本發明具體涉及一種溫拌瀝青排水路面混合料、排水路面及制備方法和應用。
背景技術：
排水瀝青路面是采用排水瀝青混合料作為表面層，其下設置防水層，深入到排水性瀝青面層內的水在防水層上橫向流入邊緣排水設施，而不再向下滲透到下承層的路面。排水瀝青路面不僅其骨架具有較高的結構穩定性，還具有較深的構造深度和微觀紋理能提高路面抗滑性能，而且極大的空隙率能迅速排出降雨期間的路表積水和結構內部積水，因而具有減少行車水霧、水濺現象以及在汽車荷載下的動水沖刷作用，有利于行車安全，提高耐久性能，降低噪音，在環保日益受到重視的今天尤其顯示出其突出的功能。
排水瀝青混合料必須采用高粘度改性瀝青，主要由于排水瀝青混合料的空隙率不小于18％，集料間結合點少，使用普通的SBS改性瀝青，路面強度明顯不夠，在交通荷載下，路面容易被壓密變形，空隙率降低而影響排水性能，并影響平整度。而且，普通SBS改性瀝青粘度較低，集料顆粒表面的瀝青膜較薄，集料顆粒容易脫落，造成路面松散，并且不耐老化，抗水損害性差。
隨著高粘度改性瀝青的使用，也相繼帶來了一些問題。如高粘度改性瀝青的高粘溫度增加了，為了保證混合質量，需要提高施工溫度，進而導致能耗和碳排量的增加，對環境造成破壞。如何在保證高粘度改性瀝青混合料滿足排水路面的情況下，有效的降低粘度，同時降低施工溫度，減少能耗，降低對環境的污染，是目前亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明所解決的技術問題在于克服現有技術采用軟化點和60℃動力粘度更高的高粘度改性瀝青制備排水瀝青混合料時，由于粘度較高，導致拌合溫度較高的缺陷，提供了一種溫拌瀝青排水路面混合料、排水路面及制備方法和應用。本發明的制備方法簡單易操作；采用軟化點和60℃動力粘度更高的高粘度改性瀝青作為原料，制得的溫拌瀝青排水路面混合料在滿足《公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)》中對排水路面的要求的前提下，極大的降低了混合料的拌合溫度，進而降低了混合料在拌合過程中的能耗，增加了經濟效益，降低了在拌合和運輸過程中所排放的有毒氣體，減少了環境污染。
本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。
本發明的目的之一在于，提供了一種溫拌瀝青排水路面混合料，其原料包括下述組分：高粘度改性瀝青、EWMA-1型溫拌添加劑、集料和礦粉；
其中，所述高粘度改性瀝青占除溫拌劑外的其它原料之和的質量百分比為4.2-5.4％，所述集料占除溫拌劑外的其它原料之和的質量百分比為89.6-92.8％，所述礦粉占除溫拌劑外的其它原料之和的質量百分比為3-5％，所述EWMA-1型溫拌添加劑占所述高粘度改性瀝青的質量百分比為0.3-0.9％；
所述的高粘度改性瀝青在60℃動力粘度大于10萬Pa·s，軟化點大于90℃。
本發明中，所述高粘度改性瀝青符合公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTGE20-2011)對高粘瀝青的要求。所述高粘度改性瀝青較佳地購于上海城建日瀝特種瀝青有限公司的高粘度改性瀝青，其在60℃動力粘度為108000Pa·s，軟化點為94.5℃。
本領域中，應用于排水路面的高粘度改性瀝青只要是符合在60℃動力粘度要求大于2萬Pa·s，軟化點大于80℃即可。而本發明采用的高粘度改性瀝青在60℃動力粘度大于10萬Pa·s，軟化點大于90℃，由其制備得到的排水路面性能更加優異。
本發明中，所述高粘度改性瀝青的用量根據析漏試驗和肯塔堡飛散試驗確定，所述高粘度改性瀝青占除溫拌劑外的其它原料之和的質量百分比較佳地為4.5-5.1％，更佳地為4.7％。
本發明中，所述礦粉為本領域常規礦粉，一般為石灰巖礦粉。
本發明中，所述EWMA-1型溫拌添加劑為上海龍孚材料技術有限公司市售產品。
本發明中，所述EWMA-1型溫拌添加劑占所述高粘度改性瀝青的質量百分比較佳地為0.3-0.6％，更佳地為0.5％。
本發明中，所述集料的配合比符合開級配抗滑磨耗層(OGFC)路面級配標準。所述集料占除溫拌劑外的其它原料之和的質量百分比較佳地為91.5-92.8％，更佳地為92.3％。
本發明中，所述集料為本領域內常規，較佳地為碎石。所述碎石為本領域常規的碎石，較佳地為粒徑0-3mm的碎石、粒徑3-5mm的碎石、粒徑5-10mm的碎石和粒徑10-15mm的碎石中的一種或多種，更佳地為粒徑0-3mm的碎石、粒徑3-5mm的碎石、粒徑5-10mm的碎石和粒徑10-15mm的碎石的混合物，最佳地為粒徑0-3mm的碎石：粒徑3-5mm的碎石：粒徑5-10mm的碎石：粒徑10-15mm的碎石以質量比為(8-10)：(0-2)：(48-56):(32-35)組成的混合物。
本發明的目的之二在于，提供了一種所述溫拌瀝青排水路面混合料的制備方法，其包括下述步驟：在140-150℃時，將所述高粘度改性瀝青與所述EWMA-1型溫拌添加劑的混合物，與所述溫拌瀝青排水路面混合料的其它原料均勻混合，即可。
較佳的，所述的制備方法包括如下步驟：(1)在170-180℃，將所述高粘度改性瀝青與所述EWMA-1型溫拌添加劑混合均勻，得混合物；(2)在140-150℃時，將所述集料攪拌50-60秒，再加入步驟(1)所得混合物攪拌50-60秒，最后加入所述礦粉攪拌50-60秒，即得。
步驟(2)中，所述集料攪拌、所述混合物攪拌和所述礦粉攪拌的操作 均為本領域常規，較佳地在瀝青混合料拌和機內進行。
本發明的目的之三在于，提供了一種所述溫拌瀝青排水路面混合料在排水路面鋪設中的應用。
本發明的目的之四在于，提供了一種排水路面的制備方法，其包括下述步驟：將所述的溫拌瀝青排水路面混合料攤鋪、碾壓，即可。
本發明中，所述攤鋪的操作為本領域常規，較佳地使用攤鋪機全斷面攤鋪，更佳地使用一臺或兩臺攤鋪機前后錯開10-20米成梯隊方式同時攤鋪。所述攤鋪機較佳地為履帶式攤鋪機。
本發明中，所述攤鋪的厚度較佳地為4-8cm。
按照本領域常規，攤鋪時采用梯隊作業的縱縫應采用熱接縫，將已鋪部分留下100-200mm寬暫不碾壓，作為后續部分的基準面，然后做跨縫碾壓以消除縫跡。
按照本領域常規，當半幅施工或因特殊原因而產生縱向接縫時，不宜在冷卻后用切割機作縱向切縫；宜加設擋板或加設切刀切齊，也可在混合料尚未完全冷卻前用鎬刨除邊緣留下的毛茬。
本發明中，所述碾壓的設備為本領域常規，較佳地使用鋼筒式壓路機、膠輪壓路機和振動壓路機中的一種或多種。所述振動壓路機較佳地為雙鋼輪振動壓路機。所述的鋼筒式壓路機一般為小于12噸的壓路機。所述振動壓路機一般使用兩臺。
本發明中，所述碾壓的操作為本領域常規，較佳地按下述步驟進行：先初壓，再復壓，最后終壓；其中，所述初壓為采用雙鋼輪振動壓路機振動壓實，所述復壓為采用膠輪壓路機壓實，所述終壓為靜壓。
其中，所述初壓較佳地為采用雙鋼輪振動壓路機振動壓實2遍。所述初壓的壓實速度較佳地為2-3km/h。所述雙鋼輪振動壓路機為本領域常規，較佳地為11-18噸雙鋼輪振動壓路機。根據本領域常識，若第一遍前進振動碾壓時發生嚴重推移，則初壓采用靜壓，復壓和終壓均采用振壓。
其中，所述復壓較佳地為采用膠輪壓路機復壓2-4遍。所述復壓的壓實 速度較佳地為2-4km/h。所述膠輪壓路機為本領域常規，較佳地為25-35噸膠輪壓路機。
其中，所述終壓的壓實速度較佳地為3-5km/h。
其中，在不產生嚴重推移和裂縫的前提下，初壓、復壓、終壓都應緊跟攤鋪機，在盡可能高的溫度下進行。同時不得在過低溫度狀況下反復碾壓，使石料棱角磨損、壓碎，破壞集料嵌擠。
本發明的目的之五在于，提供了一種由上述制備方法制得的排水路面。
在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。
本發明所用試劑和原料均市售可得。
本發明的積極進步效果在于：
本發明的制備方法簡單易操作。
本發明采用軟化點和60℃動力粘度更高的高粘度改性瀝青作為原料，制得的溫拌瀝青排水路面混合料在滿足《公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)》中對排水路面的要求的前提下，極大的降低了混合料的拌合溫度，進而降低了混合料在拌合過程中的能耗，增加了經濟效益，降低了在拌合和運輸過程中所排放的有毒氣體，減少了環境污染。
具體實施方式
下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。
下述實施例中的高粘度改性瀝青購于上海城建日瀝特種瀝青有限公司；EWMA-1型溫拌添加劑購于上海龍孚材料技術有限公司。
實施例1-6
實施例1-6的原料組分均如表1所述。
表1
其中，高粘度改性瀝青的用量、集料、礦粉中的百分比均為相對于除溫拌劑外的其它原料之和的質量百分比；EWMA-1型溫拌添加劑的百分比為相對于高粘度改性瀝青的質量百分比。
上述集料均由碎石組成，實施例1-6的碎石為粒徑為0-3mm、5-10mm、和10-15mm的混合物。實施例1-3、6中粒徑為0-3mm的碎石、粒徑為5-10mm的碎石、粒徑為10-15mm的碎石和礦粉的質量比為9：56：32：3。實施例4中粒徑為0-3mm的碎石、粒徑為5-10mm的碎石、粒徑為10-15mm的碎石和礦粉的質量比為8：51：38：3。實施例5中粒徑為0-3mm的碎石、粒徑為5-10mm的碎石、粒徑為10-15mm的碎石和礦粉的質量比為12：48：35：5。
實施例1-6的溫拌瀝青排水路面混合料的制備方法，包括下述步驟：
(1)將高粘度改性瀝青加熱到170℃，摻入溫拌劑，混合均勻；
(2)在拌和機內，升溫至140-150℃，投入熱集料攪拌，攪拌60s，再加入摻入溫拌劑的高粘度改性瀝青，攪拌60s，最后加入礦粉攪拌60s，即得。
實施例1-6的排水路面的制備方法，其包括下述步驟：
(1)將溫拌瀝青排水路面混合料使用一臺或兩臺履帶式攤鋪機前后錯開10-20米成梯隊方式同時攤鋪，攤鋪的厚度為4-8cm；
按照本領域常規，攤鋪時采用梯隊作業的縱縫應采用熱接縫，將已鋪部分留下100-200mm寬暫不碾壓，作為后續部分的基準面，然后做跨縫碾壓以消除縫跡；
按照本領域常規，當半幅施工或因特殊原因而產生縱向接縫時，不宜在 冷卻后用切割機作縱向切縫；宜加設擋板或加設切刀切齊，也可在混合料尚未完全冷卻前用鎬刨除邊緣留下的毛茬；
(2)輾壓：先初壓，再復壓，最后終壓；
其中，初壓為采用11-18噸雙鋼輪振動壓路機振動壓實2遍，壓實速度為2-3km/h；根據本領域常識，若第一遍前進振動碾壓時發生嚴重推移，則初壓采用靜壓，復壓和終壓均采用振壓。
其中，復壓為采用25-35噸膠輪壓路機復壓2-4遍，壓實速度為2-4km/h；
其中，終壓為靜壓，壓實速度為3-5km/h；
其中，在不產生嚴重推移和裂縫的前提下，初壓、復壓、終壓都應緊跟攤鋪機，在盡可能高的溫度下進行。同時不得在過低溫度狀況下反復碾壓，使石料棱角磨損、壓碎，破壞集料嵌擠。
對比例1
對比例1的原料組分均如表1所述，集料用量如實施例1-3、6。
除拌合溫度為180℃外，對比例1的溫拌瀝青排水路面混合料和排水路面的制備方法均與實施例1-6相同。
對比例2
對比例2中采用的一般市售溫拌劑B，溫拌劑B不是EWMA-1型溫拌劑。
對比例2中溫拌劑、高粘度改性瀝青的添加量與實施例2相同。
對比例3
對比例3中采用的一般市售溫拌劑C，溫拌劑C不是EWMA-1型溫拌劑。
對比例3中溫拌劑、高粘度改性瀝青的添加量與實施例2相同。
效果實施例
對實施例1-6、對比例1-3按照本領域常規方法制成試件(馬歇爾試件、車轍板)，測定改性瀝青常規性能。下述性能的測試標準詳見《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》T0702-2011,T0703-2011。
實驗結果如表2和表3所示。表2為實施例1～6、對比例1-3溫拌劑改性后的高粘度改性瀝青與未加入溫拌劑的高粘度改性瀝青的測試結果，其中，瀝青膠漿指對應的試驗材料與礦粉的混合物料，粉膠比為1.2。表3為實施例1～6、對比例1制備的溫拌瀝青排水路面混合料的測試指標。
表2
表3
由表2可知，對比例1中溫拌劑摻量為1.2％時，其在175℃粘度并沒有下降，反而大于不摻加溫拌劑的高粘度改性瀝青，雖然對比例1制得的溫拌瀝青排水路面混合料可以實現排水路面的效果(見表3)，但是其加入的溫拌劑用量卻無法降低混合料的拌合效果。綜合瀝青性能的4個指標和瀝青膠漿數據可知，對比例3的溫拌劑所起的效果差于對比例2和效果實施例2。雖然對比例2和實施例2中的溫拌劑所起的效果相當，但出于成本因素，實施例2中EMNA-1型的溫拌劑最佳。
由表3可知，本發明實施例1-6制得的溫拌瀝青排水路面混合料可達到《公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)》中對排水路面的要求標準，在滿足上述要求的前提下，本發明的施工溫度均降低30～40℃。