CN115976902A - 一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面及施工工艺 - Google Patents
一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面及施工工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面及施工工艺，每1000m2的该路面是按以下体积的原料配制而成：第一次洒布沥青0.3m3～0.6m3，撒布碎石10m3～50m3，第二次洒布沥青0.3m3～0.6m3，乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料为贯入料，为10m3～40m3。施工工艺为：首先依次洒/撒布热沥青和等厚粒径碎石，然后稳压碎石，之后洒布乳化沥青，再拌和、摊铺及贯入乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料，再后经真空吸水、碾压即成乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面。本发明一方面在保证沥青路面抗车辙性能的前提下大幅度提高防裂缝性能；另一方面降低乳化沥青稀浆混合料施工对高温晴好天气的严重依赖，缩短开放交通时间。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，尤其是涉及一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面及施工工艺。
背景技术
半刚性基层沥青路面结构层组合，尤其是“强基薄面型”半刚性基层沥青路面结构层组合由于成本低、承载能力大，在我国已经被大量应用，为公路建设做出了巨大贡献，并且将会越用越多。
长期以来，我国所用的“强基薄面型”半刚性基层沥青路面结构层组合的半刚性基层厚度一般超过50cm，沥青路面厚度一般为12cm左右，从理论上讲，这样的结构层组合的设计使用寿命能够达到40年以上，但工程实践表明，绝大部分使用不到10年就会产生结构性破坏。其主要原因之一，是沥青路面易产生早期病害——车辙和裂缝，并且诱发次生病害如水损坏等所致。因此，进一步提高沥青路面的抗车辙性能和防裂缝性能，特别是提高防裂缝性能势在必行。
目前，为了解决沥青路面的抗车辙性能，已发明了乳化沥青稀浆混合料贯入式路面，其集料中大量使用了细集料，特别是矿粉，粉胶比（矿粉与沥青的重量比）很大，路面防裂缝性能差。另外，乳化沥青稀浆混合料施工严重依赖高温晴好天气，一般要求在气温不低于15℃的晴好天气施工，即使如此，摊铺厚度大于2cm的乳化沥青稀浆混合料的成型时间往往需要几天，开放交通时间太长。
发明内容
本发明的目的是提供一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面及施工工艺，一方面在保证沥青路面抗车辙性能的前提下大幅度提高防裂缝性能；另一方面降低乳化沥青稀浆混合料施工对高温晴好天气的严重依赖，缩短开放交通时间。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，每1000m2的该路面是按以下体积的原料配制而成：第一次洒布沥青0.3m3～0.6m3，撒布碎石10m3～50m3，第二次洒布沥青0.3m3～0.6m3，乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料为贯入料，为10m3～40m3。
进一步，所述第一次洒布沥青为热橡胶沥青。
进一步，所述撒布碎石的最大粒径等于路面厚度，并且最大粒径碎石的含量≥50%；撒布碎石体积为堆积体积。
由于大量的撒布碎石的最大粒径等于路面厚度，在路面内部形成“顶天立地”的骨架，限制路面产生塑性变形，所以不会产生车辙。这样的最大粒径碎石称为等厚粒径碎石，用大量等厚粒径碎石做成的路面称为等厚粒径沥青路面。
进一步，所述第二次洒布沥青为阳离子慢裂快凝型SBR改性乳化沥青，其蒸发残留物称为SBR改性沥青，含量为60%。
进一步，所述乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料由以下重量份的原料配制而成：乳化沥青10～20份，胶粉30～40份，纤维0.4～0.8份，水泥0～5份。
进一步，所述乳化沥青为阳离子慢裂快凝型SBR改性乳化沥青。
进一步，所述胶粉为废胎胶粉，粒径为10目～30目。
进一步，所述纤维为玻璃纤维、聚丙烯睛纶纤维、聚酯纤维、木质素纤维和矿物纤维中的一种或多种，纤维长度2cm～3cm。
进一步，所述水泥为快硬硅酸盐水泥，强度等级32.5。
水泥的作用主要是调节乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料的和易性，使其在施工过程中保持均匀、不泌水、不离析，稠度为2cm～3cm（表征流动性和贯入性的指标），具有如此施工性能的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料表述为和易性良好。另外的作用：一是调节乳化沥青废胎胶粉纤维稀浆混合料的破乳时间；二是在路面中形成网状硬化水泥结构，提高路面的防裂缝性能和抗车辙性能。
水泥并不是必须的，只有当需要调节乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料的和易性或/和调节乳化沥青废胎胶粉纤维稀浆混合料的破乳时间时才使用。
进一步，所用材料的规格和质量符合（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
本发明按照选择的乳化沥青:胶粉:纤维的重量比，把乳化沥青、胶粉、纤维和水泥进行拌和试验，根据其和易性确定水泥用量，则得乳化沥青:胶粉:纤维:水泥的重量比。研究表明，当乳化沥青与胶粉重量比为1:3～1:2时，沥青路面的抗裂性能优良，即在设计使用年限的早中期不会出现温缩裂缝，即使后期出现少量温缩裂缝，温度升高后很容易自愈。
一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面施工工艺，包括以下步骤：
一）第一次洒布沥青
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行；
二）撒布碎石
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行；
三）稳压碎石
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行；
四）第二次洒布沥青
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行；
五）乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料拌和、摊铺和贯入
乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料拌和、摊铺和贯入除按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》和（CJJ 66-95）《路面稀浆封层施工规程》的要求执行；
六）真空吸水
真空吸水在乳化沥青破乳后进行；
参考（T 0658-1993）《乳化沥青破乳速度试验》，乳化沥青破乳的判断方法是：乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料摊铺、贯入完成后，每隔5min用一张吸水白纸轻轻按压在路表面，每次按压的位置不重复，当白纸上没有见到褐色的斑点，即乳化沥青已经破乳；
真空吸水设备有：真空吸水虑布、真空吸水垫、真空吸水管和真空泵；其中真空吸水虑布铺设在已经摊铺的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料之上，其上铺设真空吸水垫，真空吸水垫通过真空吸水管和真空泵相连；
真空吸水过程为：开动真空泵，路面中的真空度逐渐增加，水分吸出，吸水正常时真空度控制在0.08MPa，当吸不出水时再逐步加大真空度进行吸水，直至真空度加大到0.13MPa，当出现2min吸不出水时结束吸水；
七）碾压
用16t胶轮压路机碾压4～5遍，进一步挤出水分，压实碎石间隙填料，即成乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明与现有技术相比抗裂缝性能大幅度提高
在沥青路面中，抗裂缝性能与粉胶比高度相关，粉胶比大则抗裂缝性能差，粉胶比小则抗裂缝性能好。
在现有技术中，乳化沥青稀浆混合料中使用了大量矿粉；而本发明就不使用石料，粉胶比为零。
低温收缩是由碎石间隙填料（简称填料）产生的，本发明中的填料为SBR改性沥青、胶粉和纤维的混合物，并且其中还有网状硬化水泥，与现有技术相比其防裂性能有大幅度提高，通过研究，原因有：一是粉胶比为零，填料的劲度模量大幅度降低，一方面是低劲度模量填料不易裂缝，另一方面是低劲度模量填料即使产生裂缝，温度升高后很容易自愈；二是胶粉是非温度敏感性材料，低温时胶粉模量相对沥青模量低很多，胶粉与沥青应变不同步，沥青产生裂纹（路面裂缝的初始状态）遇到胶粉颗粒应力场发生变化，易使沥青裂纹偏转，在胶粉颗粒（即裂纹端部）周围诱发大量银纹而消耗大量的开裂能量，即大量的胶粉颗粒会阻断沥青裂纹，不会使沥青裂纹发展成贯通的、长的、宽的路面裂缝，而且沥青裂纹在温度升高后很容易自愈；三是纤维的“加筋”作用能显著提高填料的防裂缝性能；四是网状硬化水泥能够增强填料的防裂缝性能。现有技术条件下，沥青路面产生的裂缝即使温度升高后也很难自愈，为此而诱发水损坏等次生病害，导致路面产生结构性破坏，致使路面使用寿命大幅度缩短。
2、本发明的等厚粒径沥青路面不会产生车辙
研究表明，等厚粒径沥青路面不会产生车辙的原因为：等厚粒径沥青路面的承载能力主要由大量的“顶天立地”的等厚粒径碎石承担，其控制路面高温时也不会产生塑性变形，即不会产生车辙；等厚粒径沥青路面的抗剪强度由大量的等厚粒径碎石提供，并非由内摩擦力和粘结力构成，即不能用摩尔——库仑定律表征，不会因高温而导致强度降低；等厚粒径沥青路面的应力应变关系在全温域（气候导致的路面温度范围）均表现为接近线弹性，而非表现为弹粘塑性——线弹性（低温）、粘弹性（中温）和粘塑性（高温）。
3、本发明的施工工艺，能够延长施工季节，大幅度降低了稀浆混合料施工对高温晴好天气的严重依赖，并实现施工后即可开放交通时间。
现有技术条件下，微表处一般在5月至10月的晴好天气施工，其成型速度与太阳光强度、温度、湿度和风速等诸多气候因素有关；而本发明只要不下雨、不结冰的低温天气也可施工，延长了施工季节。
本发明采用了真空吸水，加快了成型速度，施工后即可开放交通；而现有技术条件下水分靠自然挥发，微表处（1cm厚）即使是在夏季晴好天气施工，开放交通时间也需要2h左右，如果稀浆混合料摊铺厚度大于2cm，即使在连续高温晴好天气也需几天才能开放交通。
4、本发明创新沥青路面设计理论，区分沥青路面内部不同结构的功能，进行针对性的设计，解决了现有技术中的悖论
现有技术中，整个路面共同抵抗产生车辙，共同抵抗产生裂缝，这就是俗称的沥青路面要“两头顾”，存在的问题是，抵抗产生车辙和抵抗产生裂缝往往不能兼顾。如增加粉胶比可以提高抗车辙性能，但抗裂缝性能变差；又如采用标号高的沥青有利于提高抗裂缝性能，但抗车辙性能变差等等。这是现有技术中的悖论，为沥青路面的设计和工程实践制造了很大困难。
本发明将沥青路面内部不同结构进行合理功能划分，根据各自承担的任务有针对性地进行设计，使它们的性能都达到最优。在沥青路面中，高温时碎石骨架是主要的荷载承担者，是是否产生车辙的决定因素，所以用不会产生车辙的“顶天立地”的等厚粒径碎石抵抗产生车辙；低温时填料是抗裂缝的主体，是是否产生裂缝的决定因素，所以用防裂性能突出的网状硬化水泥、SBR改性沥青、胶粉和纤维的混合料填料抵抗产生裂缝。结果是沥青路面的抗车辙性能和抗裂缝性能都很好，实现了“两头兼顾”，解决了现有技术中的悖论。
5、本发明用途广泛
本发明的路面可用于新建工程的上面层、养护工程的罩面以及桥面铺装等。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
本实施例做4cm厚乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面。
一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面施工工艺，包括以下步骤：
一）第一次洒布沥青
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行，第一次洒布沥青为热橡胶沥青，用量为0.4m3/1000m2；
二）撒布碎石
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行，撒布碎石用量为35m3/1000m2。因2cm～4cm碎石中最大粒径为4cm，与路面厚度相等，所以选择使用粒径为2cm～4cm的碎石作为撒布碎石；确定撒布碎石用量的经验是：碎石在路面内部所占体积≥50%；
三）稳压碎石
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行；
四）第二次洒布沥青
按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求执行，第二次洒布沥青为阳离子慢裂快凝型SBR改性乳化沥青，用量为0.5m3/1000m2；
五）乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料拌和、摊铺和贯入
本实施例采用乳化沥青:胶粉:纤维=15:35:0.6，按照选择的乳化沥青:胶粉:纤维=15: 35:0.6，假定水泥使用重量份，进行试拌，当乳化沥青:胶粉:纤维:水泥=15:35:0.6:3时乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料的和易性良好，本实施例采用此比例标定稀浆封层机，并生产化沥青胶粉纤维稀浆混合料；
乳化沥青为阳离子慢裂快凝型SBR改性乳化沥青；所用材料的规格和质量符合（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料拌和、摊铺和贯入除按照（JTG F40-2004）《公路沥青路面施工技术规范》和（CJJ 66-95）《路面稀浆封层施工规程》的要求执行；
六）真空吸水
真空吸水在乳化沥青破乳后进行；
参考（T 0658-1993）《乳化沥青破乳速度试验》，乳化沥青破乳的判断方法是：乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料摊铺、贯入完成后，每隔5min用一张吸水白纸轻轻按压在路表面，每次按压的位置不重复，当白纸上没有见到褐色的斑点，即乳化沥青已经破乳。本实施例中，乳化沥青洒布后第5次按压吸水白纸上没有见到褐色的斑点，即乳化沥青洒布后25min破乳；
真空吸水设备有：真空吸水虑布、真空吸水垫、真空吸水管和真空泵；其中，真空吸水虑布铺设在已经摊铺的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料之上，其上铺设真空吸水垫，真空吸水垫通过真空吸水管和真空泵相连；
真空吸水过程为：开动真空泵，路面中的真空度逐渐增加，水分吸出，吸水正常时真空度控制在0.08MPa，当吸不出水时再逐步加大真空度进行吸水，直至真空度加大到0.13MPa，当出现2min吸不出水时结束吸水；
七）碾压
用16t胶轮压路机碾压4～5遍，进一步挤出水分，压实碎石间隙填料，即成乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，碾压后即可开放交通。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，每1000m2的该路面是按以下体积的原料配制而成：第一次洒布沥青0.3m3～0.6m3，撒布碎石10m3～50m3，第二次洒布沥青0.3m3～0.6m3，乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料为贯入料，为10m3～40m3。
2.根据权利要求1所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述第一次洒布沥青为热橡胶沥青。
3.根据权利要求1所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述撒布碎石的最大粒径等于路面厚度，并且最大粒径碎石的含量≥50%，撒布碎石体积为堆积体积。
4.根据权利要求1所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述第二次洒布沥青为阳离子慢裂快凝型SBR改性乳化沥青，其蒸发残留物称为SBR改性沥青，含量为60%。
5.根据权利要求1所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料由以下重量份的原料配制而成：乳化沥青10～20份，胶粉30～40份，纤维0.4～0.8份，水泥0～5份。
6.根据权利要求5所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述乳化沥青为阳离子慢裂快凝型SBR改性乳化沥青。
7.根据权利要求5所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述胶粉为废胎胶粉，粒径为10目～30目。
8.根据权利要求5所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述纤维为玻璃纤维、聚丙烯睛纶纤维、聚酯纤维、木质素纤维和矿物纤维中的一种或多种，纤维长度2cm～3cm。
9.根据权利要求5所述的乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面，其特征在于，所述水泥为快硬硅酸盐水泥，强度等级32.5。
10.一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面施工工艺，其特征在于，所述施工工艺包括以下步骤：
一种乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面施工工艺，包括以下步骤：
一）第一次洒布沥青
二）撒布碎石
三）稳压碎石
四）第二次洒布沥青
五）乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料拌和、摊铺和贯入
六）真空吸水
真空吸水在乳化沥青破乳后进行；
七）碾压
用16t胶轮压路机碾压4～5遍，进一步挤出水分，压实碎石间隙填料，即成乳化沥青胶粉纤维稀浆混合料贯入式路面。
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Citations (8)
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