專利名稱：彩色瀝青超薄磨耗層及其制備方法
技術領域：
本發明是一種彩色浙青路面超薄磨耗層及其制備方法，是一種較經濟且能明顯改 善交通條件的彩色浙青路面施工的方案，屬于公路路面施工的技術領域。
背景技術：
彩色浙青路面有明顯地美化道路環境效果、與周圍的建筑藝術更好地協調、美化 城市、誘導交通、提升道路交通安全、極大地改善了普通黑色路面的單調性等功能，所以正 在越來越多地使用在標志性城市新建道路、廣場、高等級公路的交通誘導路段等區域，從而 能體現出一個國家或一個城市的特色和風格。目前我國各地都有不同程度的修筑了彩色浙
青路面。然而，彩色浙青的生產途徑無論是傳統的減壓脫質還是利用現代工業石油化工產 品調配出與浙青性能相當的聚合物淺色膠結料，其價格都遠遠超過了目前的普通浙青或改 性浙青的價格。按目前的市場價格，普通浙青的價格為3000-3500元/噸，SBS聚合物改性 浙青的價格約為4000-5000元/噸，而彩色浙青的價格則在10000元/噸以上，彩色浙青價 格是普通改性浙青的兩倍以上，從而使整個彩色浙青路的造價大幅提高，嚴重地制約了彩 色浙青路面的推廣與發展。要降低彩色路面的造價，一是降低原材料(彩色浙青)的成本， 二是降低結構層的厚度。在原材料成本方面，由于其復雜的生產工序及小眾化的市場，使得 彩色浙青作為結合料的價格一直在高位運行；在結構層的厚度方面，目前我國使用彩色浙 青表面層罩面設計多采用的AC-13浙青混合料路面。根據目前的熱拌浙青混合料，3-4cm的 厚度是設計的下限，難以再進一步降低厚度了，因為結構層厚度太薄，無法形成一個有效的 整體，可能會產生在施工時由于溫度下降過快從而無法進行及時有效的碾壓、在通車后容 易脫落等風險。
發明內容
本發明是提供一種彩色浙青超薄磨耗層及其制備方法，該彩色浙青超薄磨耗層的 代表厚度在1. 5 2. Ocm之間，大大降低了結構厚度，同時具有在使道路保持優異的抗滑、 防水霧、低噪音、抗車轍表面路用性能，還具有制備方法(工程)造價低、施工簡單的效果。 既適合應用在新建浙青公路的表面層，也適合用于舊路面的預防養護工程的表面層加鋪。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種彩色浙青超薄磨耗層，其由以下重量份的原料制備而成5-10mm 碎石34 36 份；粒徑小于3謹石屑11 13份；礦粉或水泥0. 8 1. 2份；彩色浙青2 3份；聚合物改性乳化浙青1. 1 1. 4份。彩色浙青超薄磨耗層的制備方法，主要包括以下步驟
(1)將5-10mm碎石、粒徑小于3mm石屑加溫至175 190°C，將彩色浙青加溫至 140 160°C，然后把34 36份5-10mm碎石、11 13份粒徑小于3mm石屑、0. 8 1. 2份 礦粉或水泥輸送至浙青拌和設備的攪拌缸內，拌和7 10秒，然后再加入2 3份彩色浙青 拌和35 40秒，即可制成彩色浙青混合料，這時彩色浙青混合料的溫度為160 175°C ；(2)、通過浙青攤鋪機把彩色浙青混合料攤鋪在路面上之前，先通過浙青攤鋪機的 噴灑系統噴灑一層聚合物改性乳化浙青在路面的下承層上，緊跟著通過其螺旋分料器把彩 色浙青混合料均勻地攤鋪在路上，這時，聚合物改性乳化浙青在彩色浙青混合料熱能的作 用下形成泡沫，上升裹附在彩色浙青混合料下部，并開始快速破乳、凝固；(3)、彩色浙青混合料攤鋪后，立即采用雙鋼輪壓路機進行靜態碾壓，碾壓2 3 遍，路面成型。優選地，所述聚合物改性乳化浙青的灑布量為0.8-1. OL/m2，折算成重量比為 1. 1-1. 4份，聚合物改性乳化浙青的灑布溫度為60 85°C之間，浙青攤鋪機的行走速度為 10 36m/min，彩色浙青混合料的攤鋪厚度為1. 5 2. Ocm0本發明所述彩色浙青超薄磨耗層除了實現彩色浙青路面的功能外，還有效地降低 了結構層的厚度，從而有效地降低了工程造價。由于彩色浙青超薄磨耗層是使用開級配混 合料，所以也具有優異的抗滑、防水霧、低噪音等功能。彩色浙青超薄磨耗層與普通型AC-13彩色浙青路面各方面的參數比較見下表 彩色浙青超薄磨耗層是“超薄性”，即厚度為1. 5 2. Ocm，使其結構厚度為普通 AC-13型浙青路面的二分之一。在普通的熱拌浙青混合料中，如果結構層太薄，會引起很 多弊端，如溫度下降過快導致壓實度不足、集料離析，結構的整體性不足，從而引起與下承 層粘結不足，在通車后很容易造成粒料脫落的風險。而彩色浙青超薄磨耗層則從工藝上 杜絕了普通熱拌浙青所存在的弊端，首先，彩色浙青超薄磨耗層采用聚合物改性乳化浙青 (Novabond)作為粘層，其蒸發殘留物含量在65 %以上，并快速破乳具有良好的粘結性能； 其次，粘層的灑布在攤鋪分料螺旋軸前約50cm處與彩色浙青混合料的攤鋪同時進行，這樣 就完全避免了傳統工藝在粘層單獨當作一道工序施工后再在其上攤鋪彩色浙青混合料，有效防止了粘層受到的污染或破壞，保證層與層之間有良好的粘結；再次，聚合物改性乳化浙 青在60 85°C的溫度下噴灑，彩色浙青混合料攤鋪在聚合物改性乳化浙青噴灑后3秒鐘內 進行，聚合物改性乳化浙青在熱混合料熱能作用下，上升裹附在混合料下部的石料四周，并 開始破乳與凝固，這樣就使得彩色浙青超薄磨耗層與下承層形成一層牢固的粘層膜，消除 了結構脫落的可能。普通彩色浙青路面作為一種特殊的浙青路面，它也與普通浙青路面一樣，會出現 車轍、坑槽等病害，而彩色浙青超薄磨耗層則能很好地避免了這幾種病害。由于彩色浙青 超薄磨耗層厚度僅為1.5 2. 0cm，而碎石的最大粒徑達到了 13. 2mm，能夠有效地支撐路 面行車時所傳遞的車輪壓力，所以在如此薄的結構層內也不會引起車轍變形；彩色浙青超 薄磨耗層在施工時完好地灑布了一層聚合物改性乳化浙青粘層，凝固后浙青膜的厚度約為 0. 7mm，其作用不但是使彩色浙青超薄磨耗層與下承層之間牢固地粘結起來，還很好地起到 其作為防水層的作用，能切斷地表水在行車壓力下滲入到下一層之中，從這個層面來看，彩 色浙青超薄磨耗層很好地保護了下承層，減少了由水破壞引起的坑槽。彩色浙青超薄磨耗層由于采用開級配浙青混合料設計，設計空隙率大于10%，使 得其在抗滑、減少水霧、降低噪聲方面比普通路面優異。在抗滑性能方面，構造深度要求大 于0. 8mm，一般可以大于1. 2mm ；摩擦系數能在通車后長期得到保持甚至更好。在降噪性能 方面，較普通浙青路面有更低的噪聲表現。在舊路改造當中，鋪筑彩色浙青超薄磨耗層比普通彩色浙青更具有優勢。首先，彩 色浙青超薄磨耗層的攤鋪速度可達10 36m/min，施工完成后20 40分鐘內可恢復道路 行車。超薄磨耗層施工時間為傳統施工的二分之一，可以最大程度減少養護作業對道路交 通上的影響。其次，彩色浙青超薄磨耗層的厚度只有1. 5 2. 0cm，對路面的標高、凈空、排 水、恒載影響不大，應用方便靈活。最后，可作單獨結構層加鋪在舊水泥路面上，起到改善行 車條件作用。所以，從設計厚度、施工、路用性能、應用范圍等方面進行綜合考評，彩色浙青 超薄磨耗層具有較高的使用價值，它不但滿足了彩色路面的要求，而且施工方法簡單，維修 容易，造價亦不高。
具體實施例方式本發明所述的彩色浙青超薄磨耗層，其由以下重量份的原料制備而成5-10mm 碎石34 36 份；粒徑小于3匪的石屑11 13份；礦粉或水泥0. 8 1. 2份；彩色浙青2 3份；聚合物改性乳化浙青1. 1 1. 4份。具體技術要求和制備方法如下一、材料指標要求彩色浙青超薄磨耗層的原材料由5-10mm碎石作為粗集料、粒徑小于3mm石屑作為 細集料、礦粉或水泥作為填料、聚合物改性乳化浙青、彩色浙青組成，具體材料指標要求如 下1、集料級配要求
彩色浙青超薄磨耗層采用與施工工藝相配套的骨架密實形級配，使粗料能與聚合 物改性乳化浙青良好地粘結，同時粗骨架形保持良好的抗滑、降噪、排水的功能。結構層內 有一定的密實性，使礦料(即5-10mm碎石、粒徑小于3mm石屑、礦粉按比例摻合后的材料， 未加入聚合物改性乳化浙青及彩色浙青)，能較好地保持整體性。當5-10mm(粒徑)碎石使 用34 36份、粒徑小于3mm石屑使用11 13份、礦粉使用0. 8-1. 2份的比例摻合時，礦 料的級配應達到下表的要求彩色浙青超薄磨耗層礦料級配(自編為CK-13型)，要求見表1 :表1彩色浙青超薄磨耗層礦料級配(CK-13)要求 A、粗集料(5-10_碎石)要求所選粗集料應為典型高等級公路路面使用集料，滿足我國《公路浙青路面施工技 術規范》(JTG F40-2004)關于抗滑表層的使用質量要求標準，宜為玄武巖、輝綠巖，集料粘 附性應達到5級要求，當達不到要求時，宜摻加消石灰、水泥、或用飽和石灰水處理后使用， 必要時同時添加抗剝落劑綜合處理，粗集料須滿足下表2的各項指標。表2粗集料技術要求
注測試方法是指我國《公路工程集料試驗規程》(JTG-2005)里的相關測試方法。B、細集料(粒徑小于3mm石屑)的要求細集料必須采用機制砂(100%破碎加工而成)，應該潔凈、干燥、無風化、無雜質， 與浙青有良好的粘結能力，宜采用石灰巖加工，性能指標滿足表3要求。表3細集料技術要求 注測試方法是指我國《公路工程集料試驗規程》(JTG-2005)里的相關測試方法。C、填料填料宜采用石灰巖等憎水性石料經磨細得到的礦粉，礦粉要求干燥、潔凈，其質量 滿足表4的要求。表4填料技術要求
注測試方法是指我國《公路工程集料試驗規程》(JTG-2005)里的相關測試方法。D、彩色浙青彩色浙青可以采用沈陽久牌筑路材料有限公司、上海道柯特浙青科技有限公司等 公司生產的彩色浙青，性能須滿足彩色浙青超薄磨耗層系統整體設計要求，以實現系統的 路用性能，其性能指標具體見表5。表5彩色浙青性能指標技術要求 注表中軟化點、延度兩項為重要指標。測試方法是指我國《公路工程浙青及浙青 混合料試驗規程》(JTJ 052-2000)里的相關方法。E、聚合物改性乳化浙青聚合物改性乳化浙青為殼牌石油公司所生產型號為Novabond的聚合物改性乳化 浙青，其性能指標須滿足表6技術要求。表6聚合物改性乳化浙青性能技術指標要求 注重要指標為蒸餾固含量、破乳速度，部分指標采用美國公路行業相關試驗方 法。二、施工組織(制備方法)1、路面條件需要特別說明的是，彩色浙青超薄磨耗層主要用于改善行車條件，并不能作為結 構補強層。如在舊路面上加鋪，舊路面病害必須處置，包括其結構完整性恢復和表面坑槽、 裂縫等缺陷的修補。徹底清掃路面，并不能有積水。2、天氣條件彩色浙青超薄磨耗層施工過程現場氣溫不得低于10°C，不可雨中施工。3、設備彩色浙青超薄磨耗層所用的彩色浙青混合料可用任何型號的浙青拌和設備進行 拌制，采用專用設備德國維特根公司生產的SF-1800型浙青攤鋪機(或其衍生機)進行施 工。其包含受料斗、傳送帶、乳化浙青儲罐、乳化浙青噴灑和計量系統、寬度可調節的振動、 振搗熨平板等部分。設備能夠一次性完成聚合物改性乳化浙青噴灑、熱浙青混合料攤鋪及 熨平。在熱浙青混合料攤鋪之前，攤鋪機履帶或其它部位不能接觸噴灑在路面上的聚合物 改性乳化浙青。攤鋪機的攤鋪寬度可調，從而達到理想的路面效果。4、混合料生產將所述5-10mm碎石、粒徑小于3mm的石屑、礦粉、彩色浙青共4種原料通過浙青拌 和設備先將5-10mm碎石、粒徑小于3mm石屑加溫至175 190°C，將彩色浙青加溫至140 160°C，然后把34 36份5-10mm碎石、11 13份粒徑小于3mm的石屑、0. 8 1. 2份礦粉 輸送至浙青拌和設備的攪拌缸內，拌和7 10秒，然后再加入2 3份彩色浙青拌和35 40秒，即可制成彩色浙青混合料，這時彩色浙青混合料的溫度為160 175°C。彩色浙青混 合料的試驗方法按我國《公路浙青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)執行，彩色浙青超薄 磨耗層混合料的技術要求見下表
表7彩色浙青超薄磨耗層混合料技術要求 說明試驗過程中可以按0. 1份的彩色浙青為單位進行調整，直至達到各項技術 指標均滿足要求即可。5、攤鋪彩色浙青混合料在攤鋪施工過程中，聚合物改性乳化浙青在60_85°C的溫度下噴 灑，噴灑量必須精確計量，以保證路面攤鋪均勻。理想噴灑量約為0. 8-1. OLM20同時應針對 具體項目，由現場工程師計算噴灑量，并在現場由工程師根據具體路面情況進行調整。彩色 浙青混合料攤鋪溫度約為150 160°C，在聚合物改性乳化浙青噴灑后攤鋪，彩色熱浙青混 合料攤鋪在所有聚合物改性乳化浙青噴灑表面上，并由電加熱的振動熨平板進行熨平。彩 色浙青超薄磨耗層攤鋪必須提前確定攤鋪寬度及厚度，以便于工程量統計。彩色浙青混合料通過車輛運輸至施工現場，采用德國維特根公司(Wirtgen Gmbh) 專門為浙青路面超薄磨耗層而設計的SF-1800型浙青攤鋪機(或其衍生機型)把彩色浙 青混合料攤鋪在路面上，該型號的浙青攤鋪機與普通浙青攤鋪機的不同之處在于SF-1800 型浙青攤鋪機內設置有聚合物改性浙青儲存罐及噴灑系統(儲存罐約3m3)。SF-1800型浙 青攤鋪機在攤鋪彩色浙青混合料的作業過程中，通過噴灑系統先噴灑一層聚合改性乳化浙 青在路面下承層上，緊跟著通過其螺旋分料器把彩色浙青混合料均勻地攤鋪在路上，這時，聚合物改性乳化浙青在彩色浙青混合料熱能的作用下形成泡沫，上升裹附在彩色浙青混合 料下部的石料四周，并開始破乳、凝固；從而實現彩色浙青混合料與下承層的高效粘結。而 普通浙青攤鋪機則沒有這項功能；其中，對SF-1800型浙青攤鋪機的參數設定為聚合物改 性乳化浙青的灑布數量為0. 8 1. OL/m2，折算成重量比在所述彩色浙青超薄磨耗層中為 1. 1 1. 4份，聚合物改性浙青的灑布溫度為60 85°C之間，SF-1800型浙青攤鋪機的行 走速度為10 36m/min，彩色浙青混合料的攤鋪厚度為1. 5 2. Ocm(由具體路況和設計圖 紙決定)。6、碾壓彩色浙青超薄磨耗層碾壓必須在路面溫度降至120°C之前進行。用9 12噸的 雙鋼輪壓路機靜態碾壓兩遍。壓路機不能靜止停留在剛剛攤鋪好熱浙青混合料表面上。必 須在攤鋪后立刻進行壓實。壓路機必須維護良好，具備可靠操作穩定性，裝備有皂液水添加 系統和刮板，從而防止新攤鋪彩色熱浙青混合料粘在碾壓輪上。碾壓通常以靜態方式進行。 工程師確定碾壓操作寬度，新的路面在碾壓完成、路面溫度冷卻到50°C之前不能開放交通。7、質量控制采用表8數據來進行質量控制和保持穩定性。表8允許誤差范圍 *注該控制指標為最低標準，實際控制指標可根據道路等級、業主要求和施工條 件適當提高。同時，需要隨時對新鋪路面外觀進行目測，表面必須平整密實，不得有輪跡、裂 縫、推擠、油斑、油包、離析等現象。接縫必須緊密平順，無跳車。此外，浙青混合料的拌和、 攤鋪、碾壓、開放交通溫度均符合要求。三、工程驗收根據彩色浙青超薄磨耗層特殊的路面使用性能，結合我國熱拌浙青混凝土路面的 國家驗收標準，建議驗收標準如下1、基本要求1. 1、彩色浙青混合料的礦料質量及礦料級配應符合設計要求或相關施工技術指 南的規定。1.2、嚴格控制各種礦料和彩色浙青用量及各種材料和彩色浙青混合料的加熱溫 度，彩色浙青材料及混合料的各項指標應符合設計和相關施工技術指南的要求。彩色浙青 混合料的生產，每日應做彩色浙青含量及級配試驗、旋轉壓實試驗。礦料級配、浙青含量、體 積性質等結果的合格率應不小于96%。1.3、拌和后的彩色浙青混合料應均勻一致，無花白，無粗細料分離和結團成塊現象。1. 4、原路面表面干燥、清潔、無浮土，其平整度和路拱度應符合要求。1.5、攤鋪時應嚴格控制攤鋪厚度和平整度，避免離析，注意控制攤鋪和碾壓溫度。2、外觀鑒定2. 1、表面應平整密實，不應有泛油、松散、裂縫和明顯離析等現象，對于高速公路 和一級公路，有上述缺陷的面積(凡屬單條的裂縫，則按其實際長度乘以0. 2m寬度，折算成 面積)之和不得超過受檢面積的0.03%，其他公路不得超過0.05%。半剛性基層的反射裂 縫可不計作施工缺陷，但應及時進行灌縫處理。2. 2、縱向接縫應嚴格控制搭接工藝，應緊密、平順。2. 3、面層與路緣石及其他構筑物應密貼接順。3、實測項目實測項目見表9。表9彩色浙青超薄磨耗層實測項目 注超薄磨耗層混合料(包括彩色浙青超薄耗層)僅需使用雙鋼輪壓路機碾壓，由 于振動碾壓或輪胎壓路機碾壓會造成聚合物改性乳化浙青冒出表面，不宜使用振動碾壓或 輪胎壓路機碾壓，故對壓實度不作要求，同時經過大面積超薄磨耗層的使用，以碾壓遍數作 為壓力度控制指標即可，不影響路面的耐久性。
權利要求
一種彩色瀝青超薄磨耗層的制備方法，其特征是，主要包括以下步驟(1)將5 10mm碎石、粒徑小于3mm的石屑加溫至175～190℃，將彩色瀝青加溫至140～160℃，然后把34～36份5 10mm碎石、11～13份粒徑小于3mm石屑、0.8 1.2份礦粉或水泥輸送至瀝青拌和設備的攪拌缸內，拌和7～10秒，然后再加入2～3份彩色瀝青拌和35～40秒，即可制成彩色瀝青混合料，所述彩色瀝青混合料的溫度為160～175℃；(2)通過瀝青攤鋪機把彩色瀝青混合料攤鋪在路面上之前，先通過瀝青攤鋪機的噴灑系統噴灑一層聚合物改性乳化瀝青在路面的下承層上，緊跟著通過其螺旋分料器把所述彩色瀝青混合料均勻地攤鋪在路上，這時，所述聚合物改性乳化瀝青在彩色瀝青混合料熱能的作用下形成泡沫，上升裹附在彩色瀝青混合料下部，并開始快速破乳、凝固，所述聚合物改性乳化瀝青在所述彩色瀝青超薄磨耗層中占有的重量份為1.1～1.4份；(3)彩色瀝青混合料攤鋪后，立即采用雙鋼輪壓路機進行靜態碾壓，碾壓2～3遍，路面成型。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述聚合物改性乳化浙青的灑布溫度 為60 85°C之間。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述浙青攤鋪機的行走速度為10 36m/min。
4.根據權利要求1-3任一所述的制備方法，其特征是，所述彩色浙青混合料的攤鋪厚 度為1. 5 2. 0cm。
5.一種彩色浙青超薄磨耗層，其特征是，它由以下重量份的原料制備而成5-10mm碎石34 36份；粒徑小于3_的石屑11 13份；礦粉或水泥0. 8 1. 2份；彩色浙青2 3份；聚合物改性乳化浙青1. 1 1. 4份。
6.根據權利要求5所述的彩色浙青超薄磨耗層，其特征是，所述彩色浙青的軟化點大 于50°C，5°C時測的延度大于20cm。
7.根據權利要求5所述的彩色浙青超薄磨耗層，其特征是，所述聚合物改性乳化浙青 的蒸餾固含量不小于65% ；10°C的彈性恢復不小于60%。
8.根據權利要求5-7任一所述的彩色浙青超薄磨耗層，其特征是，它是由權利要求1-4 任一所述的方法制備得到的。
全文摘要
本發明公開了一種彩色瀝青超薄磨耗層及其制備方法，所述制備方法主要包括以下步驟生產混合料34～36份5-10mm碎石、11～13份粒徑小于3mm石屑、0.8-1.2份礦粉或水泥拌和，然后再加入2～3份彩色瀝青拌和，即可制成彩色瀝青混合料；攤鋪先通過瀝青攤鋪機的噴灑系統噴灑一層聚合改性乳化瀝青在路面的下承層上，緊跟著通過其螺旋分料器把所述彩色瀝青混合料均勻地攤鋪在路上；再采用雙鋼掄壓路機進行靜態碾壓，路面成型。由所述方法得到的彩色瀝青超薄磨耗層具有較高的使用價值，它不但滿足了彩色路面的要求，而且施工方法簡單，維修容易，造價亦不高。
文檔編號E01C7/35GK101929119SQ20101026416
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月25日 優先權日2010年8月25日
發明者劉先淼, 劉學, 劉宜聰, 李向陽 申請人:廣州新粵交通技術有限公司