CN116200170A - 一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层及其施工方法，采用三层夹心的结构，将耐磨碎石层置于中间，可充分发挥耐磨碎石层的防滑性能以及发挥粘结层与原路面的粘结性能，通过加入聚二甲基硅氧烷则增加了树脂的韧性，使得树脂在经过循环剪切的作用下不易出现裂纹，配合纳米氧化铝的添加，提高树脂的承载力，作为粘结层，具有优异的粘结强度以及与耐磨碎石层共混的作用，从而提高路面的使用寿命，且使用的粘结层材料与稳固层材料均为乳化类沥青材料，相比溶剂类沥青生产成本大大降低，同时低碳、环保、使用安全。

Description

一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层及其施工方法
技术领域
本发明涉及路面施工技术领域，尤其是涉及一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层及其施工方法。
背景技术
随着我国高速公路沥青路面通车里程的不断增加，沥青路面抗滑问题变得越来越突出，主要原因是沥青路面的抗滑性能会在通车后随着通车时间的增长逐渐衰减，车辆在行驶过程中轮胎会对沥青表面进行磨损，特别是在重载交通、长下坡路段、雨水较多路段、隧道等路段磨损会更加严重，导致沥青路面抗滑衰减快，影响行车的安全。有些新建的沥青路面在通车后2-3年内就出现抗滑指标不足的现象，普遍行车道比超车道要更加严重。加铺传统的热铺超薄磨耗层可以提升路面的抗滑性能，但是这种工艺最薄只能铺1.2cm，而且需要沥青拌合站拌和，施工复杂，耗能，造价太高，单车道实施会影响路面排水及行车安全。传统的微表处技术虽然可以利用稀浆封层摊铺车在常温下一边拌和一边摊铺，但是厚度也要1cm，单车道实施还是存在影响路面排水及行车安全的隐患，而且微表处的抗滑性能衰减快，噪音大，表观差，已经不被很多路面养护单位所推崇。
最近国内也有很多采用类似同步碎石封层施工工艺的沥青路面抗滑养护技术，如精细抗滑保护层、超表处、精表处等，精细抗滑保护层施工工艺和精固封层相似，但是采用的粘结层材料及稳固层材料制造工艺及配方均存在较大的差异，导致精细抗滑保护层技术存在养生慢，浮砂多，耐久性差的问题。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，主要目的在于通过改进精固封层的组分及施工方法，经铺装后得到抗滑及防水冲刷的性能突出，厚度薄，成本低，养生快，浮砂少，粘结强度高，耐久性好，表面均匀、美观，行车噪音小的路面养护罩面，提供一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层。
本发明的第二个目的是提供防滑抗冲刷的沥青路面精固封层的施工方法。
为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：
一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，包括位于上层的稳固层、位于下层的粘结层以及设置在所述稳固层和所述粘结层之间的耐磨碎石层；
所述粘结层，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0004060528770000021
/>
所述改性环氧树脂为纳米氧化铝与聚二甲基硅氧烷协同改性环氧树脂；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，更优选的，纳米氧化铝与聚二甲基硅氧烷的比例为3:2，通过使用纳米氧化铝与聚二甲基硅氧烷协同改性双酚A型环氧树脂，在环氧树脂中加入纳米氧化铝颗粒可以显著的改善树脂机体的力学性能，分散在聚合物基体中的纳米颗粒由于可以抑制树脂大分子的滑移，在树脂基体中可起到弥散强化作用，能够提高树脂基体的硬度，进而提高树脂涂层的承载力以及耐磨性能，而随着纳米氧化铝的添加量逐渐增多时，树脂的粘度逐渐增大，树脂中的孔隙尺寸也增大，流动性降低，这是因为纳米氧化铝易发生团聚现象，因此优选3wt.％的纳米氧化铝改性双酚A型环氧树脂更有利于提高树脂的粘接强度以及硬度，通过加入聚二甲基硅氧烷则增加了树脂的韧性，使得树脂在经过循环剪切的作用下不易出现裂纹，配合纳米氧化铝的添加，提高树脂的承载力，作为粘结层，具有优异的粘结强度以及与耐磨碎石层共混的作用，通过添加改性树脂、季铵盐类阳离子乳化剂与SBS改性乳化沥青共混制备粘结层，可含水量少，养生时间短，上强度快，加上又采用多种聚合物复合改性，软化点高，粘结强度好，耐久性好同时具有优秀的防滑以及抗水冲刷的性能。
优选的，所述聚二甲基硅氧烷为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷，通过采用端羟基封端的聚二甲基硅氧烷与纳米氧化铝协同改性，其具有良好的耐高温性能、抗氧化性能、化学稳定性以及润滑性能，因其独特的硅氧链结构可以迁移至表层，使表面的自由能降低，从而提高聚合物的耐腐蚀性能，然而聚二甲基硅氧烷的引入会使树脂失去一定力学性能，因此选用纳米氧化铝共同添加至环氧树脂材料中，则可在增强环氧树脂力学性能的同时，显著提高其抗摩擦性能。
优选的，所述纳米氧化铝的晶型为γ-Al2O3，通过选用γ晶型的氧化铝，其具有高比表面积，大量活性中心分布在表面上，并且在合适的催化温度范围内具有良好的稳定性的特点，其具有高选择性和高反应活性，易形成多孔球状聚集体，吸附力比较强，添加至环氧树脂材料中，能显著提高树脂材料的硬度、机械性能以及摩擦磨损性能，在具有特殊的三维交联结构的环氧树脂中有助于与环氧树脂形成理想界面，以增强纳米氧化了在聚合物基体中的分散性和相容性。
优选的，所述改性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
将纳米氧化铝置入含有1％硅烷偶联剂的无水乙醇中进行活化，将活化后的纳米氧化铝倒入经过50℃预热的双酚A型环氧树脂中，以200r/min的速率搅拌3-5min，加入聚二甲基硅氧烷，以800r/min的速率搅拌40-50min，即得改性环氧树脂，更优选的，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，通过先对γ晶型的纳米氧化铝进行表面活化，再将纳米氧化铝与环氧树脂共混后，加入端羟基封端的聚二甲基硅氧烷，制备方法简单，操作便捷，制备所得的改性环氧树脂与乳化沥青共混合后，可显著提高路面的抗滑及防水冲刷的性能。
优选的，所述稳固层，按重量份数计，由以下组分组成：
Figure BDA0004060528770000041
/>
Figure BDA0004060528770000051
通过采用快裂沥青乳化剂乳化，固含量大于60％，使用时不需加水稀释，蒸发残留物的针入度小，表干快，不粘轮，稳固上层的油膜厚实，对碎石层的稳固效果大大提高，通车后浮大大砂少，同时路面色泽更黑，更美观均匀，耐久性也更好。
优选的，所述耐磨碎石层中包括5％的玄武岩，8％的白刚玉，4％的氧化锆以及5％的辉长岩，通过采用玄武岩、白刚玉、氧化锆以及辉长岩，其本身均具有优异的抗剥落性能以及抗水冲刷性能，可改善原有路面的行车条件，提高其抗滑性能、修补轻微裂缝，提高原路面的摩擦系数，延长原路面的使用寿命，极大降低了路面抗滑性能不足养护维修的成本，而且可用于正在铺设路面的封面层，能够有效保障道路行车安全，同时与粘结层和稳固层之间的粘结更加紧密。
优选的，所述耐磨碎石的粒径为2-4mm、3-5mm或者4-6mm的单一粒径反击破工艺制造。
为了实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：
一种上述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层的施工方法，包括以下步骤：
S1、将经过预处理后的耐磨碎石与粘结层同步施工，在粘结层摊铺完成后，立即开始进行耐磨碎石层的洒布，养生；
S2、养生完成后，对步骤S1中洒布的粘结层与耐磨碎石层进行碾压揉搓，对多余的碎石进行回收，然后进行养护；
S3、养护完成后，对步骤S2中的耐磨碎石层表面进行稳固层的洒布，养生到一定强度后开放交通，施工结束。
优选的，所述步骤S1中对耐磨碎石进行预处理的具体步骤为：将耐磨碎石置入含有2-5％的氨丁三醇的水溶液中，超声并充分搅拌20-30min，高速离心沉淀，分离干燥，通过先将耐磨碎石浸泡于含有氨丁三醇的水溶液中，可有效的提高耐磨碎石于树脂基体中的分散性能，在进行洒布碎石时，可进一步克服碎石与树脂基体之间的极性差异，从而综合提高整体精固封层的防滑和抗水冲刷损坏的性能。
优选的，所述步骤S1中的粘接层的洒布量为0.8-1.3kg/m2，耐磨碎石层的洒布量5-10kg/m2；所述步骤S3中的稳固层的洒布量为0.4-0.6kg/m2。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
1、本申请提供的一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，采用三层夹心的结构，将耐磨碎石层置于中间，可充分发挥耐磨碎石层的防滑性能以及发挥粘结层与原路面的粘结性能，通过加入聚二甲基硅氧烷则增加了树脂的韧性，使得树脂在经过循环剪切的作用下不易出现裂纹，配合纳米氧化铝的添加，提高树脂的承载力，作为粘结层，具有优异的粘结强度以及与耐磨碎石层共混的作用，从而提高路面的使用寿命，且使用的粘结层材料与稳固层材料均为乳化类沥青材料，相比溶剂类沥青生产成本大大降低，同时低碳、环保、使用安全。
2、本申请提供的一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层的施工方法，简单快捷，无需大型沥青混合料拌合楼，常温下可单车道施工，相比热拌沥青混凝土罩面及微表处可大大降低摊铺层的厚度，减少施工及材料成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例1-3和对比例1-3说明本发明的具体技术方案：
(1)改性环氧树脂的制备：
将γ-Al2O3置入含有1％的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的无水乙醇中进行活化，其中γ-Al2O3的浓度为100g/L，将活化后的纳米氧化铝按双酚A型环氧树脂3wt.％的比例，倒入经过50℃预热的双酚A型环氧树脂中，以200r/min的速率搅拌5min，加入2wt.％的聚二甲基硅氧烷，以800r/min的速率搅拌50min，即得纳米氧化铝与聚二甲基硅氧烷协同改性双酚A型环氧树脂。
(2)耐磨碎石的预处理
将耐磨碎石置入含有5％的氨丁三醇的水溶液中，超声并充分搅拌30min，高速离心沉淀，分离干燥，超声频率为80kHz，搅拌速率为100r/min。
实施例1：
S1、按表1将粘结层中的各个组分混合完全后与经过预处理后的2-4mm的耐磨碎石同步施工，粘结层的洒布量为0.8kg/m2，在粘结层摊铺完成后，立即开始进行耐磨碎石层的洒布，耐磨碎石的洒布量为5kg/m2，养生；
S2、养生完成后，对步骤S1中洒布的粘结层与耐磨碎石层使用胶轮压路机进行碾压揉搓，采用真空吸尘车对多余的碎石进行回收，然后进行养护；
S3、养护完成后，按表1将稳固层对步骤S2中的耐磨碎石层表面进行稳固层的洒布，养生到一定强度后开放交通，施工结束，稳固层的洒布量为0.4kg/m2。
实施例2：
S1、按表1将粘结层中的各个组分混合完全后与经过预处理后的3-5mm耐磨碎石同步施工，粘结层的洒布量为1.0kg/m2，在粘结层摊铺完成后，立即开始进行耐磨碎石层的洒布，耐磨碎石的洒布量为8kg/m2，养生；
S2、养生完成后，对步骤S1中洒布的粘结层与耐磨碎石层使用胶轮压路机进行碾压揉搓，采用真空吸尘车对多余的碎石进行回收，然后进行养护；
S3、养护完成后，按表1将稳固层对步骤S2中的耐磨碎石层表面进行稳固层的洒布，养生到一定强度后开放交通，施工结束，稳固层的洒布量为0.5kg/m2。
实施例3：
S1、按表1将粘结层中的各个组分混合完全后与经过预处理后的4-6mm耐磨碎石同步施工，粘结层的洒布量为1.3kg/m2，在粘结层摊铺完成后，立即开始进行耐磨碎石层的洒布，耐磨碎石的洒布量为10kg/m2，养生；
S2、养生完成后，对步骤S1中洒布的粘结层与耐磨碎石层使用胶轮压路机进行碾压揉搓，采用真空吸尘车对多余的碎石进行回收，然后进行养护；
S3、养护完成后，按表1将稳固层对步骤S2中的耐磨碎石层表面进行稳固层的洒布，养生到一定强度后开放交通，施工结束，稳固层的洒布量为0.6kg/m2。
对比例1
将改性环氧树脂换为普通的双酚A型环氧树脂，其余组分和步骤与实施例1保持一致。
对比例2
将耐磨碎石中去除组分中的5％的玄武岩，8％的白刚玉，4％的氧化锆以及5％的辉长岩，置换为普通的反击破工艺制备的3-5mm碎石，主要成分为石灰石，石英砂，硅石，其余组分和步骤与实施例1保持一致。
对比例3
S1、按表1将粘结层中的各个组分混合完全后与未经过预处理的2-4mm的耐磨碎石同步施工，粘结层的洒布量为0.8kg/m2，在粘结层摊铺完成后，立即开始进行耐磨碎石层的洒布，耐磨碎石的洒布量为5kg/m2，养生；
S2、养生完成后，对步骤S1中洒布的粘结层与耐磨碎石层使用胶轮压路机进行碾压揉搓，采用真空吸尘车对多余的碎石进行回收，然后进行养护；
S3、养护完成后，按表1将稳固层对步骤S2中的耐磨碎石层表面进行稳固层的洒布，养生到一定强度后开放交通，施工结束，稳固层的洒布量为0.4kg/m2。
表1：实施例1-3与对比例1-3中粘结层与稳固层的组分
Figure BDA0004060528770000101
将实施例1-3与对比例1-3根据JTG 3450-2019《公路路基路面现场测试规程》和JT/T 535-2015《路桥用水性沥青基防水涂料》进行测试，测试结果如表2所示。
表2：实施例1-3与对比例1-3的测试结果
Figure BDA0004060528770000111
由表2可以看出，未经过改性的环氧树脂直接用于制备沥青乳液时，与耐磨碎石层间的粘结强度较弱，从而导致其抗滑性能有一定的下降，而未使用本申请中耐磨碎石组分和未经过氨丁三醇浸泡预处理的碎石，则抗滑性能直线下降，因此，通过使用纳米氧化铝与聚二甲基硅氧烷协同改性双酚A型环氧树脂，在环氧树脂中加入纳米氧化铝颗粒可以显著的改善树脂机体的力学性能，分散在聚合物基体中的纳米颗粒由于可以抑制树脂大分子的滑移，在树脂基体中可起到弥散强化作用，能够提高树脂基体的硬度，进而提高树脂涂层的承载力以及耐磨性能，通过先对γ晶型的纳米氧化铝进行表面活化，再将纳米氧化铝与环氧树脂共混后，加入端羟基封端的聚二甲基硅氧烷，制备方法简单，操作便捷，制备所得的改性环氧树脂与乳化沥青共混合后，可显著提高路面的抗滑及防水冲刷的性能，通过先将耐磨碎石浸泡于含有氨丁三醇的水溶液中，可有效的提高耐磨碎石于树脂基体中的分散性能，在进行洒布碎石时，可进一步克服碎石与树脂基体之间的极性差异，从而综合提高整体精固封层的防滑和抗水冲刷损坏的性能。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，其特征在于：包括位于上层的稳固层、位于下层的粘结层以及设置在所述稳固层和所述粘结层之间的耐磨碎石层；
所述粘结层，按重量份计，包括以下组分：
Figure FDA0004060528760000011
所述改性环氧树脂为纳米氧化铝与聚二甲基硅氧烷协同改性环氧树脂；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，其特征在于：所述纳米氧化铝的晶型为γ-Al2O3。
4.根据权利要求1所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，其特征在于：所述改性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
将纳米氧化铝置入含有1％硅烷偶联剂的无水乙醇中进行活化，将活化后的纳米氧化铝倒入经过50℃预热的双酚A型环氧树脂中，以200r/min的速率搅拌3-5min，加入聚二甲基硅氧烷，以800r/min的速率搅拌40-50min，即得改性环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，其特征在于：所述稳固层，按重量份数计，由以下组分组成：
Figure FDA0004060528760000021
6.根据权利要求1所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，其特征在于：所述耐磨碎石层中包括5％的玄武岩，8％的白刚玉，4％的氧化锆以及5％的辉长岩。
7.根据权利要求6所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层，其特征在于：所述耐磨碎石的粒径为2-4mm、3-5mm或者4-6mm的单一粒径反击破工艺制造。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将经过预处理后的耐磨碎石与粘结层同步施工，在粘结层摊铺完成后，立即开始进行耐磨碎石层的洒布，养生；
S2、养生完成后，对步骤S1中洒布的粘结层与耐磨碎石层进行碾压揉搓，对多余的碎石进行回收，然后进行养护；
S3、养护完成后，对步骤S2中的耐磨碎石层表面进行稳固层的洒布，养生到一定强度后开放交通，施工结束。
9.根据权利要求8所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层的施工方法，其特征在于：所述步骤S1中对耐磨碎石进行预处理的具体步骤为：将耐磨碎石置入含有2-5％的氨丁三醇的水溶液中，超声并充分搅拌20-30min，高速离心沉淀，分离干燥。
10.根据权利要求8所述的防滑抗冲刷的沥青路面精固封层的施工方法，其特征在于：所述步骤S1中的粘接层的洒布量为0.8-1.3kg/m2，耐磨碎石层的洒布量5-10kg/m2；所述步骤S3中的稳固层的洒布量为0.4-0.6kg/m2。
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