CN117024040A - 高性能排水沥青混合料及其铺设排水路面方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高性能排水沥青混合料，由沥青混合料摊铺构成，所述沥青混合料包括有高黏改性沥青、级配集料和木质纤维，所述高黏改性沥青掺加比例为沥青混合料总质量的5.0‑5.6%；所述木质纤维掺加比例为沥青混合料总质量的0.3%；所述级配集料包括有10‑15mm粗集料、5‑10mm粗集料、0‑3mm细集料、矿粉和水泥，其中10‑15mm粗集料：5‑10mm粗集料：0‑3mm细集料：矿粉：水泥的配比为43‑47：37：13‑17：1.5：1.5，配比设计并拌合制备获得PAC‑13沥青混合料，通过PAC‑13沥青混合料摊铺的排水沥青路面抗水损害能力、抗车辙能力及抗分散能力较好。
Description
技术领域
本发明涉及排水沥青路面技术领域，具体涉及高性能排水沥青混合料及其铺设排水路面方法。
背景技术
传统的沥青路面路表排水，主要通过路表横向径流顺着横坡或纵坡漫流至路肩或超高排水沟，排水速度慢；雨水天气车辆行驶过程中，在轮胎与路表之间水分被瞬间挤压，但无法通过路面孔隙迅速排出路表，然后形成水膜和水雾，造成车辆打滑和视线不清，严重影响行车安全。
为解决传统的沥青路面缺陷，公路排水路面施工大多采用排水沥青路面，排水沥青路面为多孔隙结构，路面水可以通过路表漫流和结构层内部渗流两种形式排出路面；当降水较小时，雨水可以迅速渗入功能层，然后横向进入路侧边缘排水设施，不影响行车安全；当降水较大时，轮迹带水膜厚度大于临界水膜厚度，路表产生大径流，车辆行驶过程中轮胎与路表之间水分被瞬间挤压，但仍然可以通过路面孔隙和轮胎纹理迅速侧向挤排，不会形成较厚的水膜和较大的水雾，可以降低行车危险性。
而现有技术中，公开号为CN108947331A的专利一种开级配木质素纤维沥青混合料及其制备方法，沥青混合料采用OGFC-13骨架孔隙结构级配，该混合料包括：SBS改性沥青、木质素纤维和矿料，但在实际使用过程中，沥青混合料摊铺排水路面也存在一些缺陷，主要是抗飞散性、水稳定性和耐久性方面较差。
发明内容
本发明的目的在于提供高性能排水沥青混合料，用于解决现有沥青混合料摊铺排水路面存在抗飞散性、水稳定性和耐久性方面较差的缺陷问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
高性能排水沥青混合料及其铺设排水路面方法，包括有高黏改性沥青、级配集料和木质纤维；
所述高黏改性沥青掺加比例为沥青混合料总质量的5.0%-5.6%；
所述木质纤维掺加比例为沥青混合料总质量的0.3%；
所述级配集料包括有10-15mm粗集料、5-10mm粗集料、0-3mm细集料、矿粉和水泥，其中10-15mm粗集料：5-10mm粗集料：0-3mm细集料：矿粉：水泥的质量配比为43-47：37：13-17：1.5：1.5。
作为本发明进一步的方案：所述高黏改性沥青采用SBS改性沥青与高黏改性剂进行改性制备，通过将SBS改性沥青与高黏改性剂置于剪切机中，加热至220℃，以4500r/min转速剪切30min，即制得高黏改性沥青。
作为本发明进一步的方案：所述高黏改性剂为LT-HVA沥青高粘剂，且高黏改性剂掺加比例为SBS改性沥青总质量的3%-5%。
作为本发明进一步的方案：所述高黏改性沥青动力粘度大于300000Pa.s。
作为本发明进一步的方案：所述级配集料通过2.36mm筛孔的质量百分率为15.5%-19.2%。
作为本发明进一步的方案：所述沥青混合料的空隙率为17.9%-21.5%，混合料的动稳定度大于5500次/mm。
高性能排水沥青混合料的铺设排水路面方法，包括以下步骤：
步骤一、下承层防水：通过在下承层表面喷洒SBS改性沥青，喷洒施工后下承层表面形成防水粘结层；
步骤二、混合料拌合：将高黏改性沥青加热至170-180℃，将级配集料和木质纤维混合加热至185-210℃，再将高黏改性沥青、级配集料和木质纤维拌和，拌和温度为175-785℃；
步骤三、运输：通过在运料车的厢斗内壁上喷涂一层植物油作为防止沥青粘结的隔离剂，并装载热拌沥青混合料运输至离摊铺位置10-30cm处；
步骤四、摊铺：采用摊铺机均匀连续摊铺受料斗内入料的热拌沥青混合料，摊铺速度为2-3m/min；
步骤五、碾压：摊铺热拌沥青混合料后的碾压程序为12t双钢轮压路机2台紧跟静压各4-5遍→30t胶轮压路机2台碾压2遍→12t双钢轮压路机1台碾压1遍；
步骤六、路面抽芯质量检测：碾压路面采取芯样进行马歇尔试验检测；
步骤七、冷却开放交通：碾压完成后，压实的排水沥青路面施工后封闭交通24h以上。
作为本发明进一步的方案：步骤一中SBS改性沥青的喷洒量为0.4-0.6kg/m2。
作为本发明进一步的方案：步骤五中碾压程序中初压钢轮压实温度为150-165℃，终压钢轮压实温度为50-65℃。
作为本发明进一步的方案：步骤五中碾压程序中胶轮压实温度为70-90℃。
本发明的有益效果：
（1）本发明高性能排水沥青混合料，沥青混合料包括有高黏改性沥青、级配集料和木质纤维，配比设计并拌合制备获得PAC-13沥青混合料，通过PAC-13沥青混合料摊铺的排水沥青路面抗水损害能力、抗车辙能力及抗分散能力较好；
本发明通过进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡飞散试验，采用车辙成型法进行高温稳定性、渗水试验，最后进行谢伦堡沥青析漏试验，沥青混合料空隙率大于18%，路面渗水系数大于5000ml/min，高黏改性沥青采用SBS改性沥青与高黏改性剂进行改性，其动力粘度达到300000Pa.s以上，谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失不大于0.8%，肯塔堡飞散试验的混合料损失不大于15%，动稳定度要求大于5500次/min，满足技术要求，使得排水沥青路面抗飞散性、水稳定性和耐久性方面得到提升。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明高性能排水沥青混合料的铺设排水路面方法流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，本发明为高性能排水沥青混合料包括有高黏改性沥青、级配集料和木质纤维。
高黏改性沥青采用SBS改性沥青与高黏改性剂进行改性制备，通过将SBS改性沥青与高黏改性剂置于剪切机中，加热至220℃，以4500r/min转速剪切30min，即制得高黏改性沥青，高黏改性剂为LT-HVA沥青高粘剂，且高黏改性剂掺加比例为SBS改性沥青总质量的3%-5%。
高黏改性沥青可以提高排水沥青混合料的抗水损坏能力、抗车辙能力和抗飞散损坏，提高路面耐久性，适用于高温气候条件和重载交通条件，高黏改性沥青的检测结果及技术要求如表1所示。
表1高黏改性沥青的检测结果及技术要求
沥青混合料采用掺加木质素纤维，木质素纤维稳定剂主要起到吸附沥青增加沥青膜厚度，同时实现加筋、增黏、增韧的效果，改善路面抗飞散性能，提高耐久性，其木质素纤维的检测结果及技术要求如表2所示。
表2木质素纤维的检测结果及技术要求
级配集料包括有10-15mm粗集料、5-10mm粗集料、0-3mm细集料、矿粉和水泥，级配集料和木质素纤维按质量配比设计三组不同粗细的级配，级配设计如表3所示。
表3级配设计
三组不同粗细的级配各筛孔通过率如表4所示。
表4三组不同粗细的级配各筛孔通过率
根据表4可知三组不同粗细的级配通过2.36mm筛孔的质量百分率为15.5%-19.2%。
高黏改性沥青掺加比例为沥青混合料总质量的5.0%-5.6%；木质纤维掺加比例为沥青混合料总质量的0.3%，通过将高黏改性沥青加热至170-180℃，将级配集料和木质纤维混合加热至185-210℃，再将高黏改性沥青、级配集料和木质纤维拌和，拌和温度为175-785℃，制得PAC-13沥青混合料，PAC-13沥青混合料采用油石比为5.0%、5.3%、5.6%，制备马歇尔试件，并进行马歇尔试验，PAC-13沥青混合料马歇尔试验结果如表5所示。
表5 PAC-13沥青混合料马歇尔试验结果
根据表5可知所配比制备的PAC-13沥青混合料的空隙率为17.9%-21.5%。
PAC-13沥青混合料采用油石比为5.3%，制备马歇尔试件，分别进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡飞散试验，采用车辙成型法进行高温稳定性、渗水试验，最后进行谢伦堡沥青析漏试验，其各项性能指标试验结果如下列表所示。
表6 PAC-13沥青混合料浸水马歇尔试验结果
表7 PAC-13沥青混合料冻融劈裂试验结果
表8 PAC-13沥青混合料高温稳定性、渗水试验、析漏试验、飞散试验结果
根据表5-8试验数据可知，通过PAC-13沥青混合料摊铺的排水沥青路面抗水损害能力、抗车辙能力及抗分散能力较好，沥青混合料空隙率大于18%，路面渗水系数大于5000ml/min，高黏改性沥青采用SBS改性沥青与高黏改性剂进行改性，其动力粘度达到300000Pa.s以上，谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失不大于0.8%，肯塔堡飞散试验的混合料损失不大于15%，动稳定度要求大于5500次/min。
实施例2
高性能排水沥青混合料的铺设排水路面方法，包括以下步骤：
步骤一、下承层防水：通过在下承层表面喷洒SBS改性沥青，喷洒施工后下承层表面形成防水粘结层，SBS改性沥青的喷洒量为0.4-0.6kg/m2；
步骤二、混合料拌合：将高黏改性沥青加热至170-180℃，将级配集料和木质纤维混合加热至185-210℃，再将高黏改性沥青、级配集料和木质纤维拌和，拌和温度为175-785℃，拌和时间经试拌确定，应以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，无花白料、无结团成块或严重的粗细集料分离现象；
步骤三、运输：通过在运料车的厢斗内壁上喷涂一层植物油作为防止沥青粘结的隔离剂，并装载热拌沥青混合料运输至离摊铺位置10-30cm处，热拌沥青混合料具有较高的空隙率，热量散发较快，因此在混合料运输过程中应当落实好保温、防雨及防污染措施；
步骤四、摊铺：采用摊铺机均匀连续摊铺受料斗内入料的热拌沥青混合料，摊铺速度为2-3m/min；
步骤五、碾压：摊铺热拌沥青混合料后的碾压程序为12t双钢轮压路机2台紧跟静压各4-5遍→30t胶轮压路机2台碾压2遍→12t双钢轮压路机1台碾压1遍，碾压程序中初压钢轮压实温度为150-165℃，胶轮压实温度为70-90℃，终压钢轮压实温度为50-65℃；
步骤六、路面抽芯质量检测：碾压路面采取芯样进行马歇尔试验检测，路面层抽芯检测结果如表9所示；
表9路面层抽芯检测结果
根据9数据可知，路面层平均空隙率为19.9%；此外路面层平整度检测的结果为0.8mm，满足≤1.0mm的要求；路面层排水性比较好，渗水系数均大于5000ml/min；构造深度最大值为1.68mm，最小值为1.58mm，大于设计要求值1.0mm，路面抗滑能力较好，质量检测指标符合规范及设计规定。
步骤七、冷却开放交通：碾压完成后，压实的排水沥青路面施工后封闭交通24h以上。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.高性能排水沥青混合料，包括有高黏改性沥青、级配集料和木质纤维，其特征在于，
所述高黏改性沥青掺加比例为沥青混合料总质量的5.0%-5.6%；
所述木质纤维掺加比例为沥青混合料总质量的0.3%；
所述级配集料包括有10-15mm粗集料、5-10mm粗集料、0-3mm细集料、矿粉和水泥，其中10-15mm粗集料：5-10mm粗集料：0-3mm细集料：矿粉：水泥的质量配比为43-47：37：13-17：1.5：1.5。
2.根据权利要求1所述的高性能排水沥青混合料，其特征在于，所述高黏改性沥青采用SBS改性沥青与高黏改性剂进行改性制备，通过将SBS改性沥青与高黏改性剂置于剪切机中，加热至220℃，以4500r/min转速剪切30min，即制得高黏改性沥青。
3.根据权利要求2所述的高性能排水沥青混合料，其特征在于，所述高黏改性剂为LT-HVA沥青高粘剂，且高黏改性剂掺加比例为SBS改性沥青总质量的3%-5%。
4.根据权利要求2所述的高性能排水沥青混合料，其特征在于，所述高黏改性沥青动力粘度大于300000Pa.s。
5.根据权利要求1所述的高性能排水沥青混合料，其特征在于，所述级配集料通过2.36mm筛孔的质量百分率为15.5%-19.2%。
6.根据权利要求1所述的高性能排水沥青混合料，其特征在于，所述沥青混合料的空隙率为17.9%-21.5%，混合料的动稳定度大于5500次/mm。
7.高性能排水沥青混合料的铺设排水路面方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、下承层防水：通过在下承层表面喷洒SBS改性沥青，喷洒施工后下承层表面形成防水粘结层；
步骤二、混合料拌合：将高黏改性沥青加热至170-180℃，将级配集料和木质纤维混合加热至185-210℃，再将高黏改性沥青、级配集料和木质纤维拌和，拌和温度为175-785℃；
步骤三、运输：通过在运料车的厢斗内壁上喷涂一层植物油作为防止沥青粘结的隔离剂，并装载热拌沥青混合料运输至离摊铺位置10-30cm处；
步骤四、摊铺：采用摊铺机均匀连续摊铺受料斗内入料的热拌沥青混合料，摊铺速度为2-3m/min；
步骤五、碾压：摊铺热拌沥青混合料后的碾压程序为12t双钢轮压路机2台紧跟静压各4-5遍→30t胶轮压路机2台碾压2遍→12t双钢轮压路机1台碾压1遍；
步骤六、路面抽芯质量检测：碾压路面采取芯样进行马歇尔试验检测；
步骤七、冷却开放交通：碾压完成后，压实的排水沥青路面施工后封闭交通24h以上。
8.根据权利要求7所述的高性能排水沥青混合料的铺设排水路面方法，其特征在于，步骤一中SBS改性沥青的喷洒量为0.4-0.6kg/m2。
9.根据权利要求7所述的高性能排水沥青混合料的铺设排水路面方法，其特征在于，步骤五中碾压程序中初压钢轮压实温度为150-165℃，终压钢轮压实温度为50-65℃。
10.根据权利要求7所述的高性能排水沥青混合料的铺设排水路面方法，其特征在于，步骤五中碾压程序中胶轮压实温度为70-90℃。
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2023
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