CN116375394A - 一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂5～10份，重交石油沥青45～55份，集料930～940份；其中干法复合改性剂由界面交联剂、废旧轮胎橡胶粉及热塑性橡胶SBS复合制备而成；集料是由以下原材料按重量份数比制配而成：5～10mm的粗集料：0～5mm细集料：矿粉＝75～85：15～25：5～10；本发明还提供一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料的施工工艺。本发明利用废旧轮胎研磨后胶粉通过界面交联剂和SBS橡胶对石油沥青直投进行复合改性，其中界面交联剂将胶粉与热塑性橡胶SBS分散于沥青形成交联结构，界面交联剂还可以显著降低沥青混合料施工温度20℃以上，施工和易性优异。此外界面交联剂中组分还可以显著降低混合料烟气中硫化物的排放，低碳环保。
Description
【技术领域】
本发明属于道路养护技术领域，特别涉及一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料及其施工工艺。
【背景技术】
经过近三十年的高速发展，截止2021年年底，全国的公路里程已达528万公里，其中高速公路总里程已达16.91万公里，位列世界第一。公路养护总里程达到525.16万公里，广东地区作为国家经济发展的重点地区，大量的高等级路面和成体系的公路交通网已经建成。但随着超载现象日趋严重，路面的各种表面功能衰减很快，抗滑、噪音、平整度等性能的下降，直接影响到汽车的行驶的安全性和舒适性。因此，设计有效的罩面养护层，能极大程度地延长已建成公路的服役寿命，提高行车舒适度与安全性，是路面养护的重要研究内容。
高性能预防性养护用超薄磨耗层混合料是沥青路面大修或新建工程中十分经济的选择，当发现路面轻微破损与病害迹象时，防止微小病害进一步扩大，降低路面性能衰减速率，使路面始终处于良好的服务状态，推迟昂贵的大修和重建工程，以节约养护成本。
薄层罩面属于路面面层预防性养护技术中较为新颖的技术。该技术既可运用于沥青路面，也可用于水泥路面，具有降噪、防滑、排水迅速、施工方便、造价低、开放交通快等多方面优点。薄层罩面在提高行车的舒适性与安全性的同时，在施工中能做到节能减排、低碳环保，已经逐渐发展成为很有前途的高等级公路养护形式。但在施工中出现的薄层与原路面粘结不足、养护早期集料松散脱落等现象说明了该技术还有待完善。
目前国内超薄罩面技术多采用高粘改性沥青技术，通常其具有很高的动力粘度(≥20万Pa·s，60℃)，但同时由于施工厚度一般在1.0～2.0cm，混合料摊铺后温度迅速降低后，其施工和易性较差，不利于工人操作。粘层也同步开发了超粘乳化沥青技术，但需配套同步摊铺，造成施工机械成本增加；此外，预防性养护项目一般规模较小，而高粘改性沥青一般需工厂定制，拌合站需单独占用储罐，不利于拌合楼沥青罐周转使用。
【发明内容】
为了克服现有技术的技术缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料，本本发明利用利用废旧轮胎研磨后胶粉和SBS通过界面交联剂制备得到干法复合改性剂对石油沥青直投进行改性，施工和易性优异。此外，界面交联剂中组分还可以显著降低混合料烟气中硫化物的排放。
本发明提供一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂5～10份，重交石油沥青45～55份，集料930～940份；其中干法复合改性剂由界面交联剂：废旧轮胎橡胶粉：热塑性橡胶SBS＝0.5～3:50:50复合制备而成；集料是由以下原材料按重量份数比制配而成：5～10mm的粗集料：0～5mm细集料：矿粉
＝75～85：15-25：5～10；所述集料级配如下表所述：
| 筛孔尺寸/mm | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
| 通过率/％ | 100 | 85-100 | 30～45 | 10～18 | 5～10 | 4～8 | 3～7 | 2～5 | 0～3 |
优选的，所述界面交联剂由植物油酸锌盐：脂肪醇聚氧乙烯醚＝3～5:10。
优选的，所述废旧轮胎橡胶粉颗粒为60～100目。
优选的，所述的粗集料为辉绿岩、玄武岩或闪长岩中的一种，所述矿粉为石灰石矿粉。
优选的，所述干法复合改性剂由界面交联剂、废旧轮胎橡胶粉和热塑性橡胶SBS经混炼机拉挤成型造粒制备，颗粒为2mm～3mm。
优选的，所述沥青混合料的沥青膜厚30～35μm。
本发明还提供一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料的施工工艺，其特征在于，具体步骤为：
A.将集料加热至180～190℃，将干法复合改性剂与集料在沥青拌合站中预拌合10～15s；
B.随后喷入加热至145～150℃重交石油沥青，拌合35～45s，即得到直投改性超薄磨耗层沥青混合料，随后将上述沥青混合料运送至施工现场；
C.摊铺基底经清理后，喷洒不粘轮乳化沥青，喷洒量0.5～0.8L/m2；
D.待上述乳化沥青破乳后，摊铺上述沥青混合料，摊铺机行走速度控制6～8m/min；
E.采用钢轮压路机静压3～4遍，待路面温度低于50℃即可开放交通。
优选的，所述步骤B的超薄磨耗层沥青混合料的出料温度控制在165～175℃。
优选的，所述步骤C的不粘轮乳化沥青的复合件拉拔强度不低于1.0Mpa。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
本发明利用利用废旧轮胎研磨后胶粉和SBS通过界面交联剂制备得到干法复合改性剂对石油沥青直投进行改性，其中界面交联剂通过双键将胶粉及热塑性橡胶SBS与石油沥青形成双键微交联稳定结构，通过界面交联剂的界面作用显著降低沥青混合料施工温度20℃以上，显著改善沥青混合料施工和易性；此外，界面交联剂中的植物油酸锌盐与混合料中气味分子发生反应，并进一步中和轮胎胶粉中硫化物挥发，综合降低超薄磨耗层沥青混合料的有害气体排放。本发明提供的直投改性超薄磨耗层沥青混合料解决了现有技术中高粘沥青施工和易性差、施工温度高、现场污染严重等问题，进一步改善施工和易性，且材料易得，成本较低，施工便捷及低碳环保等优点。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的阐述和说明。
所述直投改性超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂5～10份，重交石油沥青45～55份，集料930～940份；其中干法复合改性剂由界面交联剂：废旧轮胎橡胶粉：热塑性橡胶SBS＝0.5～3:50:50复合制备而成；集料是由以下原材料按重量份数比制配而成：5～10mm的粗集料：0～5mm细集料：矿粉＝75～85：15～25：5～10；下述实施例和对比例中，集料、沥青均满足交通部标准JTG F40-2004《公路工程沥青路面施工技术规范》相关技术要求。
集料级配如下表1所述：
表1集料的不同筛孔尺寸通过率
| 筛孔尺寸/mm | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
| 通过率/％ | 100 | 85-100 | 30～45 | 10～18 | 5～10 | 4～8 | 3～7 | 2～5 | 0～3 |
实施例1：
直投改性超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂10份，重交石油沥青50份，集料940份，干法复合改性剂由界面交联剂：废旧轮胎橡胶粉：热塑性橡胶SBS＝3:50:50混炼拉挤成型造粒制备得到，其中界面交联剂由植物油酸锌盐：脂肪醇聚氧乙烯醚＝5:10制备，集料满足表1级配范围。
实施例2：
直投改性超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂5份，重交石油沥青55份，集料940份，干法复合改性剂由界面交联剂：废旧轮胎橡胶粉：热塑性橡胶SBS＝0.5:50:50混炼拉挤成型造粒制备得到，其中界面交联剂由植物油酸锌盐：脂肪醇聚氧乙烯醚＝3:10制备，集料满足表1级配范围。
实施例3：
直投改性超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂8份，重交石油沥青52份，集料940份，干法复合改性剂由界面交联剂：废旧轮胎橡胶粉：热塑性橡胶SBS＝2.5:50:50混炼拉挤成型造粒制备得到，其中界面交联剂由植物油酸锌盐：脂肪醇聚氧乙烯醚＝3.5:10制备，集料满足表1级配范围。
实施例4：
直投改性超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂9份，重交石油沥青55份，集料935份，干法复合改性剂由界面交联剂：废旧轮胎橡胶粉：热塑性橡胶SBS＝2:50:50混炼拉挤成型造粒制备得到，其中界面交联剂由植物油酸锌盐：脂肪醇聚氧乙烯醚＝4:10制备，集料满足表1级配范围。
本发明提供一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料的施工工艺，包括如下步骤：
A.将集料加热至180～190℃，将再生胶粉改性与集料在沥青拌合站中预拌合10～15s；
B.随后喷入加热至145～150℃重交石油沥青，拌合35～45s，即得到直投改性超薄磨耗层沥青混合料，随后将上述沥青混合料运送至施工现场；
C.摊铺基底经清理后，喷洒不粘轮乳化沥青，喷洒量0.5～0.8L/m2；
D.待上述乳化沥青破乳后，摊铺上述沥青混合料，摊铺机行走速度控制6～8m/min；
E.采用钢轮压路机静压3～4遍，待路面温度低于40℃即可开放交通。
超薄磨耗层沥青混合料的出料温度控制在165～175℃
对比例1：
购买市售成品壳牌高粘沥青PG82高粘沥青超薄磨耗层沥青混合料，由以下重量份的原料制成：高粘改性沥青60份，集料940份，集料满足表1级配范围，沥青混合料的出料温度控制在185～195℃。
实施例1～4的超薄磨耗层沥青混合料性能指标见下表2。
表2沥青混合料性能指标
通过上表2可以看出，实施例1～4中的稳定度，抗飞散性能及动稳定度都有显著提高，说明干法改性超薄沥青混合料各项性能优于常规湿法高粘沥青混合料；
此外，对实施例3和对比例1拌合站出料相同位置，采用环保部环境空气污染相关环境标准进行测试，其中SO2采用“甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法”测定；H2S采用“《空气和废气监测分析方法》第四版”测定及NH3《环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法》；沥青混合料的烟气排放指标见表3。
表3沥青混合料烟气排放指标
| 项目 | H2S(mg/m3) | SO2(mg/m3) | NH3(mg/m3) |
| 实施例3 | 0.005 | 0.04 | 0.459 |
| 对比例1 | 0.016 | 0.18 | 0.854 |
通过上表3可以看出，实施例3与对比例1相比，H2S、SO2及NH3沥青混合料的烟气排放显著降低，在保证施工和易性的前提下，低碳环保优势明显，符合现阶段国家“双碳”战略。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种直投改性超薄磨耗层沥青混合料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：干法复合改性剂5～10份，重交石油沥青45～55份，集料930～940份；其中干法复合改性剂由界面交联剂：废旧轮胎橡胶粉：热塑性橡胶SBS＝0.5～3:50:50复合制备而成；集料是由以下原材料按重量份数比制配而成：5～10mm的粗集料：0～5mm细集料：矿粉＝75～85：15～25：5～10；所述集料级配如下表所述：
2.根据权利要求1所述的述的直投改性超薄磨耗层沥青混合料，其特征在于，所述界面交联剂由植物油酸锌盐：脂肪醇聚氧乙烯醚＝3～5:10。
3.根据权利要求1所述的述的直投改性超薄磨耗层沥青混合料，其特征在于，所述废旧轮胎橡胶粉颗粒为60～100目。
4.根据权利要求1所述的述的直投改性超薄磨耗层沥青混合料，其特征在于，所述的粗集料为辉绿岩、玄武岩或闪长岩中的一种，所述矿粉为石灰石矿粉。
5.根据权利要求1所述的述的直投改性超薄磨耗层沥青混合料，其特征在于，所述干法复合改性剂由界面交联剂、废旧轮胎橡胶粉和热塑性橡胶SBS经混炼机拉挤成型造粒制备，颗粒为2mm～3mm。
6.根据权利要求1所述的述的直投改性超薄磨耗层沥青混合料，其特征在于，所述沥青混合料的沥青膜厚30～35μm。
7.根据权利要求1～6任一所述直投改性超薄磨耗层沥青混合料的施工工艺，其特征在于，具体步骤为：
A.将集料加热至180～190℃，将干法复合改性剂与集料在沥青拌合站中预拌合10～15s；
B.随后喷入加热至145～150℃重交石油沥青，拌合35～45s，即得到直投改性超薄磨耗层沥青混合料，随后将上述沥青混合料运送至施工现场；
C.摊铺基底经清理后，喷洒不粘轮乳化沥青，喷洒量0.5～0.8L/m2；
D.待上述乳化沥青破乳后，摊铺上述沥青混合料，摊铺机行走速度控制6～8m/min；
E.采用钢轮压路机静压3～4遍，待路面温度低于50℃即可开放交通。
8.根据权利要求7所述的直投改性超薄磨耗层沥青混合料的施工工艺，其特征在于，所述步骤B的超薄磨耗层沥青混合料的出料温度控制在165～175℃。
9.根据权利要求7所述的直投改性超薄磨耗层沥青混合料的施工工艺，其特征在于，所述步骤C的不粘轮乳化沥青的复合件拉拔强度不低于1.0Mpa。
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