CN113512920B - 一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，包括以下步骤：步骤1，对需要修整的路面进行除杂预处理；步骤2，按照配比称取高韧脂密嵌沥青混合料的配料成分，制备高韧脂密嵌沥青混合料；步骤3，使用带有保温设施的车辆将高韧脂密嵌沥青混合料和复合改性乳化沥青运输至目的地；步骤4，采用同步摊铺机将复合改性乳化沥青喷洒到预处理路面上，然后将高韧脂密嵌沥青混合料摊铺在路面上并碾压，得到摊铺碾压后路面。本发明的施工工艺适用于各级公路路面的新修路面、预防性养护及品质提升，特别是高速公路、城市主干道、桥梁与隧道路面结构的快速罩面与养护，0.8～1.5cm厚薄层尤其适合水泥路面加铺。

Description

一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺
技术领域
本发明涉及路面施工领域，具体涉及一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺。
背景技术
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青结合料、矿粉、少量细集料以及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间接级配的矿料骨架中，形成的混合料。它是由足够的沥青结合料和具有相当劲度的沥青玛蹄脂胶浆填充在粗集料形成的石-石嵌挤结构的空隙中形成的。20世纪90年代初我国开始引进使用沥青玛蹄脂碎石混合料，以其优良的抗车辙性能和抗滑性能以及水稳定性，高温、低温稳定性等相互矛盾或相互制约的性能形成统一与兼顾的优点而得到广泛应用。
但是，随着交通量的迅速增大，车辆载荷载不断作用，以及气候条件多变，路面的使用性能会出现衰减。通常隔几年就要进行维修。现有沥青混合料的沥青路面面层(4-5cm)较厚、需要大量沥青料铺设、施工效率低、施工能耗高、应用受限，路面抗车辙能力差以及容易出现各种形式的裂缝。
发明内容
本发明的目的是提供一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，用于解决现有技术中存在的沥青路面较厚、需要大量沥青料铺设、施工效率低、路面抗车辙能力差以及容易出现各种形式的裂缝的问题。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，包括以下步骤：
步骤1，对需要修整的路面进行除杂预处理，得到干燥洁净的预处理路面；
步骤2，按照配比称取高韧脂密嵌沥青混合料的配料成分，并将称取的各配料成分进行拌和处理，得到高韧脂密嵌沥青混合料；
步骤3，使用带有保温设施的车辆将高韧脂密嵌沥青混合料和复合改性乳化沥青运输至目的地；
步骤4，采用同步摊铺机将复合改性乳化沥青喷洒到预处理路面上，然后将高韧脂密嵌沥青混合料摊铺在喷洒有所述复合改性乳化沥青的路面上并碾压，得到摊铺碾压后路面；
步骤5，对摊铺碾压后路面进行基础检测，检测合格后，即完成施工。
优选地，步骤1中，所述除杂预处理包括对路面进行除泥除杂、病害修补、拉毛和抛丸处理，使路面干燥洁净。
优选地，步骤2中，所述拌和处理是采用间歇式沥青砼拌合设备进行拌和，所述配料成分在拌和前存放于遮雨棚的料仓内且保持干燥。
优选地，步骤2中，所述拌和处理的过程是先将所述配料成分干拌10s，之后再湿拌50s，然后控制出料的温度为180～195℃。
优选地，步骤3中，所述车辆在运输的过程中保持所述高韧脂密嵌沥青混合料的温度不低于175℃。
优选地，步骤4中，所述喷洒和所述摊铺的时间间隔为5～7s，摊铺速度为4～6m/min。
优选地，步骤5中，待所述摊铺后路面温度低于50℃后，再对摊铺后路面进行基础检测，检测合格后，能够开放车辆运行，但是需要避免掉头和急转弯。
优选地，所述复合改性乳化沥青的制备方法为：按照重量份数分别称取固含量为50～60％的乳化沥青45～55份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物3～6份、烷基酚聚氧乙烯醚2～5份、固含量为40％-60％的丁苯胶乳2～5份和木质素磺酸盐0.2～0.5份混合均匀后，即可。
优选地，所述高韧脂密嵌沥青混合料在路面铺设的厚度为0.8～2.5cm。
优选地，所述高韧脂密嵌沥青混合料按照重量份数计算，包括以下成分：
改性沥青6～10份、粗集料70～85份、细集料20～35份、矿粉7～11份和纤维稳定剂0.5～1份。
优选地，所述粗集料和所述细集料均选自闪长岩、辉绿岩、玄武岩中的至少一种，粗集料的粒径大于4.75mm且小于13.2mm，细集料的粒径小于或等于4.75mm。
优选地，所述纤维稳定剂包括木质素纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维中的至少一种。
优选地，所述改性沥青按照重量份数计算，包括：80～100份基质沥青、3～5份改性纳米高岭土和10～12份SBS改性剂。
优选地，所述基质沥青为70号道路石油沥青或90号道路石油沥青。
优选地，所述改性纳米高岭土是由纳米高岭土经过磺胺嘧啶共聚物包覆后制备得到。
优选地，所述磺胺嘧啶共聚物的制备方法为：
M1.将四硼酸钠混合至碱液中，充分溶解后，再加入磺胺嘧啶粉末，再次充分溶解后，得到磺胺嘧啶溶剂；将甲基丙烯酸酐混合至四氢呋喃中，混合均匀后，得到甲基丙烯酸酐溶剂；其中，磺胺嘧啶溶剂中，碱液为质量浓度为2～4g/L的氢氧化钠溶液，四硼酸钠、磺胺嘧啶粉末与碱液的质量比为1:6.5～10.2:80～100；甲基丙烯酸酐溶剂中，甲基丙烯酸酐与四氢呋喃的质量比为1:10～14；
M2.在室温条件和惰性气体的保护下，将甲基丙烯酸酐溶剂逐滴加入至磺胺嘧啶溶剂中，滴加完成后，以300～500rpm的速率在避光处持续搅拌10～15h，将反应液依次经过除杂和干燥后，得到磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体；其中，甲基丙烯酸酐溶剂与磺胺嘧啶溶剂的质量比为1:1.3～1.6；
M3.将甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯与磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体混合至N,N-二甲基甲酰胺中，充分混合均匀后，加入偶氮二异丁腈，在惰性气体的保护下，升温至80～90℃，搅拌反应5～8h，之后倒入无水乙醇中将产物沉淀出来，收集沉淀产物，并经过透析除杂和减压干燥后，得到磺胺嘧啶共聚物；其中，甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体、偶氮二异丁腈与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:1.8～2.5:0.07～0.12:10～15。
优选地，所述M2中，除杂和干燥的过程具体为：将反应液先除去溶剂，然后将收集的产物溶于乙酸乙酯中，离心后收集上层液体并滴加盐酸调节pH小于2.5，再次使用乙酸乙酯萃取至少两次，合并萃取液后，使用活性氧化铝除水后，减压至完全干燥，得到所述磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体。
优选地，所述改性纳米高岭土的制备方法为：
N1.将纳米高岭土浸泡于无水乙醇中，升温至35～45℃，超声处理1～3h后，干燥处理后，得到纳米高岭土预处理物；其中，纳米高岭土与无水乙醇的质量比为1:10～20；
N2.将磺胺嘧啶共聚物溶于二氯甲烷中，再加入去离子水，混合均匀后，加入纳米高岭土预处理物，超声均匀后，在室温下持续搅拌至二氯甲烷完全挥发后，过滤并收集固体产物，将固体产物经过干燥处理，得到改性纳米高岭土；其中，磺胺嘧啶共聚物、纳米高岭土预处理物、二氯甲烷与去离子水的质量比为1:2.3～4.6:10～12:18～30。
优选地，所述改性沥青的制备过程为：
先将所述基质沥青置于混合搅拌机中熔融后，在180～190℃的条件下，依次加入所述改性纳米高岭土和所述SBS改性剂，以1500～2000rpm的速度剪切0.5～1h，然后经过溶胀处理，得到改性沥青。
优选地，所述高韧脂密嵌沥青混合料的制备过程为：
S1.将称取所述改性沥青置于混合搅拌机中，在180～190℃的条件下加热处理至熔融态后，然后按量称取熔融态的改性沥青；
S2.按量称取所述粗集料、所述细集料和所述矿粉置于拌合楼旋转干燥桶中，升温至190～210℃，再置于拌锅中，加入纤维稳定剂，干拌混合10～15s后，加入步骤S1称取的熔融态的改性沥青，继续拌合处理45～50s，混合均匀后得到高韧脂密嵌沥青混合料。
本发明的有益效果为：
1、本发明的施工工艺适用于各级公路路面的新修路面、预防性养护及品质提升，特别是高速公路、城市主干道、桥梁与隧道路面结构的快速罩面与养护，0.8～1.5cm厚薄层尤其更适合水泥路面加铺。使用本发明的施工工艺铺设的路面具有以下优点：1)密实防水耐久性好；2)高温、低温稳定性好；3)抗车辙性能好；4)构造深度良好、抗滑性能好；5)平整度高、行车噪声小；6)结构层薄(0.8～2.5cm)；7)防水雾、行车安全系数高；8)可用于路面微调平。
2、本发明制备的高韧脂密嵌沥青混合料在路面摊铺完成后，外观均匀无划痕、无离析，无松散、花白、泛油和脱皮现象，相比传统4～5cm的沥青混合料层具有显著的经济、环境和社会效益优势。在经济效益方面：a、使用寿命长；b、直接加铺，对附属设施标高影响小，特别是水井盖、雨水口、路缘石、防撞栏的标高影响小；c、具有微调平功能，特别是对桥梁比较多，桥头微沉降的调平效果特别明显。在环境效益方面：a、降低施工能耗；b、低噪音；c、视觉质感好，长时间保持均匀黑色，有效减缓视觉疲劳和光污染。在社会效益方面：a、抗车辙、抗滑、防水雾、耐久性好、行车安全；b、施工效率提高，施工完成后快速开放交通，对交通及周边居民干扰小。
3、本发明的高韧脂密嵌沥青混合料是使用改性沥青作为基料，然后辅以粗集料、细集料、矿粉以及纤维稳定剂制备得到。其中，区别于常规的改性沥青，本发明的改性沥青是采用改性纳米高岭土与SBS改性剂混合对基质沥青进行改性制备得到，而改性纳米高岭土是使用磺胺嘧啶共聚物将纳米高岭土包覆后制备得到。改性后的沥青相比较于普通的SBS改性沥青，添加了改性纳米高岭土，在韧性和强度方面得到了更好的改善，能够在更薄的厚度下保持其良好的粘接性、耐高低温性、抗车辙性、耐老化性、水稳定性以及承载能力。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。
磺胺嘧啶共聚物的制备过程为：先将磺胺嘧啶与甲基丙烯酸酐进行混合反应，磺胺嘧啶上的端氨基能够与甲基丙烯酸酐中的酸酐基团反应从而生成含有甲基丙烯酰胺基团的磺胺嘧啶化合物，即磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体。之后，本发明又将磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体与甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯单体在引发剂偶氮二异丁腈的作用下进行共聚反应，生成磺胺嘧啶共聚物。
其中，磺胺嘧啶的分子结构式为：
Figure BDA0003194913140000051
甲基丙烯酸酐的分子结构式为：
Figure BDA0003194913140000052
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，包括以下步骤：
步骤1，对需要修整的路面进行除泥除杂、病害修补、拉毛和抛丸处理，得到干燥洁净的预处理路面；
步骤2，按照配比称取高韧脂密嵌沥青混合料的配料成分，存放于遮雨棚的料仓内且保持干燥，之后将称取的各配料成分采用间歇式沥青砼拌合设备进行拌和，先将配料成分干拌10s，之后再湿拌50s，然后控制出料的温度为180～195℃，得到高韧脂密嵌沥青混合料；
步骤3，使用带有保温设施的车辆将高韧脂密嵌沥青混合料和复合改性乳化沥青在温度不低于175℃的状态下运输至目的地；
步骤4，采用同步摊铺机将复合改性乳化沥青喷洒到预处理路面上，然后将高韧脂密嵌沥青混合料摊铺在喷洒有复合改性乳化沥青的路面上并碾压，同步喷洒摊铺一次成型，喷洒和摊铺的时间间隔为5～7s，摊铺速度为4～6m/min，采用双钢轮压路面机进行静压3-5遍，得到摊铺碾压后路面；
步骤5，待摊铺碾压后路面温度低于50℃后，再对摊铺后路面进行基础检测，检测合格后，能够开放车辆运行，但是需要避免掉头和急转弯；路面降至常温且施工完成1h后，即正常开放交通。
复合改性乳化沥青的制备方法为：按照重量份数分别称取固含量为50～60％的乳化沥青45份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物3份、烷基酚聚氧乙烯醚2份、固含量为40％-60％的丁苯胶乳2份和木质素磺酸盐0.2份混合均匀后，即可。
高韧脂密嵌沥青混合料在路面铺设的厚度为0.8cm。
高韧脂密嵌沥青混合料按照重量份数计算，包括以下成分：
改性沥青6份、粗集料70份、细集料20份、矿粉7份和木质素纤维0.5份。
粗集料和细集料均选自闪长岩、辉绿岩、玄武岩的混合料，粗集料的粒径大于4.75mm且小于13.2mm，细集料的粒径小于或等于4.75mm。
改性沥青按照重量份数计算，包括：80份70号道路石油沥青、3份改性纳米高岭土和10份SBS改性剂。
改性纳米高岭土是由纳米高岭土经过磺胺嘧啶共聚物包覆后制备得到。
磺胺嘧啶共聚物的制备方法为：
M1.将四硼酸钠混合至碱液中，充分溶解后，再加入磺胺嘧啶粉末，再次充分溶解后，得到磺胺嘧啶溶剂；将甲基丙烯酸酐混合至四氢呋喃中，混合均匀后，得到甲基丙烯酸酐溶剂；其中，磺胺嘧啶溶剂中，碱液为质量浓度为2～4g/L的氢氧化钠溶液，四硼酸钠、磺胺嘧啶粉末与碱液的质量比为1:6.5:80；甲基丙烯酸酐溶剂中，甲基丙烯酸酐与四氢呋喃的质量比为1:10；
M2.在室温条件和惰性气体的保护下，将甲基丙烯酸酐溶剂逐滴加入至磺胺嘧啶溶剂中，滴加完成后，以300～500rpm的速率在避光处持续搅拌10～15h，将反应液先除去溶剂，然后将收集的产物溶于乙酸乙酯中，离心后收集上层液体并滴加盐酸调节pH小于2.5，再次使用乙酸乙酯萃取至少两次，合并萃取液后，使用活性氧化铝除水后，减压至完全干燥，得到磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体；其中，甲基丙烯酸酐溶剂与磺胺嘧啶溶剂的质量比为1:1.3；
M3.将甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯与磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体混合至N,N-二甲基甲酰胺中，充分混合均匀后，加入偶氮二异丁腈，在惰性气体的保护下，升温至80～90℃，搅拌反应5～8h，之后倒入无水乙醇中将产物沉淀出来，收集沉淀产物，并经过透析除杂和减压干燥后，得到磺胺嘧啶共聚物；其中，甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体、偶氮二异丁腈与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:1.8:0.07:10。
改性纳米高岭土的制备方法为：
N1.将纳米高岭土浸泡于无水乙醇中，升温至35～45℃，超声处理1～3h后，干燥处理后，得到纳米高岭土预处理物；其中，纳米高岭土与无水乙醇的质量比为1:10；
N2.将磺胺嘧啶共聚物溶于二氯甲烷中，再加入去离子水，混合均匀后，加入纳米高岭土预处理物，超声均匀后，在室温下持续搅拌至二氯甲烷完全挥发后，过滤并收集固体产物，将固体产物经过干燥处理，得到改性纳米高岭土；其中，磺胺嘧啶共聚物、纳米高岭土预处理物、二氯甲烷与去离子水的质量比为1:2.3:10:18。
改性沥青的制备过程为：
先将基质沥青置于混合搅拌机中熔融后，在180～190℃的条件下，依次加入改性纳米高岭土和SBS改性剂，以1500～2000rpm的速度剪切0.5～1h，然后经过溶胀处理，得到改性沥青。
高韧脂密嵌沥青混合料的制备过程为：
S1.将称取所述改性沥青置于混合搅拌机中，在180～190℃的条件下加热处理至熔融态后，然后按量称取熔融态的改性沥青；
S2.按量称取所述粗集料、所述细集料和所述矿粉置于拌合楼旋转干燥桶中，升温至190～210℃，再置于拌锅中，加入纤维稳定剂，干拌混合10～15s后，加入步骤S1称取的熔融态的改性沥青，继续拌合处理45～50s，混合均匀后得到高韧脂密嵌沥青混合料。
实施例2
一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，包括以下步骤：
步骤1，对需要修整的路面进行除泥除杂、病害修补、拉毛和抛丸处理，得到干燥洁净的预处理路面；
步骤2，按照配比称取高韧脂密嵌沥青混合料的配料成分，存放于遮雨棚的料仓内且保持干燥，之后将称取的各配料成分采用间歇式沥青砼拌合设备进行拌和，先将配料成分干拌10s，之后再湿拌50s，然后控制出料的温度为180～195℃，得到高韧脂密嵌沥青混合料；
步骤3，使用带有保温设施的车辆将高韧脂密嵌沥青混合料和复合改性乳化沥青在温度不低于175℃的状态下运输至目的地；
步骤4，采用同步摊铺机将复合改性乳化沥青喷洒到预处理路面上，然后将高韧脂密嵌沥青混合料摊铺在喷洒有复合改性乳化沥青的路面上并碾压，同步喷洒摊铺一次成型，喷洒和摊铺的时间间隔为5～7s，摊铺速度为4～6m/min，采用双钢轮压路面机进行静压3-5遍，得到摊铺碾压后路面；
步骤5，待摊铺碾压后路面温度低于50℃后，再对摊铺后路面进行基础检测，检测合格后，能够开放车辆运行，但是需要避免掉头和急转弯；路面降至常温且施工完成1h后，即正常开放交通。
复合改性乳化沥青的制备方法为：按照重量份数分别称取固含量为50～60％的乳化沥青50份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5份、烷基酚聚氧乙烯醚3份、固含量为40％-60％的丁苯胶乳3份和木质素磺酸盐0.3份混合均匀后，即可。
高韧脂密嵌沥青混合料在路面铺设的厚度为1.6cm。
高韧脂密嵌沥青混合料按照重量份数计算，包括以下成分：
改性沥青9份、粗集料80份、细集料48份、矿粉9份和聚酯纤维0.7份。
粗集料和细集料均选自闪长岩、辉绿岩、玄武岩的混合料，粗集料的粒径大于4.75mm且小于13.2mm，细集料的粒径小于或等于4.75mm。
改性沥青按照重量份数计算，包括：90份90号道路石油沥青、4份改性纳米高岭土和11份SBS改性剂。
改性纳米高岭土是由纳米高岭土经过磺胺嘧啶共聚物包覆后制备得到。
磺胺嘧啶共聚物的制备方法为：
M1.将四硼酸钠混合至碱液中，充分溶解后，再加入磺胺嘧啶粉末，再次充分溶解后，得到磺胺嘧啶溶剂；将甲基丙烯酸酐混合至四氢呋喃中，混合均匀后，得到甲基丙烯酸酐溶剂；其中，磺胺嘧啶溶剂中，碱液为质量浓度为2～4g/L的氢氧化钠溶液，四硼酸钠、磺胺嘧啶粉末与碱液的质量比为1:8.7:90；甲基丙烯酸酐溶剂中，甲基丙烯酸酐与四氢呋喃的质量比为1:12；
M2.在室温条件和惰性气体的保护下，将甲基丙烯酸酐溶剂逐滴加入至磺胺嘧啶溶剂中，滴加完成后，以300～500rpm的速率在避光处持续搅拌10～15h，将反应液先除去溶剂，然后将收集的产物溶于乙酸乙酯中，离心后收集上层液体并滴加盐酸调节pH小于2.5，再次使用乙酸乙酯萃取至少两次，合并萃取液后，使用活性氧化铝除水后，减压至完全干燥，得到磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体；其中，甲基丙烯酸酐溶剂与磺胺嘧啶溶剂的质量比为1:1.4；
M3.将甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯与磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体混合至N,N-二甲基甲酰胺中，充分混合均匀后，加入偶氮二异丁腈，在惰性气体的保护下，升温至80～90℃，搅拌反应5～8h，之后倒入无水乙醇中将产物沉淀出来，收集沉淀产物，并经过透析除杂和减压干燥后，得到磺胺嘧啶共聚物；其中，甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体、偶氮二异丁腈与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:2.1:0.1:12。
改性纳米高岭土的制备方法为：
N1.将纳米高岭土浸泡于无水乙醇中，升温至35～45℃，超声处理1～3h后，干燥处理后，得到纳米高岭土预处理物；其中，纳米高岭土与无水乙醇的质量比为1:15；
N2.将磺胺嘧啶共聚物溶于二氯甲烷中，再加入去离子水，混合均匀后，加入纳米高岭土预处理物，超声均匀后，在室温下持续搅拌至二氯甲烷完全挥发后，过滤并收集固体产物，将固体产物经过干燥处理，得到改性纳米高岭土；其中，磺胺嘧啶共聚物、纳米高岭土预处理物、二氯甲烷与去离子水的质量比为1:3.5:11:24。
改性沥青的制备过程为：
先将基质沥青置于混合搅拌机中熔融后，在180～190℃的条件下，依次加入改性纳米高岭土和SBS改性剂，以1500～2000rpm的速度剪切0.5～1h，然后经过溶胀处理，得到改性沥青。
高韧脂密嵌沥青混合料的制备过程为：
S1.将称取所述改性沥青置于混合搅拌机中，在180～190℃的条件下加热处理至熔融态后，然后按量称取熔融态的改性沥青；
S2.按量称取所述粗集料、所述细集料和所述矿粉置于拌合楼旋转干燥桶中，升温至190～210℃，再置于拌锅中，加入纤维稳定剂，干拌混合10～15s后，加入步骤S1称取的熔融态的改性沥青，继续拌合处理45～50s，混合均匀后得到高韧脂密嵌沥青混合料。
实施例3
一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，包括以下步骤：
步骤1，对需要修整的路面进行除泥除杂、病害修补、拉毛和抛丸处理，得到干燥洁净的预处理路面；
步骤2，按照配比称取高韧脂密嵌沥青混合料的配料成分，存放于遮雨棚的料仓内且保持干燥，之后将称取的各配料成分采用间歇式沥青砼拌合设备进行拌和，先将配料成分干拌10s，之后再湿拌50s，然后控制出料的温度为180～195℃，得到高韧脂密嵌沥青混合料；
步骤3，使用带有保温设施的车辆将高韧脂密嵌沥青混合料和复合改性乳化沥青在温度不低于175℃的状态下运输至目的地；
步骤4，采用同步摊铺机将复合改性乳化沥青喷洒到预处理路面上，然后将高韧脂密嵌沥青混合料摊铺在喷洒有复合改性乳化沥青的路面上并碾压，同步喷洒摊铺一次成型，喷洒和摊铺的时间间隔为5～7s，摊铺速度为4～6m/min，采用双钢轮压路面机进行静压3-5遍，得到摊铺碾压后路面；
步骤5，待摊铺碾压后路面温度低于50℃后，再对摊铺后路面进行基础检测，检测合格后，能够开放车辆运行，但是需要避免掉头和急转弯；路面降至常温且施工完成1h后，即正常开放交通。
复合改性乳化沥青的制备方法为：按照重量份数分别称取固含量为50～60％的乳化沥青55份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物6份、烷基酚聚氧乙烯醚5份、固含量为40％-60％的丁苯胶乳5份和木质素磺酸盐0.5份混合均匀后，即可。
高韧脂密嵌沥青混合料在路面铺设的厚度为2.5cm。
高韧脂密嵌沥青混合料按照重量份数计算，包括以下成分：
改性沥青10份、粗集料85份、细集料35份、矿粉11份和聚丙烯纤维1份。
粗集料和细集料均选自闪长岩、辉绿岩、玄武岩的混合料，粗集料的粒径大于4.75mm且小于13.2mm，细集料的粒径小于或等于4.75mm。
改性沥青按照重量份数计算，包括：100份70号道路石油沥青、5份改性纳米高岭土和12份SBS改性剂。
改性纳米高岭土是由纳米高岭土经过磺胺嘧啶共聚物包覆后制备得到。
磺胺嘧啶共聚物的制备方法为：
M1.将四硼酸钠混合至碱液中，充分溶解后，再加入磺胺嘧啶粉末，再次充分溶解后，得到磺胺嘧啶溶剂；将甲基丙烯酸酐混合至四氢呋喃中，混合均匀后，得到甲基丙烯酸酐溶剂；其中，磺胺嘧啶溶剂中，碱液为质量浓度为2～4g/L的氢氧化钠溶液，四硼酸钠、磺胺嘧啶粉末与碱液的质量比为1:10.2:100；甲基丙烯酸酐溶剂中，甲基丙烯酸酐与四氢呋喃的质量比为1:14；
M2.在室温条件和惰性气体的保护下，将甲基丙烯酸酐溶剂逐滴加入至磺胺嘧啶溶剂中，滴加完成后，以300～500rpm的速率在避光处持续搅拌10～15h，将反应液先除去溶剂，然后将收集的产物溶于乙酸乙酯中，离心后收集上层液体并滴加盐酸调节pH小于2.5，再次使用乙酸乙酯萃取至少两次，合并萃取液后，使用活性氧化铝除水后，减压至完全干燥，得到磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体；其中，甲基丙烯酸酐溶剂与磺胺嘧啶溶剂的质量比为1:1.6；
M3.将甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯与磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体混合至N,N-二甲基甲酰胺中，充分混合均匀后，加入偶氮二异丁腈，在惰性气体的保护下，升温至80～90℃，搅拌反应5～8h，之后倒入无水乙醇中将产物沉淀出来，收集沉淀产物，并经过透析除杂和减压干燥后，得到磺胺嘧啶共聚物；其中，甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体、偶氮二异丁腈与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:2.5:0.12:15。
改性纳米高岭土的制备方法为：
N1.将纳米高岭土浸泡于无水乙醇中，升温至35～45℃，超声处理1～3h后，干燥处理后，得到纳米高岭土预处理物；其中，纳米高岭土与无水乙醇的质量比为1:20；
N2.将磺胺嘧啶共聚物溶于二氯甲烷中，再加入去离子水，混合均匀后，加入纳米高岭土预处理物，超声均匀后，在室温下持续搅拌至二氯甲烷完全挥发后，过滤并收集固体产物，将固体产物经过干燥处理，得到改性纳米高岭土；其中，磺胺嘧啶共聚物、纳米高岭土预处理物、二氯甲烷与去离子水的质量比为1:4.6:12:30。
改性沥青的制备过程为：
先将基质沥青置于混合搅拌机中熔融后，在180～190℃的条件下，依次加入改性纳米高岭土和SBS改性剂，以1500～2000rpm的速度剪切0.5～1h，然后经过溶胀处理，得到改性沥青。
高韧脂密嵌沥青混合料的制备过程为：
S1.将称取所述改性沥青置于混合搅拌机中，在180～190℃的条件下加热处理至熔融态后，然后按量称取熔融态的改性沥青；
S2.按量称取所述粗集料、所述细集料和所述矿粉置于拌合楼旋转干燥桶中，升温至190～210℃，再置于拌锅中，加入纤维稳定剂，干拌混合10～15s后，加入步骤S1称取的熔融态的改性沥青，继续拌合处理45～50s，混合均匀后得到高韧脂密嵌沥青混合料。
对比例
一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，包括以下步骤：
步骤1，对需要修整的路面进行除泥除杂、病害修补、拉毛和抛丸处理，得到干燥洁净的预处理路面；
步骤2，按照配比称取高韧脂密嵌沥青混合料的配料成分，存放于遮雨棚的料仓内且保持干燥，之后将称取的各配料成分采用间歇式沥青砼拌合设备进行拌和，先将配料成分干拌10s，之后再湿拌50s，然后控制出料的温度为180～195℃，得到高韧脂密嵌沥青混合料；
步骤3，使用带有保温设施的车辆将高韧脂密嵌沥青混合料和复合改性乳化沥青在温度不低于175℃的状态下运输至目的地；
步骤4，采用同步摊铺机将复合改性乳化沥青喷洒到预处理路面上，然后将高韧脂密嵌沥青混合料摊铺在喷洒有复合改性乳化沥青的路面上并碾压，同步喷洒摊铺一次成型，喷洒和摊铺的时间间隔为5～7s，摊铺速度为4～6m/min，采用双钢轮压路面机进行静压3-5遍，得到摊铺碾压后路面；
步骤5，待摊铺碾压后路面温度低于50℃后，再对摊铺后路面进行基础检测，检测合格后，能够开放车辆运行，但是需要避免掉头和急转弯；路面降至常温且施工完成1h后，即正常开放交通。
复合改性乳化沥青的制备方法为：按照重量份数分别称取固含量为50～60％的乳化沥青50份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5份、烷基酚聚氧乙烯醚3份、固含量为40％-60％的丁苯胶乳3份和木质素磺酸盐0.3份混合均匀后，即可。
高韧脂密嵌沥青混合料在路面铺设的厚度为1.6cm。
高韧脂密嵌沥青混合料按照重量份数计算，包括以下成分：
改性沥青9份、粗集料80份、细集料48份、矿粉9份和聚酯纤维0.7份。
粗集料和细集料均选自闪长岩、辉绿岩、玄武岩的混合料，粗集料的粒径大于4.75mm且小于13.2mm，细集料的粒径小于或等于4.75mm。
改性沥青按照重量份数计算，包括：90份90号道路石油沥青、4份纳米高岭土和11份SBS改性剂。
改性沥青的制备过程为：
先将基质沥青置于混合搅拌机中熔融后，在180～190℃的条件下，依次加入纳米高岭土和SBS改性剂，以1500～2000rpm的速度剪切0.5～1h，然后经过溶胀处理，得到改性沥青。
高韧脂密嵌沥青混合料的制备过程为：
S1.将称取所述改性沥青置于混合搅拌机中，在180～190℃的条件下加热处理至熔融态后，然后按量称取熔融态的改性沥青；
S2.按量称取所述粗集料、所述细集料和所述矿粉置于拌合楼旋转干燥桶中，升温至190～210℃，再置于拌锅中，加入纤维稳定剂，干拌混合10～15s后，加入步骤S1称取的熔融态的改性沥青，继续拌合处理45～50s，混合均匀后得到高韧脂密嵌沥青混合料。
为了更加清楚的对本发明的内容说明，本发明以实施例2与对比例作为检测目标，复合改性乳化沥青的铺设厚度为0.2mm，高韧脂密嵌沥青混合料在路面铺设的厚度为1.6cm，路面降至常温且施工完成1h后进行了相应的技术指标检测。由于高韧脂密嵌沥青混合料需要具有良好的骨架结构、较高的内磨阻力以及粘结力和抗车辙性能，需要满足下表中的技术性能要求：
Figure BDA0003194913140000121
Figure BDA0003194913140000131
本发明实施例2与对比例的区别仅在于高韧脂密嵌沥青混合料中改性沥青的成分不同，由上表中的检测能够看出，本发明实施例2所制备的高韧脂密嵌沥青混合料能够完全符合相关技术要求，而对比例则有部分无法满足技术要求，特别是在稳定度、60℃车辙动稳定度、残留稳定度等方面远远低于实施例1，说明本发明实施例2所制备的高韧脂密嵌沥青混合料具有更好的性能，能够满足在较薄的厚度条件下的使用要求。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对需要修整的路面进行除杂预处理，得到干燥洁净的预处理路面；
步骤2，按照配比称取高韧脂密嵌沥青混合料的配料成分，并将称取的各配料成分进行拌和处理，得到高韧脂密嵌沥青混合料；
步骤3，使用带有保温设施的车辆将高韧脂密嵌沥青混合料和复合改性乳化沥青运输至目的地；
步骤4，采用同步摊铺机将复合改性乳化沥青喷洒到预处理路面上，然后将高韧脂密嵌沥青混合料摊铺在喷洒有所述复合改性乳化沥青的路面上并碾压，得到摊铺碾压后路面；
步骤5，对摊铺碾压后路面进行基础检测，检测合格后，即完成施工；
所述高韧脂密嵌沥青混合料按照重量份数计算，包括以下成分：
改性沥青6～10份、粗集料70～85份、细集料20～35份、矿粉7～11份和纤维稳定剂0.5～1份；
所述改性沥青按照重量份数计算，包括：80～100份基质沥青、3～5份改性纳米高岭土和10～12份SBS改性剂；
所述改性纳米高岭土是由纳米高岭土经过磺胺嘧啶共聚物包覆后制备得到；
所述磺胺嘧啶共聚物的制备方法为：
M1.将四硼酸钠混合至碱液中，充分溶解后，再加入磺胺嘧啶粉末，再次充分溶解后，得到磺胺嘧啶溶剂；将甲基丙烯酸酐混合至四氢呋喃中，混合均匀后，得到甲基丙烯酸酐溶剂；其中，磺胺嘧啶溶剂中，碱液为质量浓度为2～4g/L的氢氧化钠溶液，四硼酸钠、磺胺嘧啶粉末与碱液的质量比为1:6.5～10.2:80～100；甲基丙烯酸酐溶剂中，甲基丙烯酸酐与四氢呋喃的质量比为1:10～14；
M2.在室温条件和惰性气体的保护下，将甲基丙烯酸酐溶剂逐滴加入至磺胺嘧啶溶剂中，滴加完成后，以300～500rpm的速率在避光处持续搅拌10～15h，将反应液依次经过除杂和干燥后，得到磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体；其中，甲基丙烯酸酐溶剂与磺胺嘧啶溶剂的质量比为1:1.3～1.6；
M3.将甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯与磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体混合至N,N-二甲基甲酰胺中，充分混合均匀后，加入偶氮二异丁腈，在惰性气体的保护下，升温至80～90℃，搅拌反应5～8h，之后倒入无水乙醇中将产物沉淀出来，收集沉淀产物，并经过透析除杂和减压干燥后，得到磺胺嘧啶共聚物；其中，甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、磺胺嘧啶甲基丙烯酰胺单体、偶氮二异丁腈与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:1.8～2.5:0.07～0.12:10～15；
所述改性纳米高岭土的制备方法为：
N1.将纳米高岭土浸泡于无水乙醇中，升温至35～45℃，超声处理1～3h后，干燥处理后，得到纳米高岭土预处理物；其中，纳米高岭土与无水乙醇的质量比为1:10～20；
N2.将磺胺嘧啶共聚物溶于二氯甲烷中，再加入去离子水，混合均匀后，加入纳米高岭土预处理物，超声均匀后，在室温下持续搅拌至二氯甲烷完全挥发后，过滤并收集固体产物，将固体产物经过干燥处理，得到改性纳米高岭土；其中，磺胺嘧啶共聚物、纳米高岭土预处理物、二氯甲烷与去离子水的质量比为1:2.3～4.6:10～12:18～30。
2.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，步骤1中，所述除杂预处理包括对路面进行除泥除杂、病害修补、拉毛和抛丸处理，使路面干燥洁净。
3.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，步骤2中，所述拌和处理是采用间歇式沥青砼拌合设备进行拌和，所述配料成分在拌和前存放于遮雨棚的料仓内且保持干燥。
4.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，步骤2中，所述拌和处理的过程是先将所述配料成分干拌10s，之后再湿拌50s，然后控制出料的温度为180～195℃。
5.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，步骤4中，所述车辆在运输的过程中保持所述高韧脂密嵌沥青混合料的温度不低于175℃，所述喷洒和所述摊铺的时间间隔为5～7s，摊铺速度为4～6m/min。
6.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，步骤5中，待所述摊铺后路面温度低于50℃后，再对摊铺后路面进行基础检测，检测合格后，能够开放车辆运行，但是需要避免掉头和急转弯。
7.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，所述改性沥青的制备过程为：
先将所述基质沥青置于混合搅拌机中熔融后，在180～190℃的条件下，依次加入所述改性纳米高岭土和所述SBS改性剂，以1500～2000rpm的速度剪切0.5～1h，然后经过溶胀处理，得到改性沥青。
8.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，所述粗集料和所述细集料均选自闪长岩、辉绿岩、玄武岩中的至少一种，粗集料的粒径大于4.75mm且小于13.2mm，细集料的粒径小于或等于4.75mm。
9.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，所述纤维稳定剂包括木质素纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的一种高韧脂密嵌沥青混合料薄层路面施工工艺，其特征在于，所述高韧脂密嵌沥青混合料的制备过程为：
S1.将称取所述改性沥青置于混合搅拌机中，在180～190℃的条件下加热处理至熔融态后，然后按量称取熔融态的改性沥青；
S2.按量称取所述粗集料、所述细集料和所述矿粉置于拌合楼旋转干燥桶中，升温至190～210℃，再置于拌锅中，加入纤维稳定剂，干拌混合10～15s后，加入步骤S1称取的熔融态的改性沥青，继续拌合处理45～50s，混合均匀后得到高韧脂密嵌沥青混合料。
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