中SBS改性沥青洒布量为1.2-2.2kg/㎡，碎石洒布量为6-8Kg/㎡。
3.根据权利要求1所述的应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，其特征在于：所述聚合物改性水泥浆灌注大孔隙沥青混合料组成部分为聚合物改性水泥浆体、矿质集料95-96份、改性沥青4-5份。
4.根据权利要求3所述的应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，其特征在于：所述矿质集料由碱性矿粉、0-3mm石灰岩细集料、3-5mm、5-10mm、10-20mm辉绿岩粗集料组成，其比例根据筛孔通过率要求确定。
5. 根据权利要求4所述的应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，其特征在于：矿质集料在筛孔23.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、 0.075mm的通过率分别为100%、95±5%、70±10%、56±6%、48±8%、25±10%、10±5%、6±4%、5±3%、4±3%、3±3%、2±2%。
6.根据权利要求3所述的应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层，其特征在于：所述改性沥青由70号基质沥青86-89份、SBS改性剂4-5份、高粘剂7-9份组成。
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