專利名稱：一種高性能橡膠瀝青復合封層及其施工方法
技術領域：
本發明涉及ー種高性能橡膠浙青復合封層，屬于工程與材料領域。
背景技術：
路面養護技術發展到今天，已經開發出一系列浙青路面預防性養護處置エ藝和措施，如霧封層、封縫、稀衆封層、石屑封層、微表處、砂封層、開普封層、三明治封層、超薄磨耗層、薄層HMA加鋪層(く 25mm)、浙青路面再生技術等等，其中，稀漿封層和微表處等在我國高速公路養護中應用最為廣泛，并且已形成國家規范，而ー些在發達國家應用廣泛的養護新技術在我國雖有應用，但基本上尚處于試驗階段，并未大規模應用于路面養護，況且這些技術仍存在一定的缺陷霧封層(Fog Seals):將一定配比的乳化浙青噴灑到路面上。該技術主要用于封 閉道路表面微裂縫，恢復已經老化的路面，防止路面松散，以及改善路肩輪廓線。但該封層會顯著降低路面抗滑性能，不能應用于抗滑性能較差的路面。石屑封層(Chip seal):將浙青結合料撒布到路面之后立即覆蓋集料的技木。該技術施工方便，具有良好的耐久性，井能改善路表抗滑能力，但是抗噪聲能力差。開普封層(Cape seal):開普封層改善了石屑封層耐久性、抗滑性、噪聲等方面的缺點，可以獲得更大的厚度，替代薄層罩面而具有更好的費用ー效益，但開普封層無法有效防止原有路面裂縫的擴展。微表處(Micro-surfacing):具有修復輕微車轍、降低噪聲、減輕水損壞等功能，但試驗方法和評價指標體系尚不完善，其中比較重要的指標如裹覆率和完整率等在我國試驗規程中沒有說明，也缺少相關的儀器，同時該技術無法防止原有路面裂縫的擴展。超薄磨耗層罩面技術0GFC薄層罩面、Novachip超薄磨耗層等,可有效改善路面行使狀況，増加路面的抗滑性能和表面排水性能，處理輕微車轍。這種技術在我國尚處于使用的初步階段，廣東、河北、河南、東北修建了ー些試驗路，但均要借鑒國外的研究和使用經驗，尚沒有形成我們自己的完整的設計方法和相應的技術指標要求，同時該路面處置方式工程造價較高。以上種種情況表明，有關路面預防性養護措施的性能和效益的全面的現場數據的缺乏使得開發針對最優方法的指導非常困難。而且，只是收集有關預防性養護措施的“成功案例”是不夠的。這ー方面是由于經濟因素的制約，更重要的是對新技術性能、效益的評價缺乏量化的研究手段和方法，以致于經常要“借鑒”國外的技術和方法，嚴重阻礙了我國預防性養護技術的發展。對于國內道路設計施工中普遍采用的半剛性基層路面結構，現有的路面養護技術無法徹底解決路面面層開裂帶來的基層破壞問題，而解決該問題的核心在于尋求ー種能夠提供良好的路面防水性能而同時又具備良好的抗滑性能的路面養護新技木。
發明內容
本發明的目的是為克服現有路面預防性養護技術存在的缺陷與不足，提供ー種結構簡單、價格低廉、施工方便、可靠性好的高性能橡膠浙青復合封層及其施工方法。本發明的目的可以通過采用以下技術方案予以實現ー種高性能橡膠浙青復合封層，包括鋪設在混凝土路面的橡膠浙青粘結層和位于粘結層上部的微表處，在橡膠浙青粘結層與微表處之間嵌入單層單粒徑碎石。優選地，所述微表處級配類型為MS-3型。優選地，所述碎石的粒徑范圍為以下兩種中任意ー種9. 5 13. 2mm，13. 2 16. Omm0優選地，所述碎石頂部距離微表處表面的距離為2 5mm。優選地，所述碎石為玄武巖或輝綠巖。
優選地，所述橡膠浙青為50#或70#道路石油浙青改性。橡膠浙青的制備采用濕法エ藝，具體エ藝為加熱橡膠浙青至180°C，外摻質量分數20%橡膠粉，160°C攪拌0. 5h，高速剪切2h，125°C融脹發育15h，高速剪切0. 5h。采用40目橡膠粉，橡膠粉密度應為
I.15±0. 05g/cm3,應無鐵絲或其它雜質，纖維比例應不超過0. 5 %，要求含有橡膠粉重量4%的碳酸鈣，以防止膠粉顆粒相互粘結。ー種高性能橡膠浙青復合封層的施工方法，包括如下步驟(I)橡膠浙青的制備方法加熱橡膠浙青至180°C，外摻質量分數20%的橡膠粉，160°C攪拌0. 5h，高速剪切2小時，125°C融脹發育15h，高速剪切0. 5h后120°C儲存12小時備用;(2)清理路面，橡膠浙青加熱至160°C，采用浙青撒布設備將橡膠浙青均勻噴灑于路面上；(3)在橡膠浙青噴灑施工完I分鐘內均勻撒布碎石，并采用膠輪壓路機碾壓3適，后清理浮動碎石；(4)進行微表處施工，封層施工完成養護3. 5小時即可。橡膠浙青用量根據養護路面特性的不同進行選擇，對于老化嚴重的浙青混凝土路面或水泥混凝土路面，橡膠浙青用量為2. Okg/m2 2. 2kg/m2 ;對于輕微老化的浙青混凝土路面，橡膠浙青用量為I. 8kg/m2 2. Okg/m2。具體浙青用量根據《微表處和稀漿封層技術指南》中的相關規定確定。采用橡膠浙青作為粘結層，并與單層單粒徑碎石共同構成應力吸收結構。橡膠浙青的制作采用濕法エ藝，通過高溫高速剪切制作，并需經過設定時間的養護發育，以得到粘結カ好、延度適中、弾性恢復能力強的橡膠改性浙青。碎石用量要求滿布待養護路面，具體用量根據現場試驗確定，亦可按現有經驗預估，一般用量為9kg/m2 12kg/m2。上述高性能橡膠浙青復合封層用于路面矯正性養護以及預防性養護工作中，封層鋪設在經簡單處置的舊浙青混凝土路面面層或經簡單處置的水泥混凝土路面上。本發明與現有技術相比具有如下優點(I)本封層結構可作為高速公路路面預防性養護手段，エ藝簡單，造價低廉，節能環保，具有良好的路面防水性能。由于改性橡膠浙青具有良好的粘性與延展特性，噴灑在路表面的橡膠浙青較之乳化浙青或者普通熱浙青具有更加良好的封閉路面裂縫功能。這保證了路面在炎熱的夏季或者寒冷的冬季中能夠保持良好的抗滲性能，從而保持半剛性基層的干燥，防止水損害的發生。同時，改性橡膠浙青與單粒徑碎石構成應カ吸收結構，又防止了裂縫的進一歩擴展。(2)高性能橡膠浙青復合封層具有良好的抗滑性能。單粒徑碎石封層與覆蓋在其上的微表處材料構成了抗滑性能的“接力”效果(圖2)。橡膠浙青粘結層與單層單粒徑碎石可有效延緩與抑制裂縫的發展，恢復路面功能并延長路面使用壽命。(3)高性能橡膠浙青復合封層具有修復路面微小病害、恢復路面抗滑性能、防水和抑制反射裂縫的保護效果，以及施工速度快、養護可靠度高、經濟性良好的特點。(4)通過“主驅動輪式路面表面功能加速加載評價系統”(專利公開號CN201402236)對高性能橡膠浙青復合封層的室內模擬試驗，試驗結果表明路面抗滑性能在輪胎作用30000次左右時上升，而后緩慢下降。這是由于表層微表處材料逐漸被磨耗后，單粒徑碎石逐漸露出改善路面抗滑性能，從而延長封層的服務壽命。該封層較之其他養護技術更加適用于國內半剛性基層路面結構的養護維修。
圖I是本發明的高性能橡膠浙青復合封層的結構示意圖。圖2高性能橡膠浙青復合封層抗滑性能變化曲線。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進ー步具體詳細描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例Iー種高性能橡膠浙青復合封層的施工方法，包括如下步驟(I)橡膠浙青的制備方法加熱50#道路石油浙青至180°C，外摻20%的40目橡膠粉，160°C攪拌0. 5h，高速剪切2小吋，125°C融脹發育15h，高速剪切0. 5h后120°C儲存12小時備用；(2)清理路面，橡膠浙青加熱至160°C，施工時采用浙青撒布設備將橡膠浙青均勻噴灑于路面上；(3)在橡膠浙青噴灑施工完I分鐘內均勻撒布碎石，并采用膠輪壓路機碾壓3適，后清理浮動碎石；(4)進行微表處施工，封層施工完成需養護3. 5小時后方能開放交通。如圖I所述，上述得到的高性能橡膠浙青復合封層，包括鋪設在混凝土路面4的橡膠浙青粘結層3和位于粘結層上部的微表處1，在橡膠浙青粘結層3與微表處I之間嵌入9. 5mm單層單粒徑碎石2(用量9. 5kg/m2),碎石為輝綠巖,橡膠浙青用量I. 9kg/m2, MS-3型微表處。所述碎石頂部距離微表處表面的距離為3mm。如圖2所示，采用“主驅動輪式路面表面功能加速加載評價系統”對高性能橡 膠浙青復合封層進行室內試驗的抗滑性能檢測結果。試驗結果表明路面抗滑性能在輪胎作用30000次左右時上升，而后緩慢下降。這是由于表層微表處材料逐漸被磨耗后，單粒徑碎石逐漸露出改善路面抗滑性能，從而延長封層的服務壽命。
權利要求
1.ー種高性能橡膠浙青復合封層，其特征在于，包括鋪設在混凝土路面的橡膠浙青粘結層和位于粘結層上部的微表處，在橡膠浙青粘結層與微表處之間嵌入單層單粒徑碎石。
2.根據權利要求I所述的復合封層，其特征在于，所述微表處級配類型為MS-3型。
3.根據權利要求I或2所述的復合封層，其特征在于，所述碎石的粒徑范圍為以下兩種中任意一種9· 5 13. 2mm, 13. 2 16. Omm。
4.根據權利要求3所述的復合封層，其特征在于，所述碎石頂部距離微表處表面的距離為2 5mm。
5.根據權利要求4所述的復合封層，其特征在于，所述碎石為玄武巖或輝綠巖。
6.根據權利要求5所述的復合封層，其特征在于，所述橡膠浙青為50#或70#道路石油浙青改性。
7.根據權利要求6所述的復合封層，其特征在于，所述橡膠浙青的制備方法為加熱橡膠浙青至180°C，外摻質量分數20%橡膠粉，160°C攪拌O. 5h，高速剪切2h，125°C融脹發育15h，高速剪切O. 5h。
8.根據權利要求7所述的復合封層，其特征在于，所述橡膠粉選用40目，其密度為I.15±0. 05g/cm3，纖維比例不超過質量分數O. 5 %，并含有橡膠粉重量4%的碳酸鈣。
9.權利要求I 8任意一項所述高性能橡膠浙青復合封層的施工方法,其特征在于,包括如下步驟 (1)橡膠浙青的制備方法加熱橡膠浙青至180°C，外摻質量分數20%的橡膠粉，160°C攪拌O. 5h，高速剪切2小吋，125°C融脹發育15h，高速剪切O. 5h后120°C儲存12小時備用； (2)清理路面，橡膠浙青加熱至160°C，采用浙青撒布設備將橡膠浙青均勻噴灑于路面上； (3)在橡膠浙青噴灑施工完I分鐘內均勻撒布碎石，并采用膠輪壓路機碾壓3適，后清理浮動碎石； (4)進行微表處施工，封層施工完成養護3.5小時即可。
全文摘要
本發明公開了一種高性能橡膠瀝青復合封層及其施工方法，包括鋪設在混凝土路面的橡膠瀝青粘結層和位于粘結層上部的微表處，在橡膠瀝青粘結層與微表處之間嵌入單層單粒徑碎石。本封層結構可作為高速公路路面預防性養護手段，工藝簡單，節能環保；單粒徑碎石與微表處構成路面摩擦力“接力”組合結構，橡膠瀝青粘結層與單層單粒徑碎石可有效延緩與抑制裂縫的發展，恢復路面功能并延長路面使用壽命，較之其他養護技術本發明更加適用于國內半剛性基層路面結構的養護維修。
文檔編號E01C7/26GK102704366SQ20121002272
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者王端宜, 蔡旭 申請人:華南理工大學