專利名稱：預防性養護用橡膠瀝青超薄磨耗層混合料的制作方法
技術領域：
本發明是ー種用于浙青路面預防性養護的材料，尤其是應用高等級浙青或水泥路面的預防性養護和輕微病害的矯正性養護，可作為路面結構層使用，屬于道路浙青路面材料制造的技術領域。
背景技術：
所謂路面預防性養護即通過定期路況調查，及時發現路面輕微破損與病害跡象，分析研究其產生原因，對癥采取保護性養護措施，防止微小病害進ー步擴大，降低路面性能衰減速率，使路面始終處于良好的服務狀態，推遲昂貴的大修和重建工程，以節約養護成本。科學的道路養護對策應當是“以預防性養護為主，以修復性養護為輔”，據美國有關部門研究表明，在預防性養護上每投入I美元，不但可以節省4-6美元的其它養護和改建費用， 而且能提供更好的道路的服務性能。目前在公路預防性養護方面，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、就地熱再生技術等。超薄浙青混凝土主要用于老路面抗滑性能的恢復，也可用于新建公路，并具有行車安全舒適、噪音水平低，節約養護和建設成本的優勢。可以認為超薄面層是“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優點，而沒有表面處治需要的后續維護的缺點。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整原路面的不平整，但必須將它鋪在結構強度足夠的下承層上。根據國際上近些年的發展趨勢，超薄浙青混凝土面層可定義為，采用細粒徑的粗集料斷級配浙青混合料，用攤鋪機攤鋪和用壓路機碾壓的厚度低于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的廣泛研究與應用，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，這些產品都是不同類型的斷級配混合料，為適應高等級公路的需要，増加了粗集料含量，其級配曲線與SMA類似，但其結合料與礦粉含量低。另一方面，與開級配相比，其含有更多細集料，從而有更大的力學穩定性與抗剪能力。美國從上世紀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配和混合料類型，鋪筑了大量試驗路和實體工程。美國NCAT在此基礎上開展了大量薄層混合料的研究。上世紀八十年代末，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，所用級配為開級配和斷級配。對于水泥路面與浙青路面罩面，開級配的厚度分別為25mm、12. 5mm,密級配為25mm 37. 5mm。這些工程在經過9 12年的使用后，在2000年，亞利桑那交通部門與橡膠浙青協會合作對其中的14個工程進行了觀測分析。分析認為薄層橡膠浙青混凝土罩面表現出相當好的使用性能，尤其是低的裂縫率、低的養護費用。其中1-19公路為混凝土路面上20mm橡膠浙青開級配罩面，路面建于1988年，直到1996年才出現少許的反射裂縫。
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，采用處方式的設計方法，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計，鋪筑厚度為19 38mm ;兩種混凝土的結合料均采用改性浙青。弗洛里達州使用的薄表面層為FC-5與FC-6兩種混凝土。前者為開級配，公稱粒徑為12. 5mm，結合料為含12%膠粉的橡膠浙青，摻加纖維,攤鋪厚度為20_ ;后者為密級配,有公稱最大粒徑9. 5mm與12. 5mm兩種級配,結合料為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年美國開始修筑SMA，到1997年美國修筑了 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級配的路面都顯示了良好的抗車轍性能。1992年，Novachip引入美國，在阿拉巴馬州鋪筑兩個實體工程，到2002年，其使用面積已超過23，000, 000m2。隨著薄層的應用和發展，美國NCAT開展了大量關于小粒徑混合料的研究。針對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、石灰巖)不同級配[粗級配(最大密度線下)、中等級配(靠近最大密度線)、細級配(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，研究了結合料、集料、級配和體積參數對薄層混合料路用性能的影響，提出SUPERPAVE 4. 75薄層混合料的設計規范。并研究在不同公稱最大粒徑和不同間斷點情況下，同一空隙率的SMA混合料的透水性能、抗車轍性能、體積參數特點，提出了細集料SMA (公稱最大粒徑為9. 5mm和4. 75mm)的級配推薦范圍。同時，研究結果認為，不是所有這些集料都可用作超薄浙青混合料，應根據需要選擇合適的級配和石料類型。在低交通量的道路應使用4%的空隙率設計，以增強耐久性；在重交通量的道路上應采用大于4%的設計空隙率，以提高抗車轍性能，但同時需要良好的下承層條件。英國TRL鋪筑8條薄層試驗路，每條試驗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。試驗路段多數屬于重交通道路。Nicholls等人對試驗路抗滑、噪聲水平、滲透性等指標進行了多年的觀測，于1995年、1998年總結薄層試驗路的研究成果，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是廣泛應用的超薄面層混合料之一。它采用專用設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攤鋪的碎石封層。粘層油灑鋪管設置在攤鋪機的后部，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個該種薄層試驗路，到1997年，使用面積超過3，000，000m2。2003年中國引進德國設備在廣東鋪筑4個試驗路工程。根據歐洲經驗，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，從上個世紀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_，級配為連續的半開級配，結合料采用改性浙青，為減少析漏量還要添加纖維。它有填充車轍、提高抗滑及抗滲作用，現場空隙率在15%左右。同時使用鉆芯拉拔試驗確定層間粘結。我國的超薄浙青混凝土路面的研究起步比較晩。隨著我國經濟的發展，超薄面層主要向兩個方向發展超薄磨耗層(材料方面，解決功能問題)和超薄浙青面層結構(結構方面，改善受カ狀態)。超薄面層結構最初是用在交通量較低和材料缺乏地區，目的是解決經濟和交通的雙重問題；近些年隨著重載和重交通的發展，為了解決重交通中的ー些路面功能問題，超薄面層結構也在重交通的高等級公路中進行了嘗試。超薄面層的種類很多，有各種稀漿封層、微表處以及傳統的貫入式，它們在低交通道路上都有比較成功的經驗，真正的超薄層浙青混凝土在我國起步較晚，發展趨勢和國際上稍有差異。國外的超薄面層浙青混凝土最初是用在低交通量道路上，采用的是細粒式的密級配混合料，到后來才逐漸發展為細粒式粗集料斷級配的混合料；我國的超薄磨耗層混合料是隨著我國的重載和重交通的嚴重而發展起來的，主要是解決重交通下的路面功能問題。早在1988年，我國就在吉林省白城地區日交通量為500 2000輛/日的輕交通 道路上鋪筑了長39. 45km厚3cm超薄面層結構的試驗路段。此次試驗路段是針對白城地區氣候干燥，基層質量良好且缺乏石料資源的狀況，直接在半剛性基層基礎上修筑的超薄浙青面層，采用的是細粒式連續型密級配混合料。由于我國重載和超載現象嚴重，高等級公路的表面層功能損壞比較普遍，為了恢復高等級公路的表面功能，在沙慶林院士的指導下，交通部公路所于2000年在濟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2. 4km，厚度為25mm的試驗路段。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段。京滬試驗路為SAC10、SAC6、0GFC10三種級配，長度2. 3km，鋪筑厚度25mm。2003年在石安高速公路的嚴重泛油的行車道上修筑了全長2km的共四種SAClO結構的鋪裝層厚為2. 5cm的超薄浙青面層。可用于超薄磨耗層的另ー種混合料是SMA級配，1997年在北京長安街修筑了全長7. 5km的SMA10，攤鋪厚度為3cm。綜上所述，由于鋪裝厚度較薄，現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注，從而導致其路用性能差，耐久性差。

發明內容
本發明的目的是提供ー種高性能、可用于高等級路面的預防性養護及輕微病害矯正養護的超薄磨耗層材料，經鋪筑后，該超薄磨耗層不僅能解決預防性養護中抗滑、抗磨耗的問題，且具有良好地路用性能、力學性能及超長的耐久性，可作為結構層使用。ー種高性能預防性養護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，橡膠浙青結合料集料=6 7 100 ;其中橡膠浙青結合料由橡膠粉基質浙青=15 25 100組成；集料是由以下原材料按重量份數比制配而成5 10mm的玄武巖粗集料細集料:礦質填料=70 80:15-25:5-10。
所述集料的級配如表I所述。表I預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層礦料級配級配
權利要求
1.ー種高性能預防性養護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，橡膠浙青結合料集料=6 7 100 ;其中橡膠浙青結合料由橡膠粉基質浙青=15 25 100組成；集料是由以下原材料按重量份數比配制而成5 10mm的玄武巖粗集料細集料:礦質填料=70 80:15-25:5-10。
2.根據權利要求I所述的高性能預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述集料級配如表I所述 表I預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層混合料集料級配
3.根據權利要求I或2所述的高性能預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述橡膠浙青結合料應滿足的技術要求如表2所示。
表2橡膠浙青膠結料性能指標
4.根據權利要求I所述的高性能預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述的礦質填料為石灰巖或巖漿巖中憎水性石料經磨細得到的礦粉。
5.根據權利要求4所述的高性能預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述的憎水性石料為強基性巖石。
6.根據權利要求I所述的高性能預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，所述的細集料為石灰巖機制砂。
7.根據權利要求I所述的高性能預防性養護用橡膠浙青超薄磨耗層混合料，其中橡膠浙青結合料中橡膠粉基質浙青=18 20 100。
全文摘要
本發明涉及“預防性養護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領域。該混合物由下列重量比的組分摻和而成，橡膠瀝青結合料∶集料=6~7∶100；其中橡膠瀝青結合料由橡膠粉∶基質瀝青=15~25∶100組成；集料是由以下原材料按重量份數比制配而成5~10mm的玄武巖粗集料∶細集料礦質填料=70~80:15-25:5-10。本發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，可用于高等級路面的預防性養護及輕微病害矯正養護的超薄磨耗層材料，還具有優良的路用性能、力學性能及良好的耐久性，保證了其作為路面結構層使用的可能性。
文檔編號C04B26/26GK102863182SQ20121029600
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月18日 優先權日2012年8月18日
發明者柳浩 , 楊麗英, 董雨明, 王建國, 王真, 李振, 李恩光, 王寶新 申請人:北京市政路橋建材集團有限公司, 北京正達坤順技術檢測有限公司