CN112645649A - 一种沥青混凝土层及改性沥青的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种沥青混凝土层及改性沥青的制备方法，所述沥青混凝土层铺设于经处理过的水泥路面或老旧沥青路面上，沥青混凝土层包括粘结层和罩面层，粘结层铺设于水泥路面或老旧沥青路面上，罩面层铺设于粘结层上，沥青混凝土层的铺装厚度为1.0～2.0cm，油石比为7.5％～8.0％，粘结层的喷适量为0.8～1.5kg/m2。本发明具有延长路面寿命、改善行驶质量、校正表面缺陷、增加路面抗滑能力、提高道路安全性能、改善表面排水和降低噪声等功能。

Description

一种沥青混凝土层及改性沥青的制备方法
技术领域
本发明涉及一种养护路面技术，尤其是涉及一种沥青混凝土层及改性沥青的制备方法。
背景技术
随着中国公路通车公里数的不断刷新，公路行业已由原先的建设阶段发展为建、管、养三方面齐头并进的阶段。养护管理工作的工程量逐年递增，目前大量公路普遍进入维修养护期。据不完全统计，为保证国家路网的正常使用，每年至少需投入1500亿元来进行养护，而现阶段每年国家投入的养护费用中仅600亿元可以用于国、省干线及部分重要县、乡道路的养护，养护资金严重匮乏。且高速公路养护工程量越来越大，资金缺口持续增大。而现阶段的道路养护维修基本以大、中修为主，传统的大、中修需挖除原先的结构层再重新施工路面结构层，费用投入较大，使得本就捉襟见肘的养护资金不能发挥最大的价值。要改变目前被动的养护局面，最有效的方法是实施预防性养护。
现有城市道路路面的预防性养护，一般是采用普通的沥青混凝土路面，其结构由下到上如图1所示，依次为20cm C35混凝土层、1cm橡胶沥青应力吸收层、6cm中粒式沥青砼层、PC-3乳化沥青粘层油层和4cm细粒式沥青砼层。但是这种沥青混凝土路面一般存在：1、厚度较厚，材料用量较大；2、行车噪音大；3、使用寿命较短等缺点。
超薄磨耗层作为一种预防性养护措施，经过实践证明是一种值得推广的技术，并具有一定的可靠性。但是现有的超薄磨耗层的厚度一般在20cm～25cm，厚度较厚，且现有超薄磨耗层的抗剥落、抗老化、抗高温及耐候性能均有待提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种沥青混凝土层及改性沥青的制备方法。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种沥青混凝土层，所述沥青混凝土层铺设于经处理过的水泥路面或老旧沥青路面上，所述沥青混凝土层包括粘结层和罩面层，所述粘结层铺设于所述水泥路面或老旧沥青路面上，所述罩面层铺设于所述粘结层上，所述沥青混凝土层的铺装厚度为1.0cm～2.0cm；所述罩面层包括的组分及各组分的质量百分配比如下：
5～10mm粗料：45％～75％；
0.01～5mm细砂：18％～25％；
5％～6％的矿粉；
1％～2％的水泥；
改性沥青，油石比为7.5％～8.0％；
所述粘结层包括如下组分：
岩沥青：65～80份；
SBS聚合物改性剂：3～5份；
乳化剂：0.4～0.6份；
乳化沥青稳定剂：0.2～0.3份；
SBS胶乳：4～5份；
水：40～45份。
优选地，所述改性沥青包括的组分及各组分之间的比例为：岩沥青∶高聚物∶抗老化剂∶改性剂∶稳定剂＝100∶5.9∶4.3∶1.3∶0.18。
优选地，所述粘结层的喷适量为0.8～1.5kg/m2。
优选地，所述沥青混凝土层的施工要求为：罩面层和粘结层在小于6s的时间内结合。
优选地，所述沥青混凝土层的目标空隙率为≤5％。
优选地，所述改性沥青中的所述高聚物为SBS聚合物和/或SBR聚合物。
优选地，所述改性沥青中的所述抗老化剂选用芳烃抽出油，所述芳烃抽出油包括芳香组分和不饱和组分。
优选地，所述改性沥青中的所述改性剂为邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二辛酯、十氢萘、磷酸二苯辛酯、磷酸三辛酯中的一种或两种以上的任意组合。
本发明还揭示了另外一种技术方案：一种改性沥青的制备方法，所述方法包括：
S100，将岩沥青加热升温至140℃～190℃，添加芳烃抽出油搅拌，搅拌20min～30min；
S200，添加改性剂搅拌并升温；
S300，以5000～5600rpm的剪切速率进行剪切1h～1.1h，之后再继续搅拌20min～30min；
S400，依次加入高聚物和稳定剂，且在每次加入后搅拌20min～30min；
S500，最后加入抗老化剂，且在180℃～190℃温度下搅拌并发育0.8h～1h，制成改性沥青成品。
优选地，所述方法包括：
S100，将岩沥青加热升温至150℃，添加芳烃抽出油搅拌，搅拌30min；
S200，添加十氢萘搅拌并升温；
S300，以5000rpm的剪切速率进行剪切1h，之后再继续搅拌30min；
S400，依次加入SBS聚合物和稳定剂，且在每次加入后搅拌30min；
S500，最后加入芳烃抽出油，且在190℃温度下搅拌并发育1h，制成改性沥青成品。
本发明的有益效果是：
1、本发明的罩面层为沥青混凝土薄层罩面，厚度可以达到1.0cm～2.0cm，实现沥青混凝土层的超薄化，且提供的罩面层可以在高等级路面养护和轻微、中等病害的矫正性养护中应用，同时也可以用于新建道路的表面磨耗层和需要快速开放交通道路的施工项目，沥青混凝土薄层罩面具有延长路面寿命、改善行驶质量、校正表面缺陷、增加路面抗滑能力、提高道路安全性能、改善表面排水和降低噪声等功能。
2、本发明创造性地使用岩沥青来替代基质沥青，可以有效提高沥青路面的抗车辙能力，降低车辙深度和疲劳剪切裂纹的出现，且使路面具有很强的浸润性和对自由氧化基的高抵抗性，另外还具有较好的抗老化、抗高温和耐候性，从而提高了沥青路面的耐久性，减缓沥青老化速度，从而延长道路的使用寿命。
附图说明
图1是现有普通的沥青混凝土路面的剖视结构示意图；
图2是本发明沥青混凝土层的结构示意图；
图3是本发明改性沥青的制备方法的流程示意图。
附图标记：
1、C35混凝土层，2、橡胶沥青应力吸收层，3、中粒式沥青砼层，4、乳化沥青粘层油层，5、细粒式沥青砼层，10、水泥路面，20、粘结层，30、罩面层。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种沥青混凝土层，是将原来道路、桥梁、隧道的水泥混凝土路面改建为沥青混凝土路面，达到环保、防尘、降噪和提升路面摩擦力，增加行车舒适性的效果。
结合图2所示，本发明所揭示的一种沥青混凝土层，铺设于经处理过的水泥路面或老旧沥青路面上，其具体包括粘结层和罩面层，其中，粘结层铺设于水泥路面或老旧沥青路面上，罩面层铺设于粘结层上，沥青混凝土层整体的铺装厚度为1.0～2.0cm，优选为1.5cm。与传统沥青厚度9-10cm相比，该厚度使得本发明的沥青混凝土层适用范围广，无需重新抬高路边石等，大大降低施工成本及缩短工期，同时减少废旧水泥对环境污染。
具体地，本实施例中，罩面层包括的组分及各组分的质量百分配比具体如下：
5～10mm粗料：45％～75％；
0.01～5mm细砂：18％～25％；
5％～6％的矿粉；
1％～2％的水泥；
改性沥青，油石比为7.5％～8.0％。
其中，本发明的粗料的检测数据如下表1所示：
Figure BDA0002820282300000051
Figure BDA0002820282300000061
表1
本发明的细砂的检测数据如下表2所示：
试验项目 单位 实测数据 技术要求
表观相对密度 g/m3 2.85 ≥2.50
坚固性(＞0.3mm部分) ％ 9 ≤12
砂当量 ％ 55 ≥65
表2
本发明的矿粉的检测数据如下表3所示：
试验项目 单位 实测数据 技术要求
表观密度 t/m3 2.6 ≥2.50
含水量 ％ 0.9 ≤1
粒度范围(＜0.6mm) ％ 98 100
粒度范围(＜0.15mm) ％ 94 90～100
粒度范围(＜0.075mm) ％ 81 75～100
外观 / 无团粒结块 无团粒结块
亲水系数 / 0.6 ＜1
塑性系数 / 3 ＜4
加热安定性 / / 实测记录
表3
本实施例中的改性沥青为高弹高粘改性沥青，其包括的组分及各组分之间的比例为：岩沥青∶高聚物∶抗老化剂∶改性剂∶稳定剂＝100∶5.9∶4.3∶1.3∶0.18。其中，实施时，高聚物可选用SBS聚合物和/或SBR聚合物。抗老化剂选用芳烃抽出油，所述芳烃抽出油包括芳香组分和不饱和组分。改性剂为邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二辛酯、十氢萘、磷酸二苯辛酯、磷酸三辛酯中的一种或两种以上的任意组合。稳定剂选用片硫。
且本发明的改性沥青的检测数据如下表4所示：
Figure BDA0002820282300000071
表4
本发明的罩面层的检测数据如下表5所示：
试验项目 单位 实测数据 技术要求
沥青用量(油石比) ％ 7.8 7.5～8.0
孔隙率 ％ 3.6 ≤5
60℃车辙动稳定度 次/mm 4500 ≥3000
肯塔堡飞散试验损 ％ 5 ≤8
四点弯曲疲劳(15℃) 次 33万 ≥20万
APA抗反射裂缝能力 次 67万 ≥50万
表5
本实施例中，粘结层具体包括如下组分：
岩沥青：65～80份；
SBS聚合物改性剂：3～5份；
乳化剂：0.4～0.6份；
乳化沥青稳定剂：0.2～0.3份；
SBS胶乳：4～5份；
水：40～45份。
实施时，根据技术要求，罩面层的油石比为7.5％～8.0％，优选为7.8％。
在铺设前，需要原路面满足一些要求及需进行一些处治，具体包括：1、1、要求路面具有一定完整性和一定的结构强度，不作为结构补强层，若在结构强度不够，实施前须进行结构强度的恢复措施。2、原水泥板模缝处的弯沉值一般交通控制在40以内，重载交通应控制在20以内。3、实施前应对局部病害(裂缝、碎板、坑槽、错台、板弯沉达不到要求等)进行预处理。针对不同病害分别采用灌缝、换板、注浆(聚合物)、增强板间连接等方案进行处理。4、对于摩擦系数不足的旧水泥混凝土面层，加铺前宜进行旧面层表面的拉毛(或抛丸)处理。5、加铺前，路面要求洁净、无泥土和其它杂物。
在铺设时，沥青混凝土层应在路面温度高于5℃、环境湿度在90％以下的情况下进行作业，不得在雨天或可能有雨的天气下进行。本发明优选采用一体式摊铺机来实现罩面层(具体为高弹高粘改性沥青层)与粘结层(具体为粘层油)喷洒和沥青的混合料摊铺同步作业。摊铺同步进行的方式有效避免了层间污染，保证了新老路面层之间的粘结效果，实现了高效、快捷施工，且最大程度的缩短了封闭交通的时间，交通延误小，无二次污染，50度以下即可开放交通。另外，摊铺机的出料温度为170-210℃，摊铺温度＞150℃，碾压温度＞80℃，摊铺速度按8-15m/min左右予以调整，不超过18m/min。
本发明粘结层采用特种改性乳化沥青，洒布量按0.8-1.5kg/m2控制。改性乳化沥青应加热至75—85℃方可加入摊铺机内。加热罐加热时应缓缓升温。加热全程应开循环，加快热交换避免乳化沥青在局部高温下破乳。沥青混凝土层的施工要求为：罩面层和粘结层在小于6s的时间内结合。
本发明所揭示的沥青混凝土层，通常可以用于下列路况的维修工作：
1、出现龟裂、网裂、脱皮、露骨、渗水的高等级路面。
2、路基强度满足要求，路面变形不大的路面。
3、路面光滑，摩擦系数不够或路面纹理深度不足，需要改善行驶质量的路面。
4、路基完好的超期服役的高等级沥青路面。
5、行驶过程中路面噪声过大，需要减少路面轮胎噪声的特殊路面。
6、路表面横向排水不畅，需要改善表面排水的路面。
另外也可用于城市道路、机场以及各级公路、桥梁、隧道的路面的改造工程。成型后的路面具有良好的抗裂、抗渗水、抗滑性能，也可应用于城市道路、机场、各级公路、桥梁、隧道结构的应力吸收层。
如图3所示，本发明所揭示的一种改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
S100，将岩沥青加热升温至140℃～190℃，添加芳烃抽出油搅拌，搅拌20min～30min；
S200，添加改性剂搅拌并升温；
S300，以5000～5600rpm的剪切速率进行剪切1h～1.1h，之后再继续搅拌20min～30min；
S400，依次加入高聚物和稳定剂，且在每次加入后搅拌20min～30min；
S500，最后加入抗老化剂，且在180℃～190℃温度下搅拌并发育0.8h～1h，制成改性沥青成品。
在一具体实施例中，所述改性沥青的制备方法包括：将岩沥青加热升温至150℃，添加芳烃抽出油搅拌，搅拌30min；添加十氢萘搅拌并升温；以5000rpm的剪切速率进行剪切1h，之后再继续搅拌30min；依次加入SBS聚合物和稳定剂，且在每次加入后搅拌30min；最后加入芳烃抽出油，且在190℃温度下搅拌并发育1h，制成改性沥青成品。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种沥青混凝土层，其特征在于，所述沥青混凝土层铺设于经处理过的水泥路面或老旧沥青路面上，所述沥青混凝土层包括粘结层和罩面层，所述粘结层铺设于所述水泥路面或老旧沥青路面上，所述罩面层铺设于所述粘结层上，所述沥青混凝土层的铺装厚度为1.0～2.0cm；所述罩面层包括的组分及各组分的质量百分配比如下：
5～10mm粗料：45％～75％；
0.01～5mm细砂：18％～25％；
5％～6％的矿粉；
1％～2％的水泥；
改性沥青，油石比为7.5％～8.0％；
所述粘结层包括如下组分：
岩沥青：65～80份；
SBS聚合物改性剂：3～5份；
乳化剂：0.4～0.6份；
乳化沥青稳定剂：0.2～0.3份；
SBS胶乳：4～5份；
水：40～45份。
2.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土层，其特征在于，所述改性沥青包括的组分及各组分之间的比例为：岩沥青∶高聚物∶抗老化剂∶改性剂∶稳定剂＝100∶5.9∶4.3∶1.3∶0.18。
3.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土层，其特征在于，所述粘结层的喷适量为0.8～1.5kg/m2。
4.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土层，其特征在于，所述沥青混凝土层的施工要求为：罩面层和粘结层在小于6s的时间内结合。
5.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土层，其特征在于，所述沥青混凝土层的目标空隙率为≤5％。
6.根据权利要求2所述的一种沥青混凝土层，其特征在于，所述改性沥青中的所述高聚物为SBS聚合物和/或SBR聚合物。
7.根据权利要求2所述的一种沥青混凝土层，其特征在于，所述改性沥青中的所述抗老化剂选用芳烃抽出油，所述芳烃抽出油包括芳香组分和不饱和组分。
8.根据权利要求2所述的一种沥青混凝土层，其特征在于，所述改性沥青中的所述改性剂为邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二辛酯、十氢萘、磷酸二苯辛酯、磷酸三辛酯中的一种或两种以上的任意组合。
9.一种改性沥青的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
S100，将岩沥青加热升温至140℃～190℃，添加芳烃抽出油搅拌，搅拌20min～30min；
S200，添加改性剂搅拌并升温；
S300，以5000～5600rpm的剪切速率进行剪切1h～1.1h，之后再继续搅拌20min～30min；
S400，依次加入高聚物和稳定剂，且在每次加入后搅拌20min～30min；
S500，最后加入抗老化剂，且在180℃～190℃温度下搅拌并发育0.8h～1h，制成改性沥青成品。
10.根据权利要求9所述的一种改性沥青的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
S100，将岩沥青加热升温至150℃，添加芳烃抽出油搅拌，搅拌30min；
S200，添加十氢萘搅拌并升温；
S300，以5000rpm的剪切速率进行剪切1h，之后再继续搅拌30min；
S400，依次加入SBS聚合物和稳定剂，且在每次加入后搅拌30min；
S500，最后加入芳烃抽出油，且在190℃温度下搅拌并发育1h，制成改性沥青成品。
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