CN112411299B - 一种公路节能环保施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及市政施工领域，具体公开了一种公路节能环保施工方法。其制备方法为：1），废旧沥青路面材料的回收处理得废旧沥青混合料；2），清理、平整路基，铺设路基层；3），铺设垫层：在路基层中摊铺沥青纱布，并在纱布上喷洒透层油，形成垫层；4），摊铺沥青混凝土：将预先拌制好的沥青混凝土摊铺于垫层上，形成沥青混凝土路面层；5），压实：将路面压实；5‑1），初压；5‑2），复压；5‑3），终压，得沥青混凝土路面；所述沥青混凝土包括废旧沥青混合料80‑100份；水泥20‑30份；细砂40‑50份；矿粉15‑20份；碎石70‑80份；水30‑40份；N‑甲基甲酰胺8‑10份；三甲基甘氨酸4‑6份。本申请的制备方法具有提高公路的使用性能以及使用寿命优点。

Description

一种公路节能环保施工方法

技术领域

本申请涉及市政施工领域，更具体地说，它涉及一种公路节能环保施工方法。

背景技术

公路是联接城市之间、乡村之间、工矿基地之间的按照国家技术标准修建的，由公路主管部门验收认可的道路，主要供汽车行驶并具备一定技术标准和设施。

随着我国人民生活水平的提高和经济建设的发展，公路车流量迅猛增大，车辆逐渐往重载化发展，普通沥青路面已经很难适应当前的交通状况，路面低温开裂、疲劳开裂以及高温车辙等破坏现象也随着时间日益严重，而每年的高速公路、国省道沥青路面大修都会产生大量的废旧沥青混合料，废旧沥青混合料的堆放不仅占用了大量的土地资源，而且造成了严重的环境污染。

因此，为了提高资源的利用率，工程师开始建造节能环保型的再生沥青路面，在充分利用废旧沥青混合料的同时还有利于减少对环境的污染，但是在沥青路面再生过程中，由于废旧沥青发生老化而变硬、变脆，通常会采用在废旧沥青混合料中加入沥青或者再生剂与之调和，以使得再生沥青路面具有较佳的使用性能和使用寿命。

针对上述中的相关技术，发明人认为在沥青路面拌和以及铺设的过程中，需要加入新沥青或再生剂与之调和，在一定程度提高了工程造价，且废旧沥青的性能并不能得到完全恢复，导致再生沥青结构的性能和变形能力显著下降，甚至极易出现开裂、松散等危害，严重影响了再生沥青路面的使用性能和使用年限，从而导致废旧沥青的利用效果不佳，因此，还有改善空间。

发明内容

为了提高公路的使用性能以及使用寿命，本申请提供一种公路节能环保施工方法。

本申请提供一种公路节能环保施工方法，采用如下的技术方案：

一种公路节能环保施工方法，包括以下步骤：

步骤1），废旧沥青路面材料的回收处理获得废旧沥青混合料；

步骤2），清理、平整路基，铺设路基层；

步骤3），铺设垫层：在路基层中均匀摊铺沥青纱布，并在纱布上喷洒透层油，形成垫层；

步骤4），摊铺沥青混凝土：将采用废旧沥青混合料为主料并预先拌制好的沥青混凝土浆料均匀摊铺于垫层上，形成沥青混凝土路面层；

步骤5），压实：将路面层压实；

步骤5-1），初压：先采用4-8T压路机进行初压，初压温度为105-115℃，碾压速度为2-3km/h，碾压2-4遍；

步骤5-2），复压：然后采用12-14T压路机进行复压，复压温度为95-105℃，碾压速度为3-4km/h，碾压2-3遍；

步骤5-3），终压：最后采用14-16T压路机进行终压，终压温度为75-85℃，碾压速度为4-5km/h，碾压1遍，即得沥青混凝土路面；

所述沥青混凝土包括以下质量份数的组分：

废旧沥青混合料80-100份；

水泥20-30份；

细砂40-50份；

矿粉15-20份；

碎石70-80份；

水30-40份；

N-甲基甲酰胺8-10份；

三甲基甘氨酸4-6份。

通过采用上述技术方案，通过在干净路基中均匀摊铺沥青纱布，并在纱布上喷洒透层油，铺设成垫层，然后摊铺沥青混凝土，最后将路面压实，有利于增强路面的抗压强度、抗折强度，使得路面受到压力时不容易开裂，有利于延长路面的使用寿命，同时有利于提高公路的安全性。

通过将废旧沥青混合料回收，能够提高废旧沥青混合料的利用率，在一定程度上还了对土地的占用，同时，提高了沥青资源的利用率，减少了其对环境的污染。

通过采用初压、复压、终压的压实工艺以控制不同压实重量和温度以及速度，在较佳的工艺参数范围内，由低重量到高重量以及低碾压速度至高碾压速度，同时逐渐降低碾压时的温度，有利于更好地将路面层的内部结构压实，从而使得各组分之间的接触更充分，使得碾压效果更佳，进而能够更好地提高沥青混凝土路面的抗压强度，使得公路在受到较大车流量以及重载车辆的压力时更加不易开裂。

通过在沥青混凝土中加入三甲基甘氨酸，三甲基甘氨酸是良好的粘度控制剂，有利于提高沥青混凝土的各原料之间的粘合效果，从而有利于增强沥青混凝土的抗折强度；通过N-甲基甲酰胺和三甲基甘氨酸的配合可能有利于改善沥青胶体分散体系中各组分的相容性，从而有利于降低沥青质的相对含量，且有利于提高软沥青质对沥青质的溶解能力，从而有利于减小其溶度参数差，使得沥青胶体中各组分的比例较为协调，有利于更好地使得废旧沥青混合料中的沥青恢复甚至超过原来的性能，使得废旧沥青的使用性能更佳，从而使得沥青混凝土路面的性能较佳，还能够提高沥青混凝土路面抗变形能力，使得路面在受压时不容易开裂、松散，具有较佳的抗压强度，从而有利于延长沥青混凝土路面的使用寿命。

优选的，所述沥青混凝土路面层的厚度为25-30cm。

通过采用上述技术方案，通过控制沥青混凝土路面层的厚度，有利于增强路面的承载力，从而在一定成都上有利于减少路面因疲劳开裂，还有利于降低因车辆负重产生的开裂，进而有利于提高路面的使用寿命，同时有利于提高路面的安全性。

优选的，所述透层油为乳化沥青。

通过采用上述技术方案，通过采用乳化沥青，乳化沥青能够透入基层表孔隙内，增强了基层和沥青面层间的粘结，有助于结合基层表面集料中的细料，从而有利于增强沥青混凝土的抗压强度，使得路面在受压时更不易开裂、松散。

优选的，所述沥青混凝土还包括以下质量份数的组分：

二乙烯三胺五羧酸钠3-5份。

通过采用上述技术方案，通过加入二乙烯三胺五羧酸钠，二乙烯三胺五羧酸钠与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸配合使用时，还有利于进一步改善沥青胶体分散体系中各组分的相容性，使得废旧的沥青混合料恢复到较佳的性能，同时，还有利于促进沥青混凝土中非活性材料的活性，从而有利于提高沥青与矿粉、水泥的相容性，进而有利于更好地提升沥青混凝土的稳定性，使得沥青混凝土具有较佳的抗变形能力，使得路面在受压时更加不易开裂、松散，具有较佳的抗压、抗折强度，从而进一步有利于延长沥青混凝土路面的使用年限。

优选的，所述沥青混凝土还包括以下质量份数的组分：

增效剂2-3份；

所述增效剂为三异丙醇胺、六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺、甲酸钙中的一种或多种的复配。

通过采用上述技术方案，通过采用三异丙醇胺、六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺、甲酸钙中的一种或多种的复配作为增效剂，有利于提升沥青混凝土的稳定性，使得混凝土的抗压强度更佳。

优选的，所述增效剂包括以下质量份数的组分：

聚丙烯酰胺1.2-1.6份；

甲酸钙0.8-1.4份。

通过采用上述技术方案，通过聚丙烯酰胺的增稠作用，使得混凝土中各组分的接触更充分，粘合效果更强，甲酸钙具有一定的防霉功效，使得沥青混更不易产生霉变，有利于延长沥青混凝土的使用寿命，通过聚丙烯酰胺与甲酸钙的配合，有利于更好地提升混凝土的混合效果，使得沥青混凝土具有更佳的抗折强度。

优选的，所述沥青混凝土还包括以下质量份数的组分：

纳米碳酸钙1-2份。

通过采用纳米碳酸钙，纳米碳酸钙具有较佳的活性，纳米碳酸钙、N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸配合或许有利于进一步促进了沥青胶体分散体系中各组分的相容效果，使得沥青胶体中各组分的比例更佳协调，从而有利于进一步增强沥青混凝土的抗压强度。

优选的，所述步骤2）中采用灰土均匀铺设并压实形成平整的路基层。

通过采用上述技术方案，通过采用灰土均匀铺设路基层，有利于提升路基层的抗压以及防渗水能力，使得底部的水分不易渗透到混凝土的内部，从而不易损坏沥青混凝土的性能，有利于提升路面的使用寿命。

优选的，所述灰土铺设的厚度不小于20cm。

通过采用上述技术方案，通过控制路基层的厚度，使得铺设的路基层的厚度在较适宜的范围内，从而有利于增强路面的抗压强度。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过采用N-甲基甲酰胺和三甲基甘氨酸的配合可

能有利于改善了沥青胶体分散体系中各组分的相容性，有利于更好地使得废旧沥青混合料中的沥青恢复甚至超过原来的性能，使得废旧沥青的使用性能更佳。

2、本申请中优选采用二乙烯三胺五羧酸钠与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸配合使用时，还有利于进一步改善沥青胶体分散体系中各组分的相容性，使得废旧的沥青混合料恢复到较佳的性能，从而有利于提高路面的抗压、抗折强度。

3、本申请中优选采用纳米碳酸钙、N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸配合还有利于进一步促进沥青胶体分散体系中各组分的相容效果，使得沥青胶体中各组分的比例更佳协调，进而有利于进一步增强沥青混凝土的抗压强度。

4、本申请的方法，通过采用灰土均匀铺设路基层，有利于提升路基层的抗压以及防渗水能力，有利于提升路面的使用寿命。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例及比较例中各原料组分的来源信息详见表1。

实施例1-3

一种公路节能环保施工方法，包括以下步骤：

步骤1），将沥青路面大修后产生大量的废旧沥青原料收集起来，经过粉碎筛选，获得粒径为颗粒大小较为均匀，即粒径大小为20-22mm的废旧沥青混合料；

步骤2），根据设计的图纸用挖掘机开挖并清理路基，往挖掘好

的路基上摊铺灰土垫层，并控制灰土垫层的厚度为25cm，再用人工进行平整处理，然后用压路机压实，形成路基层；

步骤3），在路基层中均匀摊铺沥青纱布，并在纱布上均匀喷洒乳化沥青，形成垫层；

步骤4），将预先拌制好的沥青混凝土浆料用沥青混凝土搅拌运输车运输到施工现场，运输中沥青混凝土浆料温度控制为120℃，将沥青混凝土浆料倾倒在垫层上，用摊铺机将沥青混凝土浆料均匀摊铺于垫层上，摊铺机行驶速度为5m/mim，并控制沥青混凝土浆料的摊铺厚度为30cm，形成沥青混凝土路面层；

步骤5），压实：将路面层压实；

步骤5-1），初压：将路面层采用6T光轮压路机进行初压，初压温度110℃，速度2.5km/h，碾压3遍；

步骤5-2），复压：然后采用14T胶轮压路机进行复压，复压温度100℃，速度3.5km/h，碾压3遍；

步骤5-3），终压：再采用16T轮胎式光轮压路机进行终压，终压温度80℃，速度4.5km/h，碾压1遍，即得沥青混凝土路面。

步骤4）中，沥青混凝土，包括以下组分：废旧沥青混合料、水泥、细砂、矿粉、碎石、水、N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸。

实施例1-3中，沥青混凝土中各组分的投入量（单位kg）详见表2。

表2

实施例1-3中，沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤01），将废旧沥青混合料、水泥、细砂、矿粉、碎石、水依次加入到搅拌釜中，边搅拌边加热至150℃，以15r/min转速进行搅拌，搅拌25分钟，搅拌均匀，获得沥青混凝土预混合浆料；

步骤03），以20r/min转速并搅拌边将N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸加入到沥青混凝土预混合浆料中，在温度150℃下，搅拌8分钟，搅拌均匀，获得沥青混凝土浆料。

实施例4-6

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：沥青混凝土还包括：二乙烯三胺五羧酸钠。二乙烯三胺五羧酸钠为二乙烯三胺五乙酸钠。

实施例4-6中，沥青混凝土中各组分的投入量（单位kg）详见表3。

表3

二乙烯三胺五乙酸钠在步骤02）中与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸一起加入到沥青混凝土预混合浆料中，混合均匀。

实施例7-9

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

沥青混凝土还包括：增效剂。

增效剂为聚丙烯酰胺与甲酸钙的复配。

实施例7-9中，沥青混凝土中各组分的投入量（单位kg）详见表4。

表4

聚丙烯酰胺、甲酸钙在步骤02）中与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸一起加入到沥青混凝土预混合浆料中，混合均匀

实施例10-12

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

沥青混凝土还包括：纳米碳酸钙。

实施例10-12中，沥青混凝土中各组分的投入量（单位kg）详见表5。

表5

纳米碳酸钙在步骤02）中与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸一起加入到沥青混凝土预混合浆料中，混合均匀。

实施例13-15

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

沥青混凝土还包括：二乙烯三胺五羧酸钠、增效剂、纳米碳酸钙。

二乙烯三胺五羧酸钠为二乙烯三胺五乙酸钠；

增效剂为聚丙烯酰胺与甲酸钙的复配。

实施例13-15中，沥青混凝土中各组分的投入量（单位kg）详见表6。

表6

二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺、甲酸钙、纳米碳酸钙在步骤02）中与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸一起加入到沥青混凝土预混合浆料中，混合均匀。

实施例16

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

步骤5-1）中，采用4T光轮压路机进行初压，初压温度105℃，速度2km/h，碾压2遍；

步骤5-2）中，采用12T胶轮压路机进行复压，复压温度95℃，速度3.5km/h，碾压2遍；

步骤5-3）中，采用14T胶轮压路机进行终压，终压温度75℃，速度4.5km/h，碾压1遍。

实施例17

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

步骤5-1）中，采用8T光轮压路机进行初压，初压温度115℃，速度3km/h，碾压4遍；

步骤5-2）中，复压温度105℃，速度4km/h；

步骤5-3）中，终压温度85℃，速度5km/h，碾压1遍。

实施例18

一种公路节能环保施工方法：

与实施例16相比，区别仅在于：

步骤4）中，控制沥青混凝土浆料的摊铺厚度为25cm。

实施例19

一种公路节能环保施工方法：

与实施例16相比，区别仅在于：

步骤4）中，控制沥青混凝土浆料的摊铺厚度为28cm。

比较例1

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

沥青混凝土的制备方法中：

步骤02）中，采用等量的废旧沥青混合料代替N-甲基甲酰胺、

三甲基甘氨酸。

比较例2

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

沥青混凝土的制备方法中：

步骤02）中，采用等量的废旧沥青混合料代替三甲基甘氨酸。

比较例3

一种公路节能环保施工方法，与实施例2相比，区别仅在于：

沥青混凝土的制备方法中：

步骤02）中，采用等量的废旧沥青混合料代替N-甲基甲酰胺。

实验1

根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验检测实施例1-15和各比较例中制备的沥青混凝土所制备的试件的7d抗压强度（MPa）、28d抗压强度（MPa）。

实验2

根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验检测实施例1-15和各比较例中制备的沥青混凝土所制备的试件的7d抗折强度（MPa）。

实验3

根据JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中

的冻融劈裂试验检测实施例1-15和各比较例中制备的沥青混凝土的冻融劈裂残留强度比（%）。

实验1-3的检测数据详见表7。

表7

根据表7中比较例2与比较例1的数据对比可得，加入N-甲基甲酰胺，抗压强度、抗折强度以及冻融劈裂残留强度比无明显的变化，从而说明单独加入N-甲基甲酰胺对于沥青混凝土的强度无显著的负面效果。

根据表7中比较例3与比较例1的数据对比可得，加入三甲基甘氨酸，冻融劈裂残留强度比的变化十分微小，证明单独加入三甲基甘氨酸对沥青混凝土的使用性能无明显的负面作用。

根据表7中的实施例2与比较例2、比较例3的数据对比可得，加入N-甲基甲酰胺与三甲基甘氨酸的配合，抗压强度、抗折强度有较为显著的提升，且在一段时间内强度还有良好的提升，同时，冻融劈裂残留强度比有较大幅度的增长，从而能够说明N-甲基甲酰胺与三甲基甘氨酸可能改善了沥青胶体分散体系中各组分的相容性，有利于提高废旧沥青的使用性能，从而有利于使得路面在受压以及在低温环境下较不易开裂，进而在一定程度上有助于提高沥青混凝土路面的使用寿命。

根据表7中的实施例4-6与实施例2的数据对比可得，加入与二乙烯三胺五羧酸钠与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸的配合，抗压强度和抗折强度在一定程度上仍有较大程度的提升，能够进一步提升沥青混凝土的强度，使得路面受压时更加不易开裂，从而进一步有利于延长沥青混凝土的使用年限。

根据表7中实施例10-12与实施例2的数据对比可得，加入纳米碳酸钙与N-甲基甲酰胺、三甲基甘氨酸的配合，抗折强度在一定程度上有较为明显的提升，冻融劈裂残留强度比有所增长，从而说纳米碳酸钙与N-甲基甲酰胺以及三甲基甘氨酸配合使用时，能够进一步增强沥青混凝土的抗折强度，且使得其在低温条件下也不易开裂。

根据表7中实施例7-9与实施例2的数据对比可得，加入聚丙烯酰胺与甲酸钙的配合，抗折强度有一定的提升在，证明聚丙烯酰胺与甲酸钙配合使用时有利于更好地提升混凝土的混合效果，从而使得沥青混凝土具有更佳的抗折强度。

根据表7中实施例13-15与实施例5、实施例11的数据对比可得，加入二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺、甲酸钙、纳米碳酸钙，抗压强度、抗折强度以及冻融劈裂残留强度比均有一定量的提升，证明二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺、甲酸钙、纳米碳酸钙相互配合使用时，在一定程度上有利于增强沥青混凝土的使用性能以及延长使用寿命。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种公路节能环保施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），废旧沥青路面材料的回收处理获得废旧沥青混合料；

步骤2），清理、平整路基，铺设路基层；

步骤3），铺设垫层：在路基层中均匀摊铺沥青纱布，并在纱布上喷洒透层油，形成垫层；

步骤4），摊铺沥青混凝土：将采用废旧沥青混合料为主料并预先拌制好的沥青混凝土浆料均匀摊铺于垫层上，形成沥青混凝土路面层；

步骤5），压实：将路面层压实；

步骤5-1），初压：先采用4-8T压路机进行初压，初压温度为105-115℃，碾压速度为2-3km/h，碾压2-4遍；

步骤5-2），复压：然后采用12-14T压路机进行复压，复压温度为95-105℃，碾压速度为3-4 km/h，碾压2-3遍；

步骤5-3），终压：最后采用14-16T压路机进行终压，终压温度为75-85℃，碾压速度为4-5 km/h，碾压1遍，即得沥青混凝土路面；

所述沥青混凝土包括以下质量份数的组分：

废旧沥青混合料80-100份；

水泥20-30份；

细砂40-50份；

矿粉15-20份；

碎石70-80份；

水30-40份；

N-甲基甲酰胺8-10份；

三甲基甘氨酸4-6份。

2.根据权利要求1所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述沥青混凝土路面层的厚度为25-30cm。

3.根据权利要求1所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述透层油为乳化沥青。

4.根据权利要求1-3任一所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述沥青混凝土还包括以下质量份数的组分：

二乙烯三胺五羧酸钠3-5份。

5.根据权利要求1-3任一所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述沥青混凝土还包括以下质量份数的组分：

增效剂2-3份；

所述增效剂为三异丙醇胺、六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺、甲酸钙中的一种或多种的复配。

6.根据权利要求5所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述增效剂包括以下质量份数的组分：

聚丙烯酰胺1.2-1.6份；

甲酸钙0.8-1.4份。

7.根据权利要求1-3任一所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述沥青混凝土还包括以下质量份数的组分：

纳米碳酸钙1-2份。

8.根据权利要求1所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述步骤2）中采用灰土均匀铺设并压实形成平整的路基层。

9.根据权利要求8所述的公路节能环保施工方法，其特征在于：所述灰土铺设的厚度不小于20cm。