一种温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面及其施工方法 |
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| 申请号 | CN202211737751.2 | 申请日 | 2022-12-31 | 公开(公告)号 | CN117684429A | 公开(公告)日 | 2024-03-12 |
| 申请人 | 山西交控科技转化有限公司; 山西省公路局; | 发明人 | 穆建青; 杨丽; 刘少文; 刘宇峰; 任国锋; 谢邦柱; 邢纯洁; 郑美军; 董立山; 梁浩; 程才锋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种温拌型 橡胶 沥青 基超薄磨耗层路面及其施工方法。该温拌型 橡胶沥青 基超薄磨耗层路面 自下而上 包括：路面裂缝修补剂、高模量粘层油、超薄磨耗层三层结构。本发明充分发挥了橡胶沥青粘结性佳、抗 水 损性能强的优势，解决了传统的薄层罩面粘接性不足导致的脱落、泛油以及雨 雪 天气抗滑性能不足的问题，相比于高黏高弹超薄磨耗层和NovaChip路面，极大地降低了材料成本，同时温拌技术的引入也解决了橡胶沥青拌合 温度 高导致的 压实 度不足的问题，采用的路面裂缝修补剂进行裂缝修补，让原路面成为一个整体，保证了温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面的整体性和使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面的施工方法，其特征在于，所述的施工方法包括以下步骤: |
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| 说明书全文 | 一种温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面及其施工方法技术领域背景技术[0002] 二十一世纪以来，我国公路里程不断刷新，“截止到2021年底我国交通基础建设实现新突破。全国公路通车里程达528万公里(其中高速16.9万公里)。我国将完成新建及改扩建高速公路2.5万公里，到2035年国家公路网总规模约46.1万公里，其中未来高速公路建设改造需求约5.8万公里(含扩容改造约3万公里)，普通国道网规划总里程约29.9万公里，未来建设改造需求约11万公里。针对新形势下的矛盾，在资金有限的情况下，要扭转公路被动养护的现状，就应该彻底改变“路不坏不修”的传统养护模式和“坏路优先”的投资政策。从全寿命周期考量，大力推广预防性养护措施在路面工程有助于节约综合养护成本。 [0003] 如何改善长期运营公路路面使用功能是公路养护行业普遍关注的问题之一。目前，AK抗滑表层、多碎石沥青混凝土SAC、沥青马蹄脂碎石SMA、大空隙开级配沥青磨耗层OGFC等抗滑路面级配类型只能改善了路面使用功能的一个或某几个方面，并没有真正全面地提高路面使用功能，具有一定的局限性。沥青超薄磨耗层是一种可以延长道路使用寿命(可达3～5年)，能有效提高路面抗滑性能、改善路面的平整度、降低路面的噪音、减少路面水损害的路面养护技术，因其罩面形式灵活多样、施工周期短、基本不改变原路面标高，是目前公路沥青路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护工程的主要形式。 [0004] 但是目前传统的超薄磨耗层性能一般、寿命较短，尤其夏天温度较高时，磨耗层所用的沥青粘弹性交差，导致粗集料被车辆碾压至旧路面中间，表层只剩下细集料及沥青，使得路面抗滑性能严重衰减，尤其是在雨雪天气，导致交通事故发生频率增加。同时，现有的传统薄层罩面技术所用的粘层油沥青为普通的胶乳改性乳化沥青，粘接强度交差，导致磨耗层容易出现拥包、推移、剥落等病害。为了解决上述问题，研究人员们开发出类高黏高弹超薄磨耗层和NovaChip路面。这两种路面相比于传统的薄层罩面性能的到了极大地提升，同时也解决了粘层粘接性能不足的问题。但是其原料成本高，且由于改性沥青中大量采用SBS和高粘改性剂，使得其改性沥青粘附性交差，混合料抗水损性能一般，导致其在使用受到一定的限制。 发明内容[0005] 为了有效的克服传统薄层罩面性能不足，解决高黏高弹超薄磨耗层和NovaChip路面成本高且抗水损性能一般的问题，本发明开发了一种温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面及其施工方法。该磨耗层充分发挥了橡胶沥青粘附性优良且成本低的特点，同时引入的温拌技术，解决了目前橡胶沥青拌合温度高导致的施工过程压实度不足的问题。 [0006] 所述的温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面的施工方法包括以下步骤: [0007] 1)将路面裂缝修补剂A组分和B组分按质量比100:40‑50混合均匀后对待养护路面裂缝进行灌缝修补； [0009] 3)选取SMA‑5的范围，石料选择玄武岩，确定级配范围及油石比后，加热石料至160℃，将140℃的超薄磨耗层所用的橡胶沥青、及占橡胶沥青质量0.5‑1％的复合温拌剂一同加入到拌缸当中，充分拌合90‑120s，出料； [0010] 4)出料后得到的橡胶沥青混合料通过摊铺机均匀摊铺，最终压实厚度为1.8‑2cm，摊铺温度不低于110℃，压实温度不低于100℃，钢轮胶轮交替碾压，碾压次数不小于4次，碾压完毕后即为温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面。 [0011] 所述的路面裂缝修补剂A由60‑70质量份环氧树脂E51，10‑20质量份1,6‑己二醇二缩水甘油醚，5‑10质量份乙酸乙酯，5‑10质量份400目CaO，1‑5质量份KH‑560，1‑5质量份DOP混合均匀制得； [0013] 所述的高模量粘结层材料的制备方法包括以下步骤： [0014] 1)称取100质量份70#基质石油沥青加入到反应器中，通氮气保护，在230‑250℃下以500rpm搅拌，加入10‑20质量份的香豆酮‑茚树脂继续搅拌10min，然后分批次加入40‑60质量份的30目的子午胎废旧胶粉，加入完毕后在230‑250℃下以1000‑2000rpm的转速搅拌30min； [0015] 2)称取总质量的3％的线性30/70型SBS和总质量的2％的星型40/60型SBS加入到上述发育罐中，保持反应温度230‑250℃，在氮气保护下3000‑5000rpm剪切反应20min； [0016] 3)加入废旧胶粉质量的0.3‑0.5％的400目硫磺和0.3‑0.5％的4,4’‑二硫代二吗啉，维持反应罐温度230‑250℃，剪切速度调为3000‑5000rpm，通氮气保护，提升反应罐压力至5MPa，反应30‑60min； [0017] 4)通氮气保护，保持气压为3‑5MPa，将反应温度降至200℃±10℃，剪切速度维持3000‑5000rpm，向反应器中加入70#基质石油沥青质量2‑3％的POE(熔融指数为2.0g/ 10min，软化点≥85℃)，反应10‑15min，即制备得到高模量粘结层材料。 [0018] 所述的超薄磨耗层所用的橡胶沥青的制备方法包括以下步骤: [0019] 1)称取100质量份70#基质石油沥青加入到反应器中，通氮气保护，在230‑250℃下以500rpm搅拌，加入20‑30质量份的香豆酮‑茚树脂继续搅拌10min，然后分批次加入40‑60质量份的30目子午胎废旧胶粉，加入完毕后在230‑250℃下以为3000‑5000rpm的剪切搅拌30‑60min； [0020] 2)称取总质量的3％的线性30/70型SBS和2％的星型40/60型SBS加入到反应器中，保持反应温度200‑210℃，在氮气保护下3000‑5000rpm的剪切搅拌20min； [0021] 3)加入废旧胶粉质量的0.3‑0.5％的4,4’‑二硫代二吗啉，维持反应罐温度200‑210℃，剪切速度调为1000‑2000rpm，通氮气保护，提升反应罐压力至2MPa，搅拌反应30min，即可制得超薄磨耗层所用的橡胶沥青。 [0022] 所述的复合温拌剂由40‑50wt％的Evotherm‑3G温拌剂、20‑30％的N‑(2‑羟乙基)十二烷基酰胺和20‑30wt％的椰油酰胺丙基甜菜碱混合而成。 [0023] 所述的香豆酮‑茚树脂软化点为80‑100℃。 [0024] 所述的废旧胶粉需要预热至80‑100℃。 [0025] 本发明的优势在于： [0026] 1.充分发挥了橡胶沥青粘结性佳、抗水损性能强的优势，解决了传统的薄层罩面粘接性不足导致的脱落、泛油以及雨雪天气抗滑性能不足的问题； [0027] 2.通过废旧胶粉的使用，相比于高黏高弹超薄磨耗层和NovaChip路面，极大地降低了材料成本，同时温拌技术的引入也解决了橡胶沥青拌合温度高导致的压实度不足的问题； [0028] 3.该技术施工时采用的路面裂缝修补剂进行裂缝修补，让原路面成为一个整体，同时通过路面裂缝修补剂修补后，原路面的抗水孙性能得到了极大地提升，保证了温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面的整体性和使用寿命。 具体实施方式[0029] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容并不局限于下面的实施例。基于本发明所进行的实验和施工，其施工人员未进行创造性改进和劳动，则实施例也属于本发明保护的范围。 [0030] 本实施例均为实验室状态下的测试值，为了更好的对比与现有超薄磨耗层、高黏高弹超薄磨耗层和NovaChip路面性能，本实验过程中所测试的指标均以同样的石料级配为基准，在AC‑13集配的SBS改性沥青混合料车辙板上面铺设2cm后的薄层磨耗层，然后通过车辙实验和车载疲劳实验评价不同磨耗层性能。为了对比粘结层的粘接强度，将其作为胶粘剂涂抹于4cm*4cm的粗糙水泥混凝土试块表面，测试两个水泥混凝土试块在25℃下的拉拔强度，拉拔速度选择为5cm/min。同时对确定油石比后的橡胶沥青进行混合料实验，主要包括稳定度(流值为3mm时)(kN)，60℃动稳定度(次/mm)，低温弯曲(με)，浸水马歇尔试验残留稳定度(％)，冻融劈裂强度比(％)等。 [0031] 实施例1： [0032] (1)路面裂缝修补剂的制备方法包括以下步骤： [0033] ①路面裂缝修补剂A组分：由70份环氧树脂E51，10份1,6‑己二醇二缩水甘油醚，10份乙酸乙酯，5份400目CaO，2份KH‑560，3份DOP混合均匀制得； [0034] ②路面裂缝修补剂B组分：70份810水下环氧固化剂，15份2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚，15份651低分子聚酰胺混合均匀制得； [0035] (2)高模量粘结层材料的制备方法包括以下步骤： [0036] ①称取质量100份70#基质石油沥青加入到反应器中，通氮气保护，在250℃下以500rpm搅拌，加入20份的香豆酮‑茚树脂继续搅拌10min，然后分批次加入质量60份的30目的子午胎废旧胶粉，加入完毕后在250℃下以2000rpm的转速搅拌30min； [0037] 2)称取总质量的3％的线性30/70型SBS和2％的星型40/60型SBS加入到上述发育罐中，保持反应温度230℃，在氮气保护下5000rpm剪切反应20min； [0038] 3)加入废旧胶粉质量的0.5％的400目硫磺和0.5％的4,4’‑二硫代二吗啉，维持反应罐温度230℃，剪切速度调为5000rpm，通氮气保护，提升反应罐压力至5MPa，反应30min； [0039] 4)通氮气保护，保持气压为5MPa，将反应温度降至200℃±10℃，剪切速度维持5000rpm，向反应器中加入沥青总质量3％POE(熔融指数为2.0g/10min，软化点≥85℃)，反应15min，即制备得到高模量粘结层材料； [0040] 超薄磨耗层所用的橡胶沥青制备方法包括有以下步骤: [0041] 1)称取质量100份70#基质石油沥青加入到反应器中，通氮气保护，在230℃下以500rpm搅拌，加入30份的香豆酮‑茚树脂继续搅拌10min，然后分批次加入质量60份的30目子午胎废旧胶粉，加入完毕后在230℃下以为5000rpm的剪切搅拌30min； [0042] 2)称取总质量的3％的线性30/70型SBS和2％的星型40/60型SBS加入到反应器中，保持反应温度200℃～210℃，在氮气保护下3000rpm的剪切搅拌20min； [0043] 3)加入废旧胶粉质量的0.3％的4,4’‑二硫代二吗啉，维持反应罐温度200℃～210℃，剪切速度调为2000rpm，通氮气保护，提升反应罐压力至2MPa，搅拌反应30min，即可制得超薄磨耗层所用的橡胶沥青。 [0044] 温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面施工方法包括有以下步骤: [0045] 1)将路面裂缝修补剂A组分和B组分配合比例为100：50，混合均匀后对待养护路面裂缝进行灌缝修补； [0046] 2)将所制备的高模量粘结层材料加热至210℃，使其粘度降至0.5Pa·s以下，通过2 粘层油喷洒车(需要有加热功能)均匀喷洒于待养护路面，喷洒量为0.25kg/m； [0047] 3)选取SMA‑5的范围，石料选择玄武岩，确定级配范围及油石比后，加热石料至160℃，将140℃的超薄磨耗层所用的橡胶沥青、及占橡胶沥青质量0.8％的复合温拌剂一同加入到拌缸当中，充分拌合120s，出料； [0048] 4)出料后橡胶沥青混合料通过摊铺机将里均匀摊铺，设计最终压实厚度为2cm，摊铺温度不低于110℃，压实温度不低于100℃，钢轮胶轮交替碾压，碾压次数不小于4次，碾压完毕后即为一种温拌型橡胶沥青基超薄磨耗层路面。 [0049] 其中，复合温拌剂由50％的Evotherm‑3G温拌剂、30％N‑(2‑羟乙基)十二烷基酰胺和20％椰油酰胺丙基甜菜碱混合而成。香豆酮‑茚树脂软化点为80℃～100℃。废旧胶粉需要经过预热至80℃～100℃。 [0050] 将粘层材料均匀涂抹于4cm*4cm的粗糙水泥混凝土试块表面，涂抹质量为30g。 [0051] 实施例2： [0052] 选用和实施例1一样的石料级配、油石比和粘层材料喷洒量。选择市售高黏高弹沥青和高黏高弹磨耗层专用粘结材料，其余实验步骤与实施例1相同。 [0053] 实施例3： [0054] 选用针对novachip专用的改性沥青和改性乳化沥青，选用和实施例1一样的石料级配、油石比和粘层材料喷洒量。其余步骤与实施例1相同。 [0055] 实施例4： [0056] 传统的2cm后的超薄热罩面技术，选用的石料集配与实施例1相同，选用的改性沥青为5％的SBS改性沥青，粘层材料选择普通粘层油材料。其余步骤与实施例1相同。 [0057] 性能测试如下表所示，试验方法参照相关标准。 [0058] 性能如下： [0059]项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 稳定度(流值为3mm时)(kN) 12.8 13.5 11.2 10.6 混合料60℃动稳定度(次/mm) 14941 16880 9173 5814 低温弯曲(με) 4594 3995 3169 3010 浸水马歇尔试验残留稳定度(％) 94.2 90.1 89.5 87.7 冻融劈裂强度比(％) 90.2 83.8 80.7 79.6 粘层材料拉拔强度(MPa) 1.81 1.95 1.23 0.65 薄层罩面60℃动稳定度(次/mm) 8991 7413 6602 4540 常温10万次加速加载实验(mm) 1.2 1.6 2.1 2.8 |
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