CN111394057B - 一种路面超粘磨耗层及其常温铺装工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路面超粘磨耗层及其常温铺装工艺，路面超粘磨耗层，包括粘结下层和磨耗上层；粘结下层包括按重量份计的以下组分：沥青40‑55份；二甲苯30‑50份；丙烯酸树脂2‑15份；聚氨酯2‑15份；SBS热塑性丁苯橡胶2‑8份；常温铺装工艺包括：粘结下层的铺装步骤：将沥青、二甲苯、丙烯酸树脂、聚氨酯和SBS热塑性丁苯橡胶混合后洒布，然后静置至表面不粘轮，形成粘结下层；磨耗上层的铺装步骤：将集料、高粘复合改性乳化沥青、水泥加水混合，然后摊铺在粘结下层上，摊铺完毕后碾压成型；完成路面超粘磨耗层的铺装；路面超粘磨耗层，通过改进路面超粘磨耗层的组分，经铺装后得到高温稳定性好，粘结强度、抗剪强度高。

Description

一种路面超粘磨耗层及其常温铺装工艺
技术领域
本发明涉及一种路面超粘磨耗层及其常温铺装工艺，属于路面施工技术领域。
背景技术
沥青路面具有行车安全、舒适、养护便捷等优点，目前我国新建的高等级公路85％以上均采用沥青路面。沥青路面在自然环境和车辆载荷的长期作用下，会逐渐呈现轻微开裂、车辙、抗滑不足、松散、老化和麻面等现象，如不及时修复处理，病害会进一步加速恶化，一方面会影响路面的整体使用寿命，加速路面大中修的到来；另一方面会影响行车的安全性及舒适性，因此在沥青路面大中修期到来之前择机对路面的轻微病害进行预防性养护十分必要。另外我国早期修建了不少水泥路面，由于水泥路面存在维修难，舒适性、安全性及美观性差等缺陷，很多水泥路面都已经或是需要进行“白改黑”改造，这就客观急需一种能应用在沥青路面养护及水泥路面“白改黑”的超薄罩面。这种技术最好是既能解决病害又不会显著增加路面厚度，施工简便、快捷、造价低、耐久性好、行车安全、舒适。
目前国内已广泛应用的沥青路面养护罩面及“白改黑”技术有微表处，传统微表处与旧路面之间的粘结强度不足，存在易脱落，衰减快，耐久性差，表面骨料凸起平整度差，行车噪音大等缺陷，而现有技术中的超薄磨耗层技术虽然能够克服微表处技术的部分缺陷，但是由于其采用的是热拌沥青混合料，所以碳排放量大、造价高，而且需要配置大型热拌沥青混合料拌合设备，经济效益和社会效益均不理想。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种路面超粘磨耗层，通过改进路面超粘磨耗层的组分，经铺装后得到高温稳定性好，粘结强度、抗剪强度高，表面平整、密实、防水、抗滑、耐磨、噪音小的铺装路面养护罩面。
本发明的第二个目的在于提供一种上述路面超粘磨耗层的常温铺装工艺，铺装工艺施工得到路面养护罩面超粘磨耗层，具有施工简便、快捷、低碳、环保的特点。
实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种路面超粘磨耗层，包括粘结下层和磨耗上层；粘结下层包括按重量份计的以下组分：
Figure BDA0002423532510000021
进一步地，粘结下层包括按重量份计的以下组分：
Figure BDA0002423532510000031
进一步地，磨耗上层包括按重量份计的以下组分：
集料 90-110份；
高粘复合改性乳化沥青 9-16份；
水泥 0.1-3份。
进一步地，磨耗上层包括按重量份计的以下组分：
集料 100份；
高粘复合改性乳化沥青 15份；
水泥 2.5份。
进一步地，集料为0-9.5mm粒径的辉绿岩或玄武岩集料。
进一步地，集料采用以下粒径大小分布的专用级配：
A:筛孔尺寸为9.5mm，集料通过率为100％；
B:筛孔尺寸为4.75mm，集料通过率为70-85％；
C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为45-70％；
D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为28-50％；
E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为19-34％；
F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为12-25％；
G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为7-18％；
H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为5-15％。
进一步地，高粘复合改性乳化沥青以按重量份计的以下原料：
SBS热塑性丁苯橡胶 0.4-0.7份；
C5石油树脂 0.04-0.35份；
沥青 7.95-15.56份；
经乳化工艺得到的慢裂快凝型阳离子沥青乳液，乳液中蒸发残留物的含量≥60wt％；高粘复合改性乳化沥青的60℃动力粘度指标≥20000Pa·s。
实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种路面超粘磨耗层的常温铺装工艺，包括：
粘结下层的铺装步骤：将沥青、二甲苯、丙烯酸树脂、聚氨酯和SBS热塑性丁苯橡胶混合后洒布，然后静置至表面不粘轮，形成粘结下层；
磨耗上层的铺装步骤：将集料、高粘复合改性乳化沥青、水泥加水在温度15-40℃的条件下混合，然后摊铺在粘结下层上，摊铺完毕后碾压成型；完成路面超粘磨耗层的铺装。
进一步地，粘结下层的铺装步骤中，洒布量为0.3-0.5kg/m2。
进一步地，磨耗上层的铺装步骤中，磨耗上层的松铺厚度为1.1-1.3cm；压实后的厚度为0.8-1cm；构造深度≥0.55mm。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明路面超粘磨耗层采用上下两层结构，形成粘结下层的材料属于溶剂类材料，相比传统的改性乳化沥青类水性粘结材料渗透性要更好，可渗透到旧路面形成钉子效应，有助于旧路面与磨耗上层形成超强粘结，粘结强度、抗剪强度高，表面平整、密实、防水、抗滑、耐磨、噪音小；
2、本发明路面超粘磨耗层粘结下层的材料渗透好、表干快，不易粘轮，相比改性乳化沥青类粘结材料在摊铺过程中不易被车辆破坏，保证了旧路面与磨耗上层整体的粘结效果；
3、本发明的路面超粘磨耗层常温铺装工艺步骤简单，无需大型沥青混合料拌合楼，无需同步喷洒乳化沥青的专用同步微表处摊铺车，施工全程均采用传统沥青洒布车及微表处摊铺车，采用移动式微表处摊铺车即可一次性实现混合料的拌合与摊铺，相比热拌沥青混凝土罩面可大大降低摊铺层的厚度，节省养护成本。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
一种路面超粘磨耗层，包括粘结下层和磨耗上层；粘结下层包括按重量份计的以下组分：
Figure BDA0002423532510000051
磨耗上层包括按重量份计的以下组分：
集料 90-110份；
高粘复合改性乳化沥青 9-16份；
水泥 0.1-3份；
其中，高粘复合改性乳化沥青以按重量份计的以下原料：
SBS热塑性丁苯橡胶 0.4-0.7份；
C5石油树脂 0.04-0.35份；
沥青 7.95-15.56份；
经乳化工艺得到的慢裂快凝型阳离子沥青乳液，乳液中蒸发残留物的含量≥60wt％；高粘复合改性乳化沥青的60℃动力粘度指标≥20000Pa·s；该高粘复合改性乳化沥青的软化点、25℃弹性恢复等指标非常高，使得磨耗上层具备非常好的高温稳定性能、粘结性能、弹性恢复性能的特性。超粘磨耗层由于具有非常好的高温稳定性，在高温行车作用下不易产生泛油，不易形成光面，路表能长时间保持丰富纹理及构造，保持路表抗滑性能不衰减，有利于行车安全，同时又有利于磨耗上层采用比传统微表处更细的级配及更大的松铺厚度，使得磨耗上层路表构造深度比传统微表处要更小，平整度要更好，行车噪音要更小。超粘磨耗层由于具有非常好的抗剪强度高，不易产生车辙和推移，修复车辙比传统微表处效果要更好；超粘磨耗层由于具有非常好的粘结强度高，不易产生脱落，密实，防水，耐磨，路用性能衰减慢，耐久性比传统微表处要更好。由此可见，超粘磨耗层的磨耗上层采用了高粘复合改性乳化沥青用作粘结原料之一，能够解决传统微表处易脱落，易泛油，路用性能衰减快，耐久性差，噪音大等缺陷。
其中，集料为0-9.5mm粒径的辉绿岩或玄武岩集料，集料采用以下粒径大小分布的专用级配：
A:筛孔尺寸为9.5mm，集料通过率为100％；
B:筛孔尺寸为4.75mm，集料通过率为70-85％；
C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为45-70％；
D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为28-50％；
E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为19-34％；
F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为12-25％；
G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为7-18％；
H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为5-15％；
坚硬耐磨的辉绿岩或玄武岩集料，相比传统微表处常用的石灰岩要更坚硬耐磨，相比花岗岩与沥青的粘附性要更好，从而提高了超粘磨耗层的耐久性。
路面超粘磨耗层的常温铺装工艺，包括：
粘结下层的铺装步骤：将沥青、二甲苯、丙烯酸树脂、聚氨酯和SBS热塑性丁苯橡胶混合后装入沥青洒布车沥青罐，调节好洒布车喷嘴的高度及宽度，喷洒前应先通过试喷检查喷嘴是否通畅，不通畅时应先预热喷嘴后再试喷，直到喷洒流畅、均匀，呈扇形洒布，洒布车在匀速行驶过程中一边洒布，洒布量为0.3-0.5kg/m2，然后静置至表面不粘轮，形成粘结下层；
磨耗上层的铺装步骤：将集料、高粘复合改性乳化沥青、水泥加水加入微表处摊铺车中，在温度15-40℃的条件下混合，混合好的稀浆混合料输送至摊铺箱，摊铺车行进中将混合料摊铺在粘结下层上，松铺厚度为1.1-1.3cm，高粘复合改性乳化沥青破乳后沥青与集料裹附，混合料养生过程中水分逐渐蒸发形成强度，摊铺完毕后碾压成型，压实后的厚度为0.8-1cm；构造深度≥0.55mm；完成路面超粘磨耗层的铺装。
成型后的路面超粘磨耗层，摩擦系数摆值(BPN)≥45，渗水系数≤10mL/min(行车1-3个月后检测)，行车道平整度≤3mm，形成终期强度后的抗拉强度(25±5℃)≥0.3MPa，抗剪强度(25±5℃)≥0.5MPa。
实施例1-4：
一种路面超粘磨耗层，包括粘结下层和磨耗上层；粘结下层和磨耗上层的组分按重量份计如表格1所示：
表格1实施例1-4粘结下层和磨耗上层的组分
Figure BDA0002423532510000081
Figure BDA0002423532510000091
高粘复合改性乳化沥青的制备同具体实施方式，得到的高粘复合改性乳化沥青特性如表格2所示：
表格2实施例1-4高粘复合改性乳化沥青的特性数据
Figure BDA0002423532510000092
将普通SBR改性乳化沥青作为对比例，对实施例1-4的高粘复合改性乳化沥青进行性能检测，检测数据如表格3所示：
表格3实施例1-4的高粘复合改性乳化沥青性能检测数据
Figure BDA0002423532510000093
Figure BDA0002423532510000101
蒸发残留物软化点、60℃动力粘度是评定沥青高温稳定性能及粘结性能的重要指标，软化点、60℃动力粘度越高，高温稳定性能及粘结性能越好；蒸发残留物25℃弹性恢复指标指的是沥青在一定条件下能够回弹的比例，反映了沥青抵抗外力变形的回弹能力，弹性恢复越大，沥青的高温稳定性能及回弹性能越好。
表格3可以看出高粘复合改性乳化沥青用作粘结料，这种乳化沥青相比普通SBR改性乳化沥青高温稳定性能、粘结性能、回弹性能显著提高，超粘磨耗层采用高粘复合改性乳化沥青用作粘结料相比传统微表处高温稳定性、粘结强度、抗剪强度、防滑性能及耐久性能均有大幅的提高。
表格4实施例1-4的集料粒径筛分试验数据
Figure BDA0002423532510000102
按照具体实施方式中，路面超粘磨耗层的常温铺装工艺进行路面铺装，实施例1-4的工艺参数如表格5所示：
表格5实施例1-4路面超粘磨耗层的常温铺装工艺的参数设置
Figure BDA0002423532510000103
Figure BDA0002423532510000111
铺装前，先对粘结上层的混合料进行检测，将普通阳离子快裂改性乳化沥青作为对比例，进行25℃粘结强度试验，检测结果如表格6所示：
表格6实施例1-4粘结上层的混合料的粘结强度检测数据
项目 25℃粘结强度(MPa)
实施例1 1.15
实施例2 1.26
实施例3 1.19
实施例4 1.28
对比例 0.35
粘结强度值是评定粘结材料粘结强度的重要指标，数值越大越好，表中检测结果说明采用粘结上层的混合料的粘结强度要远高于普通快裂改性乳化沥青，超粘磨耗层用粘结上层的混合料相比传统微表处与旧路面之间的粘结强度大大提高。
对实施例1-4路面超粘磨耗层进行性能的检测，结果如表格7所示：
表格7实施例1-4路面超粘磨耗层的性能检测数据
Figure BDA0002423532510000121
路面表面的构造深度以前称纹理深度，是评定路面宏观构造、粗糙度、密实度的重要指标，构造深度越大抗滑性能越好，噪音也越大；摩擦系数摆值由摆式仪测量得出，反应路面局部微观构造情况，摆值越大抗滑性能越好；渗水系数指的是在规定的初始水头压力下，单位时间内渗入路面规定面积的水的体积，数值越小防水越好；平整度指的是路面表面不平与绝对水平之间所差的数据，数值越小平整度越好，抗拉强度指的是在受拉力作用下超粘磨耗层的粘结强度值，粘结强度越大，超粘磨耗层越不易脱落，耐磨、耐久性越好；抗剪强度指的是在受扭剪力作用下超粘磨耗层的抗剪切强度值，抗剪强度越大，超粘磨耗层的高温稳定性能越好，抗车辙、抗推移、抗滑性能也越好。
由路面超粘磨耗层的性能检测结果可以看出，本发明的路面超粘磨耗层各项指标均满足行业标准，其中抗拉强度、抗剪强度、摩擦系数摆值显著高于行业标准，说明超粘磨耗层与旧路面之间的粘结强度高，超粘磨耗层高温稳定性、防水、防滑、舒适及耐久性好，粘结强度与抗剪强度高，同时构造深度略高于行业标准，相比传统微表处有显著降低，行车噪音大大降低。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种路面超粘磨耗层，其特征在于包括粘结下层和磨耗上层；所述粘结下层包括按重量份计的以下组分：
沥青 40-55份；
二甲苯 30-50份；
丙烯酸树脂 2-15份；
聚氨酯 2-15份；
SBS热塑性丁苯橡胶 2-8份；
所述磨耗上层包括按重量份计的以下组分：
集料 90-110份；
高粘复合改性乳化沥青 9-16份；
水泥 0.1-3份；
所述高粘复合改性乳化沥青以按重量份计的以下原料：
SBS热塑性丁苯橡胶 0.4-0.7份；
C5石油树脂 0.04-0.35份；
沥青 7.95-15.56份；
经乳化工艺得到的慢裂快凝型阳离子沥青乳液，乳液中蒸发残留物的含量≥60wt%；所述高粘复合改性乳化沥青的60℃动力粘度指标≥20000Pa•s。
2.如权利要求1所述的路面超粘磨耗层，其特征在于，所述粘结下层包括按重量份计的以下组分：
沥青 50份；
二甲苯 35份；
丙烯酸树脂 5份；
聚氨酯 5份；
SBS热塑性丁苯橡胶 5份。
3.如权利要求1所述的路面超粘磨耗层，其特征在于，所述磨耗上层包括按重量份计的以下组分：
集料 100份；
高粘复合改性乳化沥青 15份；
水泥 2.5份。
4.如权利要求1所述的路面超粘磨耗层，其特征在于，所述集料为0-9.5mm粒径的辉绿岩或玄武岩集料。
5.如权利要求4所述的路面超粘磨耗层，其特征在于，所述集料采用以下粒径大小分布的专用级配：
A:筛孔尺寸为9.5mm，集料通过率为100%；
B:筛孔尺寸为4.75mm，集料通过率为70-85%；
C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为45-70%；
D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为28-50%；
E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为19-34%；
F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为12-25%；
G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为7-18%；
H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为5-15%。
6.一种如权利要求1所述的路面超粘磨耗层的常温铺装工艺，其特征在于包括：
粘结下层的铺装步骤：将沥青、二甲苯、丙烯酸树脂、聚氨酯和SBS热塑性丁苯橡胶混合后洒布，然后静置至表面不粘轮，形成粘结下层；
磨耗上层的铺装步骤：将集料、高粘复合改性乳化沥青、水泥加水在温度15-40℃的条件下混合，然后摊铺在粘结下层上，摊铺完毕后碾压成型；完成路面超粘磨耗层的铺装。
7.如权利要求6所述的路面超粘磨耗层的常温铺装工艺，其特征在于，所述粘结下层的铺装步骤中，洒布量为0.3-0.5kg/m2。
8.如权利要求6所述的路面超粘磨耗层的常温铺装工艺，其特征在于，所述磨耗上层的铺装步骤中，磨耗上层的松铺厚度为1.1-1.3cm；压实后的厚度为0.8-1cm；构造深度≥0.55mm。
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