CN112174584A - 一种半柔性路面材料及路面结构铺装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半柔性路面材料及路面结构铺装方法，属于道路铺装技术领域。所述半柔性路面材料由大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料组成，所述柔性灌浆料为碱激发灌浆料。所述铺装方法包括大空隙无机胶凝混合料的铺筑、柔性灌浆料的制备及半柔性路面结构铺装。与现有技术相比，本发明的半柔性路面材料及路面结构铺装方法能够大幅度提升半柔性路面的强度及稳定性，具有很好的推广应用价值。

Description

一种半柔性路面材料及路面结构铺装方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种半柔性路面材料及路面结构铺装方法。

背景技术

传统的水泥混凝土路面承载能力好，但柔韧性较差，容易出现板块开裂、唧浆等病害，且路面需要设置伸缩缝，影响行车舒适性；沥青混凝土路面虽然柔性较好，但高温时沥青显现出黏性，路面容易出现车辙病害，影响行车安全，为克服以上传统路面的缺点，产生了半柔性扛着车路面。

目前的半柔性路面主要是以柔性的大空隙沥青混合料骨架与刚性水泥基灌浆料复合而成。然而一些国内外的研究和工程应用发现，传统水泥基材料半柔性路面材料因为水泥的强度形成对湿度要求过高，现场施工并不能满足，从而导致现场水泥发生干裂，存在抗裂性不足的问题，且开裂问题主要发生在灌浆后的水泥砂浆上。为了促进半柔性抗车辙路面技术在道路维修养护中的大规模推广应用，迫切需要一种新型材料代替水泥砂浆以解决其开裂问题。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种半柔性路面材料。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种半柔性路面材料，由大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料组成，大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料的重量配比为(65-88):(12-35)。

所述大空隙无机胶凝混合料由以下重量份配比的原料组成：

所述柔性灌浆料由以下重量份配比的原料组成：

所述基质沥青优选为70#基质沥青。

所述粗集料为粒径4.75-16mm的单粒级碎石，压碎石≦20％；所述细集料为细度模数为1.3-2.1的河砂或者山砂，含泥量≦3％。粗集料、细集料组成混合料矿料，最大公称粒径13.2mm，通过2.36筛孔的质量百分率优选为10-22％，通过0.075筛孔的质量百分率优选为2-6％。

所述石灰粉应用于混合料拌合过程中，作为抗剥落剂使用，可以在高温条件下增强沥青与集料的粘附性。

所述矿渣粉优选为S95矿渣粉或S105矿渣粉，比表面积≥480m²/kg，活性指数≥80％。

所述水玻璃可以是钠水玻璃或钾水玻璃。所述碱液优选为氢氧化钠溶液(如摩尔浓度为8.4mol/L的氢氧化钠水溶液)或氢氧化钾溶液(如摩尔浓度为6mol/L的氢氧化钾水溶液)。水玻璃与碱液复配制成碱激发剂。

所述改性乳化沥青优选为固含量50-65％的慢裂快凝型或中裂快凝型SBS改性乳化沥青。

所述微硅粉以二氧化硅提供硅元素，以此增强地聚合反应，起到增加反应强度，减少反应时间的作用。

本发明进一步的技术任务是提供一种半柔性路面结构铺装方法。

半柔性路面结构铺装方法，其特点是包括以下步骤：

A.大空隙无机胶凝混合料的铺筑

基质沥青加热至140-160℃后与石灰粉预先拌合，然后再加入粗集料、细集料，搅拌均匀得到混合料并进行铺筑，铺筑厚度为5-12mm，铺筑中控制混合料空隙率在23-35％范围；

B.柔性灌浆料的制备

将改性乳化沥青、水玻璃、碱液、矿渣粉、微硅粉混合，搅拌均匀即制得柔性灌浆料；

C.半柔性路面结构铺装

将步骤B制备的柔性灌浆料灌入步骤A制备的大空隙无机胶凝混合料中，当灌浆饱满后用毛刷刮除表面的浮浆，使表面出现露石结构，养护后即可开放交通，

所述大空隙无机胶凝混合料由以下重量份配比的原料组成：

所述柔性灌浆料由以下重量份配比的原料组成：

作为优选，可以在混合料铺筑后养护12-36小时再灌浆，优选为18-30小时。

作为优选，步骤B柔性灌浆料的制备步骤为：

B1.将水玻璃、碱液混合均匀，得到碱激发剂；

B2.矿渣粉、微硅粉与碱激发剂预混，得到浆体；

B3.浆体与改性乳化沥青混合，搅拌至完全混合，得到柔性灌浆料。

与现有技术相比，本发明的半柔性路面材料及路面结构铺装方法具有以下突出地有益效果：

(一)灌浆料为地聚物浆料，地聚物材料本身抗压强度是水泥材料的3～5倍，且由于地聚物浆料相较于水泥浆料细度更高，流动度更好，能充分充填于混合料的细微孔洞之中，灌浆效果更为密实，即便在抗压状态下也不易出现裂缝，抗压强度较传统水泥半柔性材料有大幅度提升，效果更稳定。

(二)具有超高流动度的碱激发灌浆料搭配大空隙混合料使用，具有高抗车辙、刚柔并济、无接缝、裂缝少等特点，且能常温常湿状态下施工，低碳环保，适用于道路的车辙处置。

具体实施方式

以具体实施例对本发明的半柔性路面材料及路面结构铺装方法作以下详细地说明。

如无特别说明，下述所用各成分的含量为质量百分比含量。

实施例一：

本实施例的半柔性路面材料由大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料组成，大空隙无机胶凝混合料占半柔性路面材料重量的80％，柔性灌浆料占半柔性路面材料重量的20％。

半柔性路面结构铺装步骤：

1.大空隙无机胶凝混合料

1.1按重量比15:400:60:0.15称取沥青、粗集料、细集料和石灰粉。

所述沥青为70#基质沥青。所述粗集料粒径为4.75-16mm的单粒级碎石，压碎石≦20％。

所述细集料为细度模数为1.3-2.1的河砂，含泥量≦3％。

矿料级配组成见下表：

级配	10mm-15mm	5mm-10mm	3mm-5mm	0mm-3mm
					重量占比	54％	34％	4％	8％

1.2基质沥青(加热到150℃)与石灰粉预先拌合，加入粗集料、细集料，搅拌50s，拌和均匀得到沥青混合料；

1.3将沥青混合料以25m/min的摊铺速度进行摊铺，当沥青混合料温度降低到80℃时进行整平碾压，得到厚度为7cm，空隙率在25％-35％之间的沥青混合料铺装层；

2.柔性灌浆料

2.1按重量比230:124:46:30:4称取S95矿渣粉、2.23模数钠水玻璃、氢氧化钠溶液(8.4mol/L)、改性乳化沥青及微硅粉；

2.2将钠水玻璃、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液混合均匀，得到碱激发剂；

2.3加入矿渣粉和微硅粉，混合均匀得到浆体；

2.4浆体与改性乳化沥青混合，搅拌至完全混合，得到柔性灌浆料。

所用微硅粉技术指标：

	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	C	Cl<sup>-</sup>	PH值	水分	45μm筛余量
									微硅粉	96	1	1	0.5	1	4.5-7.5	0.5	2％

3.当铺设的沥青混合料冷却到40℃以下时，用柔性灌浆料在沥青混合料铺装层表面灌注，当灌浆饱满后用毛刷刮除表面的浮浆，使表面出现露石结构，用塑料薄膜养护后完成路面结构铺装。

实施例二：

本实施例的半柔性路面材料由大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料组成，大空隙无机胶凝混合料占半柔性路面材料重量的75％，柔性灌浆料占半柔性路面材料重量的25％。

大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料的具体物料配比及路面结构铺装方法与实施例一相同。

实施例三：

本实施例的半柔性路面材料由大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料组成，大空隙无机胶凝混合料占半柔性路面材料重量的70％，柔性灌浆料占半柔性路面材料重量的30％。

大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料的具体物料配比及路面结构铺装方法与实施例一相同。

实施例四：

本实施例的半柔性路面材料由大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料组成，大空隙无机胶凝混合料占半柔性路面材料重量的80％，柔性灌浆料占半柔性路面材料重量的20％。

大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料的具体物料配比及路面结构铺装方法与实施例一基本相同。区别在于沥青混合料碾压后，放入湿度94％的养护箱养护，养护24小时后取出待用。

实施例五：

本实施例的半柔性路面材料由大空隙无机胶凝混合料和325水泥灌浆料组成。

大空隙无机胶凝混合料的组成及路面结构铺装方法与实施例一相同，区别在于以325水泥灌浆料代替柔性灌浆料进行灌浆处理。

实施例六：

本实施例的半柔性路面材料由大空隙无机胶凝混合料和425水泥灌浆料组成。

大空隙无机胶凝混合料的组成及路面结构铺装方法与实施例一相同，区别在于以425水泥灌浆料代替柔性灌浆料进行灌浆处理。

测试结果：

以动稳定度、冻融劈裂强度比、最大弯拉应变、弯曲进度模量试验对实施例一至半柔性路面结构进行检测，检测数据见下表。

路面材料性能指标：

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							动稳定度，次/mm	15485	16299	16334	15877	14610	15110
冻融劈裂强度比，％	89.1	91	88	90	77	82
							最大弯拉应变，u	2543	2610	2590	2564	2510	2555
弯曲劲弹模量，MPa	13521	14110	13782	13887	13100	13442

由检测数据可以看出，实施例一到四半柔性路面结构中，沥青混合料与灌浆材料的界面联结性好、体积稳定性好，碱激发胶凝材料作为灌浆料(柔性灌浆料)进行使用时，在强度方面效果明显好于普通水泥基材料，体积稳定与抗疲劳能力也优于传统水泥基材料，对半柔性路面的寿命有显著提升。

Claims (7)

1.半柔性路面材料，其特征在于由大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料组成，大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料的重量配比为(65-88):(12-25)，

所述大空隙无机胶凝混合料由以下重量份配比的原料组成：

所述柔性灌浆料由以下重量份配比的原料组成：

2.根据权利要求1所述的半柔性路面材料，其特征在于：所述粗集料为粒径4.75-16mm的单粒级碎石，压碎石≦20％；

所述细集料为细度模数为1.3-2.1的河砂或者山砂，含泥量≦3％。

3.根据权利要求1所述的半柔性路面材料，其特征在于：所述矿渣粉为S95矿渣粉或S105矿渣粉，比表面积≥480m²/kg，活性指数≥80％。

4.根据权利要求1所述的半柔性路面材料，其特征在于：所述水玻璃为钠水玻璃或钾水玻璃；

所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；

所述改性乳化沥青为固含量为50-65％的慢裂快凝型或中裂快凝型SBS改性乳化沥青。

5.半柔性路面结构铺装方法，其特征在于包括以下步骤：

A.大空隙无机胶凝混合料的铺筑

基质沥青加热至140-160℃后与石灰粉预先拌合，加入粗集料、细集料，搅拌均匀得到混合料并进行铺筑，铺筑厚度为5-12mm，铺筑中控制混合料空隙率在23-35％范围；

B.柔性灌浆料的制备

将改性乳化沥青、水玻璃、碱液、矿渣粉、微硅粉混合，搅拌均匀即制得柔性灌浆料；

C.半柔性路面结构铺装

将步骤B制备的柔性灌浆料灌入步骤A制备的大空隙无机胶凝混合料中，当灌浆饱满后用毛刷刮除表面的浮浆，使表面出现露石结构，养护后即可开放交通，

所述大空隙无机胶凝混合料和柔性灌浆料的重量配比为(65-88):(12-25)，

所述大空隙无机胶凝混合料由以下重量份配比的原料组成：

所述柔性灌浆料由以下重量份配比的原料组成：

6.根据权利要求5所述的半柔性路面结构铺装方法，其特征在于：混合料铺筑后养护12-36小时再灌浆。

7.根据权利要求5或6所述的半柔性路面结构铺装方法，其特征在于步骤B柔性灌浆料的制备步骤为：

B1.将水玻璃、碱液混合均匀，得到碱激发剂；

B2.矿渣粉、微硅粉与碱激发剂预混，得到浆体；

B3.浆体与改性乳化沥青混合，搅拌至完全混合，得到柔性灌浆料。