CN115159897A - 一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料及其制备方法，用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，以质量份数计其原料包括：浅色环氧沥青619～639份；环氧固化剂18.5～19.5份；矿物集料11247～11296份；矿粉438～540份；钛白粉164～316份。本发明能够提高隧道内沥青路面的亮度，从而有助于解决隧道沥青路面颜色黑，亮度低，影响隧道内行车安全，增加隧道照明费用的问题。

Description

一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料及其制备方法。
背景技术
目前，隧道内路面铺装层主要分为水泥混凝土铺装层和沥青混凝土铺装层，这两种路面铺装层材料组成不同使其各有优缺点，但目前沥青混凝土铺装层的应用要多于水泥混凝土铺装层。
水泥混凝土铺装层优点是路面亮度高，保证司机良好的行车视野，因此行车安全性会得到改善，而且水泥混凝土具有较强的抗水损害能力和较高的防火能力等。但是水泥路面的接缝处会降低路面的平整度，从而致使行车舒适性较差，水泥路面的抗滑性能衰减较快，不利于隧道内的行车安全。
目前，我国隧道内路面形式大多数采用沥青混凝土铺装层。沥青路面具有良好的行车舒适性，行车噪音低，且开发交通快。但是，黑色的沥青胶浆和集料导致沥青路面在使用过程中亮度较低，不利于隧道内的行车安全，而且提高了隧道内的照明费用。而提高隧道内沥青路面的亮度有助于这些问题的解决，具有良好的社会经济效益，对推动公路隧道建设具有重要的实际意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料及其制备方法，本发明能够提高隧道内沥青路面的亮度，从而有助于解决隧道沥青路面颜色黑，亮度低，影响隧道内行车安全，增加隧道照明费用的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，以质量份数计其原料包括：
浅色环氧沥青619～639份；
环氧固化剂18.5～19.5份；
矿物集料11247～11296份；
矿粉438～540份；
钛白粉164～316份。
优选的，所述浅色环氧沥青原料包括：浅色沥青和双酚A型环氧树脂，浅色沥青的原料包括环烷油、C9石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物和苯乙烯丁二烯共聚物，环烷油、C9石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物和苯乙烯丁二烯共聚物的质量比为32：54：8：6；
双酚A型环氧树脂质量占浅色沥青的12％。
优选的，所述环氧固化剂采用氨苯砜环氧固化剂。
优选的，所述矿物集料包括：钢渣集料、粗集料和细集料，其中粗集料采用玄武岩集料，细集料采用石灰岩集料。
优选的，以质量份数计，所述矿物集料中含有：
钢渣集料3141～3156份；
玄武岩集料4369～4387份；
石灰岩集料3736～3752份。
优选的，以质量份数计，所述矿物集料中含有：
13.2～16mm的钢渣集料，416～419份；
9.5～13.2mm的钢渣集料，1258～1265份；
4.75～9.5mm的钢渣集料，1466～1473份；
13.2～16mm的玄武岩集料，585～588份；
9.5～13.2mm的玄武岩集料，1756～1764份；
4.75～9.5mm的玄武岩集料，2026～2036份；
石灰岩集料的粒度为0～4.75mm。
优选的，所述钛白粉采用锐钛型钛白粉。
本发明如上所述的用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法，包括如下过程：
将矿物集料与环氧固化剂搅拌均匀，之后再加入浅色环氧沥青搅拌均匀，之后再加入矿粉搅拌均匀，之后再加入钛白粉，搅拌均匀后得到所述用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料。
优选的，本发明的制备方法还包括对矿物集料、矿粉和钛白粉烘干的过程，将烘干后的矿物集料、矿粉和钛白粉用于制备所述用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料。
优选的，对矿物集料、矿粉和钛白粉烘干时，温度为130±5℃，保温时间为4～5h。
本发明具有如下有益效果：
(1)高亮度铺装层材料可以让隧道路面亮度得到明显改善，高亮度铺装层对降低隧道照明经济具有显著作用。(2)高亮度铺装层材料有助于驾驶人在驾驶过程中更早发现障碍物，能改善隧道内的行车安全性。
附图说明
图1为本发明用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料放入制备方法流程图。
具体实施方式
为了更加清楚了解本发明的目的、制备方法和有益效果，下面将对本发明的实施例制备方法和有益效果进行完整的描述。改变钛白粉的体积比可以得到不同的实施例，下文所描述的实施例仅是本发明实施例的一部分，并不全部的实施例。
本发明用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料是一种由浅色环氧沥青为胶结料制成的特殊沥青混合料，为便于说明，选择AC-13连续密级配沥青混凝土为实施案例，本发明所用的沥青混合料类型不局限于AC-13。
本发明用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的原料包括：浅色环氧沥青、氨苯砜(DDS) 环氧固化剂、矿物集料、矿粉和锐钛矿型钛白粉。其中浅色环氧沥青的原料包括：浅色沥青和双酚A型环氧树脂。浅色沥青由环烷油、C9石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、苯乙烯丁二烯共聚物(SBS)按照32：54：8：6的质量比合成，双酚A型环氧树脂质量占浅色沥青的12％。氨苯砜环氧固化剂为白色颗粒形态，其质量占环氧树脂的25％。矿物集料包括：钢渣和玄武岩作为粗集料，石灰岩作为细集料。矿粉和锐钛型钛白粉作为填料，体积比分别为 4.29％和1.41％。
具体的，本发明用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的原料包括：浅色环氧沥青619～639 份；环氧固化剂18.5～19.5份；矿物集料11247～11296份；矿粉438～540份；锐钛型钛白粉164～316 份。其中，钢渣集料3141～3156份；玄武岩集料4369～4387份；石灰岩集料3736～3752份。 13.2～16mm的钢渣集料，416～419份；9.5～13.2mm的钢渣集料，1258～1265份；4.75～9.5mm 的钢渣集料，1466～1473份；13.2～16mm的玄武岩集料，585～588份；9.5～13.2mm的玄武岩集料，1756～1764份；4.75～9.5mm的玄武岩集料，2026～2036份。
参照图1本发明用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各档集料、矿粉和锐钛型钛白粉置于130±5℃烘箱中保温4～5h；
(2)将氨苯砜环氧固化剂与各档集料置于130±5℃沥青混合料拌合机，拌和至均匀；
(3)将浅色环氧沥青倒入沥青混合料拌合机，拌合至均匀；
(4)将矿粉倒入沥青混合料拌合机，拌合至均匀；
(5)将锐钛型钛白粉倒入沥青混合料拌合机，拌合至均匀；
(6)将成型的车辙板或马歇尔试件置于130±5℃烘箱中保温4h。
实施例1
本实施例用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，按照质量份数计包括：
13.2～16mm的钢渣集料，418.8份；
9.5～13.2mm的钢渣集料，1264.8份；
4.75～9.5mm的钢渣集料，1472.4份；
13.2～16mm的玄武岩集料，588份；
9.5～13.2mm的玄武岩集料，1764份；
4.75～9.5mm的玄武岩集料，2035.2份；
0～4.75mm的石灰岩集料，3752.4份；
0.075mm的矿粉，540份；
锐钛型钛白粉，164.4份；
浅色环氧沥青，619.2份；
氨苯砜环氧固化剂，18.6份。
本实施例用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法如下：先将集料、矿粉和锐钛型钛白粉置于130±5℃烘箱保温5h，将集料和氨苯砜环氧固化剂一同置于沥青混合料拌合机之中，拌和60s至均匀；将浅色环氧沥青倒入沥青混合料拌合机，拌合90s至均匀；将矿粉倒入沥青混合料拌合机，拌合60s至均匀；将锐钛型钛白粉倒入沥青混合料拌合机，拌合45s至均匀；将成型的车辙板或马歇尔试件置于130±5℃烘箱中保温4h。
实施例2
本实施例用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，按照质量份数计包括：
13.2～16mm的钢渣集料，417.6份；
9.5～13.2mm的钢渣集料，1261.2份；
4.75～9.5mm的钢渣集料，1470份；
13.2～16mm的玄武岩集料，586.8份；
9.5～13.2mm的玄武岩集料，1760份；
4.75～9.5mm的玄武岩集料，2030.4份；
0～4.75mm的石灰岩集料，3744份；
0.075mm的矿粉，486份；
锐钛型钛白粉，243.6份；
浅色环氧沥青，630份；
氨苯砜环氧固化剂，18.9份。
本实施例用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法如下：先将集料、矿粉和锐钛型钛白粉置于130±5℃烘箱保温4h，将集料和氨苯砜环氧固化剂一同置于沥青混合料拌合机之中，拌和60s至均匀；将浅色环氧沥青倒入沥青混合料拌合机，拌合90s至均匀；将矿粉倒入沥青混合料拌合机，拌合60s至均匀；将锐钛型钛白粉倒入沥青混合料拌合机，拌合45s至均匀；将成型的车辙板或马歇尔试件置于130±5℃烘箱中保温4h。
实施例3
本实施例用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，按照质量份数计包括：
13.2～16mm的钢渣集料，416.4份；
9.5～13.2mm的钢渣集料，1258.8份；
4.75～9.5mm的钢渣集料，1466.4份；
13.2～16mm的玄武岩集料，585.6份；
9.5～13.2mm的玄武岩集料，1756.8份；
4.75～9.5mm的玄武岩集料，2026.8份；
0～4.75mm的石灰岩集料，3736.8份；
0.075mm的矿粉，438份；
锐钛型钛白粉，315.6份；
浅色环氧沥青，639.6份；
氨苯砜环氧固化剂，19.2份。
本实施例用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法如下：先将集料、矿粉和锐钛型钛白粉置于130±5℃烘箱保温4.5h，将集料和氨苯砜环氧固化剂一同置于沥青混合料拌合机之中，拌和60s至均匀；将浅色环氧沥青倒入沥青混合料拌合机，拌合90s至均匀；将矿粉倒入沥青混合料拌合机，拌合60s至均匀；将锐钛型钛白粉倒入沥青混合料拌合机，拌合45s至均匀；将成型的车辙板或马歇尔试件置于130±5℃烘箱中保温4h。
依据《公路工程沥青及沥青混合料试验章程》JTG E20-2011测定高亮度铺装层材料实施例1、实施例2和实施例3的路用性能，试验结果如表1。
表1
Figure RE-GDA0003780384960000071
高亮度效果检测：采用照度计、亮度计及逆反射系数测定仪测定例1、实施例2和实施例 3的反射比(结果如表2所示)和逆反射系数(结果如表3所示，单位为mcd/(lx·m2)，基于实测反射比借助基于DIAlux软件仿真模拟计算在相同的照明条件下，实施例1、实施例2和实施例3所达到的不同路面亮度效果，并与沥青混凝土铺装层、水泥混凝土铺装层作比较，得出实施例1、实施例2和实施例3的高亮度效果，基于DIALux计算相对沥青路面平均亮度提升率见表4，基于DIALux计算相对水泥路面平均亮度提升率见表5。
表2
Figure RE-GDA0003780384960000081
表3
Figure RE-GDA0003780384960000082
表4
Figure RE-GDA0003780384960000083
表5
Figure RE-GDA0003780384960000091
实施例1、实施例2和实施例3的反射比、逆反射系数以及在相同照明条件下的表面亮度均显著高于传统沥青铺装层，且实施例3与水泥混凝土铺装层高亮度效果相接近。
有益效果：基于DIAlux软件仿真模拟计算在相同的灯具布置方式和灯具数量条件下，实施例1、实施例2和实施例3以达到相同路面亮度时所需要的照明总功率，所需要的照明总功率与沥青混凝土铺装层作比较，得出节能效率，具体的，节能效果见表6，照明费用成本见表 7，材料的价格见表8。
表6
Figure RE-GDA0003780384960000092
表7
Figure RE-GDA0003780384960000093
Figure RE-GDA0003780384960000101
表8
Figure RE-GDA0003780384960000102
沥青混凝土铺装层每公里隧道每年所需照明成本根据文献取40万元/年。通过综合比较高亮度铺装层的建设成本和照明成本，发现使用高亮度铺装层对提升隧道照明经济效益具有显著作用，且使用实施例3的提升作用最佳；相比于使用SBS改性沥青混凝土铺装层，使用实施例3，仅运营2.0年便可节约39.85万元照明费用，即可收回建设初期增加投入的成本。
有益效果：借助驾驶模拟器系统，通过眼动实验得出相同工况和行车速度条件下，实施例 1、实施例2和实施例3后驾驶员从发现障碍物到车头驶过障碍物的时间间隔和纵向距离间隔，与沥青混凝土铺装层作比较，得出实施例1、实施例2和实施例3对驾驶安全性的有益效果，不同铺装层安全效益计算结果见表9。
表9
Figure RE-GDA0003780384960000103
综上可以看出，相比于传统沥青混凝土铺装层，使用反光效果较好的高亮度铺装层有助于驾驶人在驾驶过程中更早发现障碍物，有利于提高隧道内行车安全性；相比其他铺装层而言，在使用实施例3的隧道内，驾驶人的发现障碍物时间最早，从发现障碍物到车头驶过障碍物的距离间隔最大，行车安全性最高。
此外，本发明中由于环氧沥青的使用，使得该混合料的可实现在130℃下拌合，达到了温拌效果，减少了有害气体的排放，有利于改善隧道内沥青面层的施工环境，并能够节能减排。

Claims (10)

1.一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，其特征在于，以质量份数计其原料包括：
浅色环氧沥青619～639份；
环氧固化剂18.5～19.5份；
矿物集料11247～11296份；
矿粉438～540份；
钛白粉164～316份。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，其特征在于，所述浅色环氧沥青原料包括：浅色沥青和双酚A型环氧树脂，浅色沥青的原料包括环烷油、C9石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物和苯乙烯丁二烯共聚物，环烷油、C9石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物和苯乙烯丁二烯共聚物的质量比为32：54：8：6；
双酚A型环氧树脂质量占浅色沥青的12％。
3.根据权利要求1所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，其特征在于，所述环氧固化剂采用氨苯砜环氧固化剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，其特征在于，所述矿物集料包括：钢渣集料、粗集料和细集料，其中粗集料采用玄武岩集料，细集料采用石灰岩集料。
5.根据权利要求4所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，其特征在于，以质量份数计，所述矿物集料中含有：
钢渣集料3141～3156份；
玄武岩集料4369～4387份；
石灰岩集料3736～3752份。
6.根据权利要求4或5所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，其特征在于，以质量份数计，所述矿物集料中含有：
13.2～16mm的钢渣集料，416～419份；
9.5～13.2mm的钢渣集料，1258～1265份；
4.75～9.5mm的钢渣集料，1466～1473份；
13.2～16mm的玄武岩集料，585～588份；
9.5～13.2mm的玄武岩集料，1756～1764份；
4.75～9.5mm的玄武岩集料，2026～2036份；
石灰岩集料的粒度为0～4.75mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料，其特征在于，所述钛白粉采用锐钛型钛白粉。
8.权利要求1-7任意一项所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
将矿物集料与环氧固化剂搅拌均匀，之后再加入浅色环氧沥青搅拌均匀，之后再加入矿粉搅拌均匀，之后再加入钛白粉，搅拌均匀后得到所述用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料。
9.根据权利要求8所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法，其特征在于，还包括对矿物集料、矿粉和钛白粉烘干的过程，将烘干后的矿物集料、矿粉和钛白粉用于制备所述用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料。
10.根据权利要求9所述的一种用于隧道内的温拌高亮度铺装层材料的制备方法，其特征在于，对矿物集料、矿粉和钛白粉烘干时，温度为130±5℃，保温时间为4～5h。
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