CN113800819A - 冷拌冷铺混合料及其制备方法和应用 - Google Patents

冷拌冷铺混合料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种冷拌冷铺混合料及其制备方法和应用，涉及公路工程技术领域。该冷拌冷铺混合料包括：集料100份，乳化沥青8～15份，阻尼材料5～8份，添加剂0～3份，阻尼材料采用粉末橡胶和水性聚氨酯按质量比为(5‑8):(2‑5)复配。通过组分搭配，能兼顾降噪和力学性能，适用于冷拌冷铺工艺，能降低能耗，减少环境污染，改善作业环境，克服了现有技术难以兼顾使用性能、施工性能及环境友好性的弊端，可用于公路的路面养护。

Description

冷拌冷铺混合料及其制备方法和应用
技术领域
本发明实施例涉及公路工程技术领域，尤其涉及冷拌冷铺混合料及其制备方法和应用。
背景技术
沥青路面在长期使用过程中会出现车辙、水损害、泛油、石料磨光、横向裂缝等弊病，在其出现初期不会影响路面的正常功能，但如果不及时进行处治，会迅速恶化，造成大面积的路面破坏。
热拌热铺磨耗层是一种路面预防性养护材料，具有抗滑性好、降噪性好、排水性好且使用寿命长等诸多突出优点，但是热拌热铺工艺的混料和施工成本较高，同时存在VOC、粉尘等污染物排放的问题，在应用上具有明显局限性。微表处技术可以很好地解决热拌热铺磨耗层的上述缺陷，但存在噪声大的固有缺陷，微表处路面噪声明显高于热拌热铺磨耗层。此外，微表处还存在水损害严重、抗裂性能差、抗松散能力差等弊端，难以保证行车舒适性。
在日益重视环保、讲究与环境协调、提倡可持续发展的21世纪，迫切需要开发一种兼具使用性能、施工性能及环境友好性的路面养护技术。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种冷拌冷铺混合料及其制备方法和应用，适用于冷拌冷铺工艺，兼具良好的阻尼性、力学性能及可施工性。
第一方面，本发明实施例提供了一种冷拌冷铺混合料，包括以下按重量份计的组分：
集料100份，乳化沥青8～15份，阻尼材料5～8份，添加剂0～3份；其中，所述阻尼材料采用粉末橡胶和水性聚氨酯按质量比为(5-8):(2-5)复配。
根据本发明的一些实施例，还包括：水0～5份。
根据本发明的一些实施例，所述粉末橡胶包括丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶中的一种或两种。
上述的粉末橡胶的粒度可以为30～40目，利于水性聚氨酯对粉末橡胶的包覆。聚氨酯不仅能起到胶粘剂的作用，同时也是一种粘弹性阻尼材料，能提高降噪阻尼性能，改善力学性能和耐久性。
根据本发明的一些实施例，所述阻尼材料采用以下方法制备得到：将粉末橡胶加入水性聚氨酯中，在搅拌和超声作用下混合。超声作用下，利于粉末橡胶的分散，增加聚氨酯与粉末橡胶的接触面积，使得聚氨酯更容易包覆在粉末橡胶表面，改善集料、沥青、阻尼材料之间的界面结合，提高磨耗层的整体力学性能和阻尼特性。
根据本发明的一些实施例，所述集料采用以下三种粒度区间的碎石搭配：0～3mm、3～5mm、5～10mm。
根据本发明的一些实施例，所述三种粒度区间的碎石的质量配比为：0～3mm粒度碎石：3～5mm粒度碎石：5～10mm粒度碎石＝1:(1.5-2.5):(1.5-2.5)，更进一步为1:2:2。
根据本发明的一些实施例，所述集料采用硅烷偶联剂进行表面改性。示例的改性方法可以为：将硅烷偶联剂喷洒到集料表面。
上述的硅烷偶联剂的用量可以为5～15×10-4摩尔/克集料。
根据本发明的一些实施例，所述添加剂采用湖沥青、硅藻土、聚丙烯纤维的一种或多种。
第二方面，本发明实施例还提供上述的冷拌冷铺混合料的制备方法，包括：将各组分混合。
第三方面，本发明实施例还提供了一种冷拌冷铺磨耗层，其是采用上述的冷拌冷铺混合料制成的。
第四方面，本发明实施例还提供了上述的冷拌冷铺混合料在路面养护中的应用，可以实现冷拌冷铺施工。
本发明的一个或多个实施例至少具有以下有益效果：
阻尼材料的加入，可以增加磨耗层的阻尼性能，但同时也容易影响力学性能。本方案通过聚氨酯与粉末橡胶的搭配，能兼顾降噪和力学性能。进一步通过偶联剂对集料的预处理，或通过粉末橡胶的粒度控制使聚氨酯更好地包覆在粉末橡胶表面，可以改善集料、沥青、阻尼材料之间的界面结合，进一步提高力学性能。
本发明提供的冷拌冷铺混合料，施工过程中无需加热，能大大降低能耗，减少环境污染，改善工人的作业环境，具有显著的推广应用前景。
定义
如本文所用，术语“冷拌冷铺”是指在常温，即无需额外进行加热的情况下进行拌和、摊铺，在实际施工中，为获得性能较好的磨耗层，在摊铺后，待沥青完全破乳后，还会进行碾压，碾压可以使用钢轮压路机和/或胶轮压路机实现。
如本文所用，术语“水性聚氨酯”指公知的水性聚氨酯分散体。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中：
集料采用硅烷偶联剂KH550进行表面改性，改性方法为：将KH550喷洒到集料表面，并进行搅拌混合。
添加剂选用常规市售聚丙烯短纤，长度0.6-1.5cm。
阻尼材料的制备方法为：按配比将粉末橡胶组分加入水性聚氨酯中，在搅拌和超声作用下混合，形成悬浮液。
实施例1
阻尼材料采用丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶、水性聚氨酯复配，丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶的质量比为1:1，粒度均为30～40目。以阻尼材料的总重量为基准，水性聚氨酯的质量分数为45％。
冷拌冷铺混合料的各组分的重量配比如下：
集料100份
乳化沥青10份
阻尼材料8份
添加剂2份
水2份。
冷拌冷铺混合料的制备方法：
将乳化沥青、集料、阻尼材料、添加剂以及水一起加入到拌和机中，拌和均匀。
按JTG3450-2019公路路基路面现场测试规程的T0961测试方法检测构造深度，试验段实测构造深度为0.8-1.0mm，远大于规范要求的0.6mm，提高了路面的抗滑性能。
按JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程的相关测试方法检测减耐磨性和减震降噪性能，湿轮磨耗试验(浸水6d)，检测值350g/m2，规范要求为不大于700g/m2；轮辙变形试验，检测值为3.8％，规范要求为不大于5％；时速80km/h时，试验段实测车内噪音较常规微表处工艺降低9.5dB(A)。
实施例2
阻尼材料采用丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶、水性聚氨酯复配，丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶的质量比为1:1，粒度均为30～40目。以阻尼材料的总重量为基准，水性聚氨酯的质量分数为35％。
冷拌冷铺混合料的各组分的重量配比如下：
集料100份
乳化沥青10份
阻尼材料8份
添加剂2份
水2份。
冷拌冷铺混合料的制备方法：
将乳化沥青、集料、阻尼材料、添加剂以及水一起加入到拌和机中，拌和均匀。
按JTG3450-2019公路路基路面现场测试规程的T0961测试方法检测构造深度，试验段实测构造深度为0.8-0.96mm，远大于规范要求的0.6mm，提高了路面的抗滑性能。
按JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程的相关测试方法检测减耐磨性和减震降噪性能，湿轮磨耗试验(浸水6d)，检测值400g/m2；轮辙变形试验，检测值为4.1％；时速80km/h时，试验段实测车内噪音较常规微表处工艺降低8.1dB(A)。
实施例3
阻尼材料采用丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶、水性聚氨酯复配，丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶的质量比为1:1，粒度均为30～40目。以阻尼材料的总重量为基准，水性聚氨酯的质量分数为20％。
冷拌冷铺混合料的各组分的重量配比如下：
集料100份
乳化沥青10份
阻尼材料8份
添加剂2份
水2份。
冷拌冷铺混合料的制备方法：
将乳化沥青、集料、阻尼材料、添加剂以及水一起加入到拌和机中，拌和均匀。
按JTG3450-2019公路路基路面现场测试规程的T0961测试方法检测构造深度，试验段实测构造深度为0.77-0.89mm，远大于规范要求的0.6mm，提高了路面的抗滑性能。
按JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程的相关测试方法检测减耐磨性和减震降噪性能，湿轮磨耗试验(浸水6d)，检测值428g/m2；轮辙变形试验，检测值为4.1％；时速80km/h时，试验段实测车内噪音较常规微表处工艺降低7.2dB(A)。
实施例4
阻尼材料采用氯丁粉末橡胶、水性聚氨酯复配，氯丁粉末橡胶的粒度为30～40目。以阻尼材料的总重量为基准，水性聚氨酯的质量分数为45％。
冷拌冷铺混合料的各组分的重量配比如下：
集料100份
乳化沥青10份
阻尼材料8份
添加剂2份
水2份。
冷拌冷铺混合料的制备方法：
将乳化沥青、集料、阻尼材料、添加剂以及水一起加入到拌和机中，拌和均匀。
按JTG3450-2019公路路基路面现场测试规程的T0961测试方法检测构造深度，试验段实测构造深度情况与实施例1相当，提高了路面的抗滑性能。
按JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程的相关测试方法检测减耐磨性和减震降噪性能，湿轮磨耗试验(浸水6d)，检测值355g/m2；轮辙变形试验，检测值为3.85％；时速80km/h时，试验段实测车内噪音较常规微表处工艺降低9.2dB(A)。
对比例
阻尼材料采用丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶、水性聚氨酯复配，丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶的质量比为1:1，粒度均为30～40目。以阻尼材料的总重量为基准，水性聚氨酯的质量分数为45％。
冷拌冷铺混合料的各组分的重量配比如下：
集料100份
乳化沥青10份
阻尼材料2份
添加剂2份
水2份。
冷拌冷铺混合料的制备方法
将乳化沥青、集料、阻尼材料、添加剂以及水一起加入到拌和机中，拌和均匀。
按与实施例1相同的方法检测构造深度和降噪性能，试验段实测构造深度为0.41-0.58mm，时速80km/h时，试验段实测车内噪音较常规微表处工艺降低4.2dB(A)。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种冷拌冷铺混合料，其特征在于，包括以下按重量份计的组分：
集料100份，乳化沥青8～15份，阻尼材料5～8份，添加剂0～3份；
其中，所述阻尼材料采用粉末橡胶和水性聚氨酯按质量比为(5-8):(2-5)复配。
2.根据权利要求1所述的冷拌冷铺混合料，其特征在于，还包括：水0～5份。
3.根据权利要求1所述的冷拌冷铺混合料，其特征在于，所述粉末橡胶包括丁苯粉末橡胶、氯丁粉末橡胶中的一种或两种。
4.根据权利要求1或3所述的冷拌冷铺混合料，其特征在于，所述粉末橡胶的粒度为30～40目。
5.根据权利要求1所述的冷拌冷铺混合料，其特征在于，所述集料采用以下三种粒度区间的碎石搭配：0～3mm、3～5mm、5～10mm；进一步地，所述三种粒度区间的碎石的质量配比为：0～3mm粒度碎石：3～5mm粒度碎石：5～10mm粒度碎石＝1:(1.5-2.5):(1.5-2.5)。
6.根据权利要求1或5所述的冷拌冷铺混合料，其特征在于，所述集料采用硅烷偶联剂进行表面改性；进一步地，所述硅烷偶联剂的用量为5～15×10-4摩尔/克集料。
7.根据权利要求1所述的冷拌冷铺混合料，其特征在于，所述添加剂采用湖沥青、硅藻土、聚丙烯纤维的一种或多种。
8.权利要求1至7任意一项所述的冷拌冷铺混合料的制备方法，其特征在于，包括：将各组分混合。
9.一种冷拌冷铺磨耗层，其特征在于，其是采用权利要求1至7任意一项所述的冷拌冷铺混合料制成的。
10.权利要求1至7任意一项所述的冷拌冷铺混合料在路面养护中的应用。
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