專利名稱：預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠瀝青超薄磨耗層混合料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是ー種用于浙青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的材料，尤其是應(yīng)用高等級(jí)浙青或水泥路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和輕微病害的矯正性養(yǎng)護(hù)，可作為路面結(jié)構(gòu)層使用，屬于道路浙青路面材料制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
所謂路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)即通過定期路況調(diào)查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面輕微破損與病害跡象，分析研究其產(chǎn)生原因，對(duì)癥采取保護(hù)性養(yǎng)護(hù)措施，防止微小病害進(jìn)ー步擴(kuò)大，降低路面性能衰減速率，使路面始終處于良好的服務(wù)狀態(tài)，推遲昂貴的大修和重建工程，以節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本。科學(xué)的道路養(yǎng)護(hù)對(duì)策應(yīng)當(dāng)是“以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為主，以修復(fù)性養(yǎng)護(hù)為輔”，據(jù)美國(guó)有關(guān)部門研究表明，在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)上每投入I美元，不但可以節(jié)省4-6美元的其它養(yǎng)護(hù)和改建費(fèi)用， 而且能提供更好的道路的服務(wù)性能。目前在公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方面，常用施工措施有如下幾種裂縫嵌縫、霧狀封層、石屑密封、微表處、薄熱拌浙青混凝土罩面、就地?zé)嵩偕夹g(shù)等。超薄浙青混凝土主要用于老路面抗滑性能的恢復(fù)，也可用于新建公路，并具有行車安全舒適、噪音水平低，節(jié)約養(yǎng)護(hù)和建設(shè)成本的優(yōu)勢(shì)。可以認(rèn)為超薄面層是“薄磨耗層”與“厚表面處治”之間的ー種交叉，其代表厚度是15 30mm，并在局部面積上可以鋪得較厚。它具有表面處治的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，而沒有表面處治需要的后續(xù)維護(hù)的缺點(diǎn)。它可以在不適宜表面處治的氣候條件下鋪筑。它在一定程度上可以調(diào)整原路面的不平整，但必須將它鋪在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠的下承層上。根據(jù)國(guó)際上近些年的發(fā)展趨勢(shì)，超薄浙青混凝土面層可定義為，采用細(xì)粒徑的粗集料斷級(jí)配浙青混合料，用攤鋪機(jī)攤鋪和用壓路機(jī)碾壓的厚度低于30_的具有良好抗滑性能的浙青混合料。十多年來，隨著超薄浙青混凝土在世界范圍內(nèi)的廣泛研究與應(yīng)用，形成了許多專有廣品，如Safepave、Brettpave、Hitex、Axoflex、Masterflex> Tuffgrip、Colrug、Thinpave and Euro-Mac0總的來說，這些產(chǎn)品都是不同類型的斷級(jí)配混合料，為適應(yīng)高等級(jí)公路的需要，増加了粗集料含量，其級(jí)配曲線與SMA類似，但其結(jié)合料與礦粉含量低。另一方面，與開級(jí)配相比，其含有更多細(xì)集料，從而有更大的力學(xué)穩(wěn)定性與抗剪能力。美國(guó)從上世紀(jì)八十年代開始修筑薄的浙青混合料面層作為路面的功能層。先后使用了多種不同的級(jí)配和混合料類型，鋪筑了大量試驗(yàn)路和實(shí)體工程。美國(guó)NCAT在此基礎(chǔ)上開展了大量薄層混合料的研究。上世紀(jì)八十年代末，亞利桑那州使用橡膠浙青混凝土鋪筑薄層罩面，橡膠浙青摻加為18 20%的膠粉，所用級(jí)配為開級(jí)配和斷級(jí)配。對(duì)于水泥路面與浙青路面罩面，開級(jí)配的厚度分別為25mm、12. 5mm,密級(jí)配為25mm 37. 5mm。這些工程在經(jīng)過9 12年的使用后，在2000年，亞利桑那交通部門與橡膠浙青協(xié)會(huì)合作對(duì)其中的14個(gè)工程進(jìn)行了觀測(cè)分析。分析認(rèn)為薄層橡膠浙青混凝土罩面表現(xiàn)出相當(dāng)好的使用性能，尤其是低的裂縫率、低的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。其中1-19公路為混凝土路面上20mm橡膠浙青開級(jí)配罩面，路面建于1988年，直到1996年才出現(xiàn)少許的反射裂縫。
在俄亥俄州廣泛使用一種叫Smoothseal的薄層混凝土,它分A型、B型兩種。A型為浙青砂，采用處方式的設(shè)計(jì)方法，其主要用于城市道路與中等交通量公路，鋪筑厚度為16 28mm ；B型則可用于高速公路、重交通道路，混合料采用馬歇爾方法設(shè)計(jì)，鋪筑厚度為19 38mm ;兩種混凝土的結(jié)合料均采用改性浙青。弗洛里達(dá)州使用的薄表面層為FC-5與FC-6兩種混凝土。前者為開級(jí)配，公稱粒徑為12. 5mm，結(jié)合料為含12%膠粉的橡膠浙青，摻加纖維,攤鋪厚度為20_ ;后者為密級(jí)配,有公稱最大粒徑9. 5mm與12. 5mm兩種級(jí)配,結(jié)合料為5%膠粉的橡 膠浙青，攤鋪厚度25 38mm。佐治亞州在低流量的交通中使用公稱粒徑為4. 75mm的薄層混合料已有30年的歷史。這些最大厚度為25mm的薄面層顯示了較好的使用性能。在馬里蘭州薄面層采65%軋制碎石，35%天然沙礫，典型的鋪裝層厚度19 25mm的SUPERPAVE4. 75mm也顯示了良好的抗車轍和抗裂性能。1991年美國(guó)開始修筑SMA，到1997年美國(guó)修筑了 144條SMA路面，其中有六條使用了公稱最大粒徑為9. 5mm的薄層混合料，五條在維斯康新州，一條在伊利諾斯州。所有這些公稱最大粒徑為9. 5mm級(jí)配的路面都顯示了良好的抗車轍性能。1992年，Novachip引入美國(guó)，在阿拉巴馬州鋪筑兩個(gè)實(shí)體工程，到2002年，其使用面積已超過23，000, 000m2。隨著薄層的應(yīng)用和發(fā)展，美國(guó)NCAT開展了大量關(guān)于小粒徑混合料的研究。針對(duì)SUPERPAVE和SMA在超薄面層中大量使用的情況，NCAT在2002年到2003年，開展了大量SUPERPAVE 4. 75mm混合料的性能研究，研究探討了不同石料(花崗巖、石灰?guī)r)不同級(jí)配[粗級(jí)配(最大密度線下)、中等級(jí)配(靠近最大密度線)、細(xì)級(jí)配(高于最大密度線)不同礦粉含量(6%、9%、12%)和不同空隙率(4%、6%)的SUPERPAVE混合料性能，研究了結(jié)合料、集料、級(jí)配和體積參數(shù)對(duì)薄層混合料路用性能的影響，提出SUPERPAVE 4. 75薄層混合料的設(shè)計(jì)規(guī)范。并研究在不同公稱最大粒徑和不同間斷點(diǎn)情況下，同一空隙率的SMA混合料的透水性能、抗車轍性能、體積參數(shù)特點(diǎn)，提出了細(xì)集料SMA (公稱最大粒徑為9. 5mm和4. 75mm)的級(jí)配推薦范圍。同時(shí)，研究結(jié)果認(rèn)為，不是所有這些集料都可用作超薄浙青混合料，應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的級(jí)配和石料類型。在低交通量的道路應(yīng)使用4%的空隙率設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)耐久性；在重交通量的道路上應(yīng)采用大于4%的設(shè)計(jì)空隙率，以提高抗車轍性能，但同時(shí)需要良好的下承層條件。英國(guó)TRL鋪筑8條薄層試驗(yàn)路，每條試驗(yàn)路采用了多種不同類型薄層，包括單層微表處、多層微表處、UTAC、VTAC以及薄SMA。試驗(yàn)路段多數(shù)屬于重交通道路。Nicholls等人對(duì)試驗(yàn)路抗滑、噪聲水平、滲透性等指標(biāo)進(jìn)行了多年的觀測(cè)，于1995年、1998年總結(jié)薄層試驗(yàn)路的研究成果，除微表處似乎不適用于重交通道路，其他表面層使用狀況良好。Novachip是廣泛應(yīng)用的超薄面層混合料之一。它采用專用設(shè)備將混合料攤鋪于高灑鋪量改性乳化浙青粘層油(0. 6 I. 2L/m2)上，可以把它看作是ー種由攤鋪機(jī)攤鋪的碎石封層。粘層油灑鋪管設(shè)置在攤鋪機(jī)的后部，在攤鋪混合料的高溫作用下，改性乳化浙青破乳，同時(shí)碾壓形成的表面迅速降溫，所以其攤鋪后10 20min即可開放交通。混合料采用斷級(jí)配，分為A、B、C三種類型，其公稱最大粒徑分別是4. 75mm、9. 5mm、12. 5mm,攤鋪厚度10 20mm。澳大利亞在1993年鋪筑10個(gè)該種薄層試驗(yàn)路，到1997年，使用面積超過3，000，000m2。2003年中國(guó)引進(jìn)德國(guó)設(shè)備在廣東鋪筑4個(gè)試驗(yàn)路工程。根據(jù)歐洲經(jīng)驗(yàn)，在重交通條件下Novachip可使用7 8年，在輕交通量情況下使用壽命在12年以上。在澳大利亞，從上個(gè)世紀(jì)七十年代末開始廣泛使用ー種厚度為20mm的浙青磨耗層。該混合料公稱粒徑為8_，級(jí)配為連續(xù)的半開級(jí)配，結(jié)合料采用改性浙青，為減少析漏量還要添加纖維。它有填充車轍、提高抗滑及抗?jié)B作用，現(xiàn)場(chǎng)空隙率在15%左右。同時(shí)使用鉆芯拉拔試驗(yàn)確定層間粘結(jié)。我國(guó)的超薄浙青混凝土路面的研究起步比較晩。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，超薄面層主要向兩個(gè)方向發(fā)展超薄磨耗層(材料方面，解決功能問題)和超薄浙青面層結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)方面，改善受カ狀態(tài))。超薄面層結(jié)構(gòu)最初是用在交通量較低和材料缺乏地區(qū)，目的是解決經(jīng)濟(jì)和交通的雙重問題；近些年隨著重載和重交通的發(fā)展，為了解決重交通中的ー些路面功能問題，超薄面層結(jié)構(gòu)也在重交通的高等級(jí)公路中進(jìn)行了嘗試。超薄面層的種類很多，有各種稀漿封層、微表處以及傳統(tǒng)的貫入式，它們?cè)诘徒煌ǖ缆飞隙加斜容^成功的經(jīng)驗(yàn)，真正的超薄層浙青混凝土在我國(guó)起步較晚，發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)際上稍有差異。國(guó)外的超薄面層浙青混凝土最初是用在低交通量道路上，采用的是細(xì)粒式的密級(jí)配混合料，到后來才逐漸發(fā)展為細(xì)粒式粗集料斷級(jí)配的混合料；我國(guó)的超薄磨耗層混合料是隨著我國(guó)的重載和重交通的嚴(yán)重而發(fā)展起來的，主要是解決重交通下的路面功能問題。早在1988年，我國(guó)就在吉林省白城地區(qū)日交通量為500 2000輛/日的輕交通 道路上鋪筑了長(zhǎng)39. 45km厚3cm超薄面層結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)路段。此次試驗(yàn)路段是針對(duì)白城地區(qū)氣候干燥，基層質(zhì)量良好且缺乏石料資源的狀況，直接在半剛性基層基礎(chǔ)上修筑的超薄浙青面層，采用的是細(xì)粒式連續(xù)型密級(jí)配混合料。由于我國(guó)重載和超載現(xiàn)象嚴(yán)重，高等級(jí)公路的表面層功能損壞比較普遍，為了恢復(fù)高等級(jí)公路的表面功能，在沙慶林院士的指導(dǎo)下，交通部公路所于2000年在濟(jì)青高速公路首次采用超薄層作為高速公路的抗滑表層，鋪筑了全長(zhǎng)2. 4km，厚度為25mm的試驗(yàn)路段。同年10月，交通部公路所在京滬高速公路河北段鋪筑超薄浙青混凝土面層試驗(yàn)段。京滬試驗(yàn)路為SAC10、SAC6、0GFC10三種級(jí)配，長(zhǎng)度2. 3km，鋪筑厚度25mm。2003年在石安高速公路的嚴(yán)重泛油的行車道上修筑了全長(zhǎng)2km的共四種SAClO結(jié)構(gòu)的鋪裝層厚為2. 5cm的超薄浙青面層?？捎糜诔∧ズ膶拥牧愆`種混合料是SMA級(jí)配，1997年在北京長(zhǎng)安街修筑了全長(zhǎng)7. 5km的SMA10，攤鋪厚度為3cm。綜上所述，由于鋪裝厚度較薄，現(xiàn)有超薄磨耗層的雖然能較好的起到抗滑抗磨耗等功能作用，但其基本不具有承載力，因此大多用于舊路罩面、各種新建道路的功能層、以及低交通量低造價(jià)道路的表面層，易受剝落和反射裂縫的影響。且由于超薄磨耗層僅作為改善道路表面功能的材料使用，其路用性能基本不被關(guān)注，從而導(dǎo)致其路用性能差，耐久性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種高性能、可用于高等級(jí)路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及輕微病害矯正養(yǎng)護(hù)的超薄磨耗層材料，經(jīng)鋪筑后，該超薄磨耗層不僅能解決預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中抗滑、抗磨耗的問題，且具有良好地路用性能、力學(xué)性能及超長(zhǎng)的耐久性，可作為結(jié)構(gòu)層使用。ー種高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，該混合料由下列重量比的組分摻和而成，橡膠浙青結(jié)合料集料=6 7 100 ;其中橡膠浙青結(jié)合料由橡膠粉基質(zhì)浙青=15 25 100組成；集料是由以下原材料按重量份數(shù)比制配而成5 10mm的玄武巖粗集料細(xì)集料:礦質(zhì)填料=70 80:15-25:5-10。
所述集料的級(jí)配如表I所述。表I預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層礦料級(jí)配級(jí)配
權(quán)利要求
1.ー種高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，該混合物由下列重量比的組分摻和而成，橡膠浙青結(jié)合料集料=6 7 100 ;其中橡膠浙青結(jié)合料由橡膠粉基質(zhì)浙青=15 25 100組成；集料是由以下原材料按重量份數(shù)比配制而成5 10mm的玄武巖粗集料細(xì)集料:礦質(zhì)填料=70 80:15-25:5-10。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述集料級(jí)配如表I所述 表I預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料集料級(jí)配
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述橡膠浙青結(jié)合料應(yīng)滿足的技術(shù)要求如表2所示。
表2橡膠浙青膠結(jié)料性能指標(biāo)
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述的礦質(zhì)填料為石灰?guī)r或巖漿巖中憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述的憎水性石料為強(qiáng)基性巖石。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述的細(xì)集料為石灰?guī)r機(jī)制砂。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，其中橡膠浙青結(jié)合料中橡膠粉基質(zhì)浙青=18 20 100。
全文摘要
本發(fā)明涉及“預(yù)防性養(yǎng)護(hù)用橡膠瀝青超薄磨耗層混合料”，屬于道路瀝青路面材料制造的技術(shù)領(lǐng)域。該混合物由下列重量比的組分摻和而成，橡膠瀝青結(jié)合料∶集料=6~7∶100；其中橡膠瀝青結(jié)合料由橡膠粉∶基質(zhì)瀝青=15~25∶100組成；集料是由以下原材料按重量份數(shù)比制配而成5~10mm的玄武巖粗集料∶細(xì)集料礦質(zhì)填料=70~80:15-25:5-10。本發(fā)明橡膠瀝青超薄磨耗層混合料不僅具有其他材料的超薄磨耗層抗滑、抗磨耗的特點(diǎn)，可用于高等級(jí)路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及輕微病害矯正養(yǎng)護(hù)的超薄磨耗層材料，還具有優(yōu)良的路用性能、力學(xué)性能及良好的耐久性，保證了其作為路面結(jié)構(gòu)層使用的可能性。
文檔編號(hào)C04B26/26GK102863182SQ20121029600
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月18日
發(fā)明者柳浩 , 楊麗英, 董雨明, 王建國(guó), 王真, 李振, 李恩光, 王寶新 申請(qǐng)人:北京市政路橋建材集團(tuán)有限公司, 北京正達(dá)坤順技術(shù)檢測(cè)有限公司