CN101092808A - 高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层 - Google Patents
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Abstract
一种高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，铺设于水泥混凝土路面与沥青混合料磨耗面层之间，该结构层是由相互嵌挤的矿质粗骨料为骨架，以高粘度沥青结合料和矿粉填充料、木质素纤维稳定剂及矿质细集料组成的沥青玛蹄脂填充于骨架间而形成的嵌挤型半开结构，既有功能性，又有结构性；其质量百分比组成为：高粘度沥青结合料5～6.50；矿粉填充料4～6.00；木质素纤维稳定剂0.20～0.40；间断半开级配矿质混合料余量。本发明可有效地延缓和减少反射裂缝的出现；施工工艺简单；可减少沥青耐磨耗面层加罩厚度，满足路面标高控制的要求；可降低工程成本和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程，具体涉及修复旧水泥混凝土路面时铺设在水泥混凝土路面与沥青混合料面层之间的应力吸收结构层。
背景技术
水泥混凝土路面经过一段时间的使用，会出现不同程度的损坏。在水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层(俗称“白加黑”)，可提高水泥路面的使用功能、改善路面的平整度、延长水泥路面的使用寿命。但水泥混凝土板块水平方向的收缩或位移造成的拉伸作用，或面层底部的弯拉应力，或在重交通荷载作用下接缝或裂缝处的竖向剪切应力，均会在沥青混凝土面层产生反射裂缝，影响沥青混凝土面层的寿命，在低温情况下的破坏尤为显著。
为有效防止、延缓和减少反射裂缝的出现，常采用较厚(如取10～15cm)的加铺层进行修复，但这会给路面高度的控制造成困难，且提高了修复成本。近年出现在水泥混凝土板与沥青混合料面层之间设置反射裂缝应力吸收层的处理方法。如美国某公司生产的反射裂缝应力吸收层“Strata”。但该产品只有吸收功能，没有结构功能，在北京、上海等城市的“白加黑”工程中使用后，证实其应力吸收作用有限，并需另外加铺结构层，这样无疑增加了整个结构的厚度和成本。另外，“Strata”应力吸收层如在使用中受到结构性破坏，会从根本上丧失应力吸收功能。
发明内容
本发明的目的是提出一种应用于水泥混凝土路面修复工程时的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，以克服现有技术的缺点。
本发明的一种高粘度沥青间断半开级配混合料(简称GSOG沥青混合料)应力吸收结构层，铺设于水泥混凝土路面与沥青混合料耐磨耗面层之间。
该结构层是由相互嵌挤的矿质粗骨料为骨架，以高粘度沥青结合料和矿粉填充料、木质素纤维稳定剂及矿质细集料组成的沥青玛蹄脂填充于骨架间而形成的嵌挤型半开结构，既有功能性，又有结构性；
其质量百分比组成为：
高粘度沥青结合料 5～6.50；
矿粉填充料 4～6.00；
木质素纤维稳定剂 0.20～0.40；
间断半开级配矿质混合料 余量。
该应力吸收结构层的摊铺厚度为 4～8cm。
其中：
所述矿粉填充料采用磨细石灰石粉。
所述高粘度沥青结合料是在基质沥青中加入质量比为8-11％的由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、石油树脂与硅藻土组成的高粘度沥青改性剂(RST)制得的。该高粘度沥青改性剂(RST)由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、石油树脂与硅藻土组成。有关高粘度沥青改性剂技术已由中国专利ZL2005100232279《一种高粘度沥青改性剂及其制备方法)》公开。SBS三嵌段共聚物在高温性、低温性、弹性恢复、感温性等各方面，都有为PE和EVA无法企及的突出优点。采用RST高粘度沥青改性剂改性后的高粘度沥青结合料，与一般改性沥青结合料相比，可提高与矿料的结合能力，提高结构稳定性；可提高结构层的韧性，抵抗常温疲劳；可改善结构层的弹性和提高低温延展能力。
所述间断半开级配(Gap-Semi-Open-Graded，简称GSOG)矿质混合料是指在矿料级配组成中间断某些粒径范围的矿料；该混合料与沥青拌和压实后，形成的空隙率在8-14％之间。
混合料采用间断半开级配具有以下优点：(1)嵌挤结构可使混合料具有较高的结构稳定性；(2)粗骨料间隙结构对由沥青与较细的石料，矿粉等组成的粘性胶体-沥青玛蹄脂有较大的容纳空间；(3)有利于提高混合料的变形能力，因此有利于应力的吸收；(4)便于调整细集料用量，提高高粘度改性沥青结合料的用量，增加沥青膜厚度。
本发明的高粘度沥青间断半开级配混合料，将GSOG混合料与经RST改性的高粘度沥青结合料进行优势组合，由混合料粗颗粒骨架结构承受荷载，由填充的高粘度沥青玛蹄脂包裹骨架颗粒，使混合料能抵抗因混凝土板块错动而产生的剪切力，形成应力吸收能力，从而提高结构稳定性和韧性，抵抗常温疲劳，改善弹性，提高低温延展能力。从而使结构层在抗剪切、抗疲劳能力方面都较一般下面层材料有较大提高；同时，其高温稳定性能、低温抗缩裂性能，水稳定性等重要路用性能指标也都超过一般吸收层材料。
本发明的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层由于具有优良的抗竖向剪切作用、应力吸收作用和有较高的结构强度，如高温稳定性、水稳定性、低温性能与温缩稳定性，因此具有以下优点：(1)可有效地延缓和减少反射裂缝的出现；(2)施工工艺简单，可以有效减少“白加黑”过程中烦杂的施工工序，保证沥青混合料摊铺的连续性；(3)可减少沥青耐磨耗面层加罩厚度，满足路面标高控制的要求；(4)可降低工程成本和运行成本。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
所述应力吸收结构层采用的高粘度沥青间断半开级配混合料的组分重量百分比如表1中任一组分：
其中：
高粘度沥青结合料：取基质沥青掺加10％(质量比)RST改性剂改性。
以GSOG-20沥青混合料为例，间断半开级配矿质混合料的粗集料与细集料均采用辉绿岩，其中粗集料的级配范围为19.0、16.0、13.2、9.5和4.75mm(方孔粒径)，表观相对密度为2.753；细集料的级配范围为0.075、0.15、0.3、0.6和1.18mm、2.36mm(方孔粒径)，表观相对密度为2.728。填充料选用磨细石灰石粉，密度为2.692g/cm3。
表1
| 成分 | 组分1 | 组分2 | 组分3 |
| 高粘度沥青结合料 | 6.3％ | 5.8％ | 5.3％ |
| 矿粉填充料 | 5.9％ | 4.8％ | 4.2％ |
| 木质素纤维稳定剂 | 0.37％ | 0.31％ | 0.21％ |
| 间断半开级配混合料 | 余量 | 余量 | 余量 |
由间断半开级配混合料及少量矿粉填充料、木质素纤维稳定剂与高粘度沥青结合料拌和，压实后形成的应力吸收结构层，其空隙率在8-14％之间。由于GSOG-20具有较大的矿料间隙率，所以玛蹄脂材料的填充空间开阔，这对于希望采用提高沥青结合料用量的方式来增加粗集料表面的沥青膜厚，并由此提高混合料的抗弯拉能力，加强应力吸收作用创造了良好的条件。
通过测试，设计最大公称粒径为20mm的高粘度沥青间断半开级配混合料GSOG-20与初步设计选用的普通沥青混合料AC-20在抗剪切能力、弯拉疲劳性能、高温多雨地区的重要路用性能等方面的都具有明显优势。具体参见表2。
表2
| 试验项目 | 指标 | 单位 | GSOG-20 | AC-20 |
| 抗剪切性能 | S(40 C、3600) | MPa | 2855.2 | 222.9 |
| 弯拉疲劳性能 | 疲劳寿命 | 次 | 91112 | 6782 |
| 高温稳定性 | 动稳定度 | 次/mm | 5589 | 1201.5 |
| 温缩稳定性 | 劲度模量差 | MPa | 8559.5 | 11756.8 |
| 水稳定性 | TSR | ％ | 92.5 | 79.8 |
实施例2：
对水泥混凝土路面的修复过程如下：
1.对原水泥混凝土路面加罩前，不需作破碎处理。
2.先在水泥混凝土板块路面上进行防水预处理，贴上防水卷材贴缝粘接层，铺上改性乳化沥青粘接层，洒3～6mm石屑；
3.摊铺上5.5cm本发明的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层；
4.铺设防水层：0.5cm稀浆封层；
5.铺上4cm经SBS改性的沥青玛蹄脂混合料耐磨耗面层。
本发明的水泥混凝土路面的加铺层结构，经多项“白加黑”工程试用后效果良好。有些道路的使用条件比较恶劣，一年后回访，均未出现任何反射裂缝。
Claims (8)
1.一种高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，铺设于水泥混凝土路面与沥青混合料磨耗面层之间，其特征是：
该结构层是由相互嵌挤的矿质粗骨料为骨架，以高粘度沥青结合料和矿粉填充料、木质素纤维稳定剂及矿质细集料组成的沥青玛蹄脂填充于骨架间而形成的嵌挤型半开结构，既有功能性，又有结构性；
其质量百分比组成为：
高粘度沥青结合料 5～6.50；
矿粉填充料 4～6.00；
木质素纤维稳定剂 0.20～0.40；
间断半开级配矿质混合料 余量。
2.根据权利要求1所述的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，其特征是：所述高粘度沥青结合料是在基质沥青中加入质量比为8-11％的由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、石油树脂与硅藻土组成的高粘度沥青改性剂制得的。
3.根据权利要求1所述的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，其特征是：所述矿粉填充料采用磨细石灰石粉。
4.根据权利要求1所述的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，其特征是：所述间断半开级配矿质混合料是指在集料级配级配组成中间断某些粒径范围的矿料；该混合料与沥青拌和压实后，形成的空隙率在8-14％之间。
5.根据权利要求4所述的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，其特征是：所述间断半开级配矿质混合料的粗集料与细集料均采用硬质轧制碎石，其中粗集料级配范围为19.0、16.0、13.2、9.5和4.75mm方孔粒径，细集料级配范围为0.075、0.15、0.3、0.6和1.18mm、2.36mm方孔粒径。
6.根据权利要求1所述的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，其特征是：其摊铺厚度为4～8cm。
7.根据权利要求1所述的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，其特征是：在对所述水泥混凝土板块进行防水预处理后，再摊铺该应力吸收结构层。
8.根据权利要求1所述的高粘度沥青间断半开级配混合料应力吸收结构层，其特征是：在该应力吸收结构层上面铺设防水层后，再铺设沥青玛蹄脂混合料耐磨耗面层。
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