CN111395096A - 一种路面超韧磨耗层及其热铺工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路面超韧磨耗层及其热铺工艺，路面超韧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组分：沥青40‑50份；二甲苯30‑60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；磨耗上层包括按重量份计的组分：集料80‑110份；高韧高弹复合改性沥青5‑9份；矿粉3‑6份；路面超韧磨耗层的热铺工艺包括：粘结下层的铺装步骤和磨耗上层的铺装步骤；通过粘结下层和磨耗上层的组分改进，使得路面具备超强的抗反射裂缝性能、抗低温开裂性能、抗疲劳开裂性能。

Description

一种路面超韧磨耗层及其热铺工艺

技术领域

本发明涉及一种路面超韧磨耗层及其热铺工艺，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、舒适性及美观性，因此在沥青路面大中修期到来之前择机对路面的病害进行养护罩面十分必要。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，这种超薄罩面应能与旧路面形成超强粘结，磨耗层应具有超强的抗裂性能及良好的抗滑、抗水损害、高温稳定性，同时还应具备行车舒适、安全、耐久、噪音小等特性。

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，但是在裂缝严重的沥青路面或是水泥路面“白改黑”罩面时容易产生反射裂缝，开裂造成罩面层防水功能减弱，影响耐久性及美观性，超薄磨耗层由于采用开级配，空隙率大，在水泥路面或桥面“白改黑”罩面时罩面层与旧水泥路面之间的粘结性差，容易脱落。另外超薄磨耗层需要同步喷洒乳化沥青粘层油的专用同步沥青摊铺机，摊铺设备造价高，投入大，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韧磨耗层，通过粘结下层和磨耗上层的组分改进，使得路面具备超强的抗反射裂缝性能、抗低温开裂性能、抗疲劳开裂性能、抗水损害性能及高温稳定性能，同时路面还具备行车舒适、安全、耐久、静音、超薄等特性。

本发明的第二个目的在于提供一种上述路面超韧磨耗层的热铺工艺，采用粘结下层和磨耗上层的组分结合特定的铺装方法施工得到的路面养护罩面超韧磨耗层。

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：

一种路面超韧磨耗层，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：

磨耗上层包括按重量份计的以下组分：

集料 80-110份；

高韧高弹复合改性沥青 5-9份；

矿粉 3-6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，高韧高弹复合改性沥青以按重量份计的以下原料：

进行复合改性制备而成。

进一步地，矿粉为经研磨的石灰岩碱性石料。

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：一种路面超韧磨耗层的热铺工艺，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、高韧高弹复合改性沥青和矿粉在温度170-190℃的条件下混合为混合料，然后保持摊铺温度≥160℃，将混合料摊铺在粘结下层上，摊铺完毕后碾压成型并待路面温度≤50℃；完成路面超韧磨耗层的铺装。

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，磨耗上层的摊铺厚度为a，1.2cm≤a≤2cm。

进一步地，磨耗上层的铺装步骤中，摊铺厚度1.2cm≤a≤1.5cm时，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80-100％；

C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为25-55％；

D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为12-35％；

E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为8-25％；

F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为6-20％；

G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为5-15％；

H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为4-11％。

进一步地，磨耗上层的铺装步骤中，摊铺厚度1.5cm＜a≤2cm时，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45-75％；

C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为15-35％；

D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为9-28％；

E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为7-23％；

F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为6-18％；

G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为5-15％；

H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为4-12％。

进一步地，磨耗上层的铺装步骤中，混合料通过以下方式制备得到：

集料的粒径为b，将集料按照粒径0≤b＜3mm、3≤b＜5mm和5≤b≤9.5mm分别装入冷料仓，然后分别运输到热料仓，输送过程中对集料进行加热、除尘，然后共同输送到拌合缸在温度170-190℃的条件下加入矿粉干拌，再加入高韧高弹复合改性沥青湿拌，得到混合料。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明路面超韧磨耗层提供的路面养护罩面超韧磨耗层采用粘结下层和磨耗上层两层结构，超韧磨耗层能与旧路面形成超强粘结，具有超强的抗反射裂缝性能、抗低温开裂性能、抗疲劳开裂性能、抗水损害性能及高温稳定性能，同时路面还具有行车舒适、安全、耐久、静音、超薄等特性；

2、本发明路面超韧磨耗层的粘结下层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，粘结下层材料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。粘结下层包含沥青及多种高聚物，粘结强度及抗剪强度相比改性乳化沥青类粘结材料有大幅提高，层间的粘结效果更好；并且渗透好、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、本发明路面超韧磨耗层的热铺工艺简单，普通沥青拌合及摊铺设备即可满足要求，无需专用摊铺机，大大降低了施工设备的投入，更有利于大面积推广实施；相比传统的热拌沥青混凝土罩面降低了摊铺厚度，大大提高了罩面施工效率，又节省了工程造价。

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：

一种路面超韧磨耗层，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：

磨耗上层包括按重量份计的以下组分：

集料 80-110份；

高韧高弹复合改性沥青 5-9份；

矿粉 3-6份。

其中，集料为0-9.5mm粒径的辉绿岩或玄武岩集料；玄武岩或辉绿岩集料耐磨耗性能好、粘附性能好，这种集料相比传统磨耗层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，针片状少，从而保证了超韧磨耗层的耐久性与抗滑性；

其中，高韧高弹复合改性沥青以按重量份计的以下原料：

进行常规的复合改性方法制备而成。

高韧高弹复合改性沥青用作粘结料，相比普通改性沥青各方面性能均有大幅度的提高，突破了沥青高、低温性能之间的矛盾制约，解决了超韧磨耗层对沥青不仅要求具备很好的高温性能，还要具备很好的低温及回弹性能，同时还要保证沥青混合料施工的和易性。高韧高弹复合改性沥青具有较高的60℃动力粘度及软化点，路用性能高温分级不低于PG82，有助于防止磨耗层产生高温车辙、推移及泛油，又解决了磨耗层混合料允许采用高沥青掺量，以增强磨耗层的抗裂性能、抗水损害性能及耐久性能，行车噪音更小。高韧高弹复合改性沥青具有较高的低温延度、弹性恢复及韧性，有助于防止磨耗层产生反射、低温、疲劳裂缝。采用高韧高弹复合改性沥青使得路面养护罩面超韧磨耗层相比传统的薄层罩面要具有更好的抗裂性能、抗水损害性能、高温稳定性能及耐久性能，行车更舒适、噪音更小，具有革命性的改变。

其中，矿粉为经研磨的石灰岩碱性石料。

路面超韧磨耗层的热铺工艺，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，设定洒布量为0.3-0.5kg/m²及洒布车行驶速度，在匀速行驶过程中一边洒布，洒布过程严禁明火，洒布完严禁车辆驶入，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：

1)制备混合料：集料的粒径为b，将集料按照粒径0≤b＜3mm、3≤b＜5mm和5≤b≤9.5mm分别装入沥青混合料拌合楼冷料仓，然后三种规格集料按下述比例用量下料并通过传送带输送到热料仓，热料仓筛网按0-3mm、3-6mm和6-11mm配置，输送过程中对集料进行加热、除尘，然后共同输送到拌合缸在温度170-190℃的条件下加入矿粉干拌约10s，再加入高韧高弹复合改性沥青湿拌约40s，总拌合时间约不低于45s，得到混合料；拌合好的混合料通过运料车运送到路面摊铺现场；

2)摊铺：作业面准备完成后，将沥青路面摊铺机调整好机位及最佳工作状态；有条件时宜采用两台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性并减少施工冷接缝数量；摊铺前应将熨平板预热(不低于100℃)，开始摊铺前运料车将混合料卸入摊铺机集料斗，摊铺过程及时调整好摊铺宽度、松铺厚度及摊铺速度，摊铺机在匀速行进过程中一边不间断地摊铺一边连续供料，保持摊铺温度≥160℃，将混合料摊铺在粘结下层上，摊铺厚度为a，1.2cm≤a≤2cm，摊铺完毕后必须紧跟着在尽可能高温状态下采用双钢轮压路机进行碾压，碾压遍数2-3遍后待路面温度≤50℃；完成路面超韧磨耗层的铺装。

集料的比例用量如下：

摊铺厚度1.2cm≤a≤1.5cm时，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80-100％；

C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为25-55％；

D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为12-35％；

E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为8-25％；

F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为6-20％；

G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为5-15％；

H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为4-11％；

摊铺厚度1.5cm＜a≤2cm时，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45-75％；

C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为15-35％；

D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为9-28％；

E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为7-23％；

F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为6-18％；

G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为5-15％；

H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为4-12％。

上述级配这是一种骨架密实结构的级配，粗集料在混合料内部形成骨架主要起支撑作用，细集料在混合料内部主要起填充作用，空隙率小，采用这种级配的磨耗上层特点是不仅高温稳定性能、抗水损害性能、抗开裂性能好，还同时具有良好的抗滑、舒适及耐久性能。

磨耗上层的构造深度≥0.55mm，渗水系数≤300mL/min，摩擦系数摆值(BPN)≥50，平整度≤3mm。磨耗上层混合料的60℃车辙动稳定度≥3000次/mm，低温弯曲试验破坏应变(-10℃，50mm/min)≥3000με。超韧磨耗层的抗拉强度(25±5℃)≥0.3MPa，抗剪强度(25±5℃)≥0.5MPa。

实施例1-4：

一种路面超韧磨耗层，包括粘结下层和磨耗上层；粘结下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

高韧高弹复合改性沥青的制备同具体实施方式，将普通SBR改性乳化沥青作为对比例，对实施例1-4的高韧高弹复合改性沥青进行性能检测，检测数据如表格2所示：

表格2高韧高弹复合改性沥青性能检测数据

沥青软化点、60℃动力粘度、G*/sinδ≥2.2kPa临界温度是评定沥青高温稳定性能的重要指标，数值越大沥青的高温稳定性能越好。5℃延度是评定沥青低温性能的重要指标，25℃弹性恢复是评定沥青回弹性能的重要指标，25℃粘韧性是评定沥青弹韧性的重要指标，这三项指标数值越大沥青抗反射开裂、抗低温开裂、抗疲劳开裂性能越好。

表格2中结果可以看出本发明采用的高韧高弹复合改性沥青各项指标均远高于行业标准及普通改性沥青，这说明高韧高弹复合改性沥青的高温稳定性能、抗反射开裂、抗低温开裂、抗疲劳开裂性能要远高于普通改性沥青；超韧磨耗层采用高韧高弹复合改性沥青用作粘结料相比传统薄层罩面具有更好的抗裂性能、抗水损害性能、高温稳定性能及耐久性能。

按照具体实施方式中，路面超韧磨耗层的热铺工艺进行路面铺装，实施例1-4的工艺参数如表格3所示：

表格3实施例1-4路面超韧磨耗层的热铺工艺的参数设置

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4所示：

表格4实施例1-4粘结上层的混合料的粘结强度检测数据

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下层材料的粘结强度要远高于普通快裂改性乳化沥青，超韧磨耗层采用粘结下层材料用作粘结材料相比传统的薄层罩面与旧路面之间的粘结强度大大提高。

对实施例1-4路面超韧磨耗层进行性能的检测，结果如表格5所示：

表格5实施例1-4路面超韧磨耗层的性能检测数据

路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、抗滑性能的重要指标，构造深度越大抗滑性能越好；路面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，数值越大抗滑性能越好；路面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，数值越小防水性能越好；路面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。60℃车辙动稳定度是评定高温稳定性能的重要指标，数值越大越好。-10℃低温弯曲试验破坏应变是评定抵抗反射开裂、低温开裂及疲劳开裂的重要指标，数值越大越好。路面抗拉强度指的是在受拉力作用下超韧磨耗层的粘结强度值，粘结强度越大，超韧磨耗层与旧路面粘结越好，耐久性越好；路面抗剪强度指的是在受扭剪力作用下超韧磨耗层的抗剪切强度值，抗剪强度越大，超韧磨耗层的高温稳定性能越好，抗车辙、抗推移性能越好。

从表格5中结果可以看出，本发明的路面超韧磨耗层的各项指标均满足行业标准，其中构造深度、摩擦系数摆值、60℃车辙动稳定度、-10℃低温弯曲试验破坏应变、抗拉强度、抗剪强度要远高于传统行业标准，说明超韧磨耗层具有超强的抗反射开裂、抗低温开裂、抗疲劳开裂及高温稳定性能，同时路面还具备行车舒适、防水、防滑、耐久等特性。

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 (10)

1.一种路面超韧磨耗层，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：

所述磨耗上层包括按重量份计的以下组分：

集料 80-110份；

高韧高弹复合改性沥青 5-9份；

矿粉 3-6份。

2.如权利要求1所述的路面超韧磨耗层，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。

3.如权利要求1所述的路面超韧磨耗层，其特征在于，所述高韧高弹复合改性沥青以按重量份计的以下原料：

进行复合改性制备而成。

4.如权利要求1所述的路面超韧磨耗层，其特征在于，所述矿粉为经研磨的石灰岩碱性石料。

5.一种路面超韧磨耗层的热铺工艺，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、高韧高弹复合改性沥青和矿粉在温度170-190℃的条件下混合为混合料，然后保持摊铺温度≥160℃，将混合料摊铺在粘结下层上，摊铺完毕后碾压成型并待路面温度≤50℃；完成路面超韧磨耗层的铺装。

6.如权利要求5所述的路面超韧磨耗层的热铺工艺，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。

7.如权利要求5所述的路面超韧磨耗层的热铺工艺，其特征在于，所述磨耗上层的铺装步骤中，磨耗上层的摊铺厚度为a，1.2cm≤a≤2cm。

8.如权利要求7所述的路面超韧磨耗层的热铺工艺，其特征在于，所述磨耗上层的铺装步骤中，摊铺厚度1.2cm≤a≤1.5cm时，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80-100％；

C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为25-55％；

D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为12-35％；

E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为8-25％；

F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为6-20％；

G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为5-15％；

H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为4-11％。

9.如权利要求7所述的路面超韧磨耗层的热铺工艺，其特征在于，所述磨耗上层的铺装步骤中，摊铺厚度1.5cm＜a≤2cm时，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45-75％；

C:筛孔尺寸为2.36mm，集料通过率为15-35％；

D:筛孔尺寸为1.18mm，集料通过率为9-28％；

E:筛孔尺寸为0.6mm，集料通过率为7-23％；

F:筛孔尺寸为0.3mm，集料通过率为6-18％；

G:筛孔尺寸为0.15mm，集料通过率为5-15％；

H:筛孔尺寸为0.075mm，集料通过率为4-12％。

10.如权利要求8-9任一所述的路面超韧磨耗层的热铺工艺，其特征在于，所述磨耗上层的铺装步骤中，混合料通过以下方式制备得到：

集料的粒径为b，将集料按照粒径0≤b＜3mm、3≤b＜5mm和5≤b≤9.5mm分别装入冷料仓，然后分别运输到热料仓，输送过程中对集料进行加热、除尘，然后共同输送到拌合缸在温度170-190℃的条件下加入矿粉干拌，再加入高韧高弹复合改性沥青湿拌，得到混合料。