CN103073232A

CN103073232A - 一种微表处混合料

Info

Publication number: CN103073232A
Application number: CN2013100033585A
Authority: CN
Inventors: 詹成根; 王民; 郝增恒; 徐光红; 杨波; 盛兴跃; 周启伟
Original assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Current assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Priority date: 2013-01-06
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2013-05-01

Abstract

一种微表处混合料，它是以高弹改性乳化沥青、外添加剂、混合料和水为原料混合而成；所述高弹改性乳化沥青主要由SK70#基质沥青、阳离子沥青乳化剂、由SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号改性剂组成的改性剂和水为原料制得的；所述外添加剂为促凝剂或缓凝剂；所述混合料由集料与填料组成，选用MS-3型或MS-2型混合料。将本发明微表处混合料摊铺在沥青路面上对路面进行修复，克服了目前微表处混合料在使用时存在的高温稳定性、低温抗裂性较差、抗车辙能力不理想等问题。本发明有效提高了微表处混合料的高温稳定性、低温抗裂性能，其可更好地适应变形大的钢桥面沥青混凝土预防性养护罩面及车辙修复。

Description

一种微表处混合料

技术领域

本发明涉及一种新型的微表处混合料及制备方法，属于桥面铺装工程薄层罩面预防性养护及车辙修复领域。

背景技术

随着聚合物改性沥青的普遍应用，聚合物改性乳化沥青也在迅速地发展。从20世纪60年代末到70年代初，德国首先展开对聚合物改性乳化沥青稀浆封层的研究，科学家们从常规的乳化沥青稀浆混合料配方着手，加入特殊的高分子聚合物和添加剂，制成聚合物改性乳化沥青稀浆封层混合料，摊铺厚度较大的封层用以修复路面上的车辙，而不破坏昂贵的道路标线。稀浆封层的固化时间加快，与原路面粘附得十分牢固，聚合物改性乳化沥青稀浆封层技术也就从此问世。美国、澳大利亚于20世纪80年代初开始采用这项技术。

时至今日，聚合物改性乳化沥青稀浆封层已被认为是修复道路车辙及其他多种路面病害最有效、最经济的手段之一。它在欧洲和澳大利亚已经得到普及，并且正在向世界其他地区推广、发展。因此国际稀浆封层协会也将其英文名字由International slurry seal Association改为International slurry surfacing Association，仍然简称ISSA。ISSA将slurry surfacing分为slurry seal和Microsurfacing。slurry surfacing翻译为稀浆封层，Microsurfacing翻译为微表处；两者在技术要求和使用性能上均有所区别。微表处可用于超薄抗滑表层（PSM）和车辙填补（PSR）。ISSA在原来的稀浆封层实施细则ISSAA 143-91的基础上，修订成为ISSAA 143-2000，对微表处设计、试验、质量控制、测试等作出了详细的规定，使微表处在全世界范围内有了很大的发展。美国沥青协会制订了稀浆封层施工手册，ASTM制订了D3910稀浆封层混合料试验和检验标准，日本乳化沥青协会制定了橡胶沥青乳液标准。我国现行的《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中也对这两种混合料分别作出了相应的技术规定。

微表处是采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，并很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层。微表处开放交通时间的长短依工程所处环境的不同而变化，通常在气温为24℃，温度为50%（或更小）的状况下可以在1h内开放交通。微表处是功能最完善的道路养护方法之一，其施工工艺简单、成本低、污染小，可以迅速恢复和改善原路面的磨损、松散等病害。对于出现在城市干道、高速公路和机场道路上的各种病害的修复最为有效。微表处填补了普通稀浆封层和热拌沥青混凝土摊铺各自存在的缺陷。随着我国高速公路和城市道路建设及使用年限的延长，路面的维修养护工作量增加，微表处技术在我国高等级公路和城市道路的维修养护领域将具有广阔的市场需求和良好的推广应用前景。但目前使用的微表处混合料的高温稳定性、低温抗裂性较差、抗车辙能力等不理想还不能满足实际使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合性能好的微表处混合料。

本发明的另一目的在于提供上述微表处混合料的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种微表处混合料，其特征在于：它是以高弹改性乳化沥青、外添加剂、混合料和水为原料混合而成；所述高弹改性乳化沥青主要由SK70#基质沥青、阳离子沥青乳化剂、由SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号改性剂组成的改性剂和水为原料制得的；所述外添加剂为促凝剂或缓凝剂；所述混合料由集料与填料组成，采用MS-3型或MS-2型微表处混合料。

上述外添加剂是按需要而定的，为促凝剂或缓凝剂，其作用是用来加快或减缓乳化沥青在微表处中的破乳速度；如需减缓破乳速度，可加入微表处用乳化沥青的乳化剂用作缓凝剂，也可以加入氯化钙等乳化沥青用的稳定剂作为缓凝剂；如需加快破乳速度，可加入一些化学活性的粉料，如水泥等。上述MS-3型、MS-2型混合料为本领域明确的，其满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）各项技术要求。上述高弹改性乳化沥青原料中的普通沥青、SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号、阳离子沥青乳化剂均为市售产品；本领域均知晓，按照不同路用要求，阳离子沥青乳化剂按需要可采用快裂快凝型、慢裂快凝型、中裂快凝型乳化剂，根据每种型号市场上有不同的牌号产品出售，如慢裂快凝型有MQK-1D、kzw-801U、JY-5R、GYMK-06、JY-Ⅱ型等。

优选地，上述微表处混合料各原料组成比例为，混合料：高弹改性乳化沥青：外添加剂：水=100:10.5～12.9:1～2:6～9，以重量份计。

具体来说，一种微表处混合料，它是如下原料制得的：

MS-3型或MS-2型混合料100重量份，高弹改性乳化沥青10.5～12.9重量份，促凝剂或缓凝剂1～2重量份，水6～9重量份；所述高弹改性乳化沥青主要由SK70#基质沥青、阳离子沥青乳化剂、由SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号改性剂组成的改性剂和水为原料制得，其中SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号重量比为1：1：0.5。

一种微表处混合料，它是如下原料制得的：MS-3型或MS-2型混合料100重量份，高弹改性乳化沥青10.5～12.9重量份，促凝剂或缓凝剂1～2重量份，水6～9重量份；所述高弹改性乳化沥青主要由SK70#基质沥青、阳离子沥青乳化剂、由SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号改性剂组成的改性剂、稳定剂和水为原料制得，其中SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号重量比为1：1：0.5，所述稳定剂为氯化钙、氯化铵、氯化钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、糊精中的一种或多种任意组合。

进一步优选，上述高弹改性乳化沥青原料中采用的稳定剂为氯化钙与聚乙烯醇以重量比1：2组成。

优选地，上述高弹改性乳化沥青原料中阳离子沥青乳化剂采用阳离子慢裂快凝型沥青乳化剂，高弹改性乳化沥青原料组分的用量比例为：SK70#基质沥青占62～68%，阳离子慢裂快凝型乳化剂占1.6～2.0%，SBR胶乳占3～5%、SBS胶乳占3～5%、高弹1号改性剂占1～2%，水占22～28%，上述稳定剂占0～0.5%，以质量百分比计。

进一步，上述改性剂中的各组成占总原料重量的百分比为：SBR胶乳占3.5%、SBS胶乳占3.5%、高弹1号改性剂占1.75%。

更进一步，上述各原料的用量比例为：SK70#基质沥青占65%，阳离子慢裂快凝型乳化剂占1.8%，SBR胶乳占3.5%、SBS胶乳占3.5%、高弹1号改性剂占1.75%，水占24%，稳定剂氯化钙占0.15%、聚乙烯醇占0.3%，以质量百分比计。

上述高弹改性乳化沥青的制备方法，优选采用采用外掺法，按如下步骤进行：

1.将上述SK70#基质沥青置于电驴上加热热熔至135～140℃；另一方面，将水加热至55～60℃，向该水中加入上述的乳化剂、稳定剂得到乳化剂皂液，水浴保温在55～60℃左右，将所述乳化剂皂液采用以体积百分数计的34～36%的盐酸溶液将pH调至1.5～3.5；

2.将上述保温的乳化剂皂液迅速倒入乳化机胶体磨中并开动机械开始剪切，然后将上述热熔的普通沥青缓慢均匀地倒入循环剪切的乳化剂皂液中，并同时进行人工搅拌，剪切2～3分钟后即得到乳化沥青；

3.向上述制得的乳化沥青中加入上述改性剂，制得本发明高弹改性乳化沥青。

最优选地，一种微表处混合料，它是如下原料制得的：

MS-3型或MS-2型混合料100重量份，高弹改性乳化沥青10.5～12.9重量份，促凝剂或缓凝剂1～2重量份，水6～9重量份；所述高弹改性乳化沥青由65%的SK70#基质沥青，1.8%的阳离子慢裂快凝型乳化剂，3.5%SBR胶乳、3.5%SBS胶乳、1.75%高弹1号改性剂，24%水，0.15%稳定剂氯化钙、0.3%聚乙烯醇为原料制得的，以质量百分比计。

本发明具有如下有益效果：

将本发明微表处混合料摊铺在沥青路面上对路面进行修复，克服了目前微表处混合料在使用时存在的高温稳定性、低温抗裂性较差、抗车辙能力不理想等问题。本发明有效提高了微表处混合料的高温稳定性、低温抗裂性能，经高温车辙试验、动稳定度（60℃）达5675mm/次，低温弯曲试验、最大弯拉应变（-10℃）可达13560，轮辙变形试验、宽度变化率不大于0.96%，其可更好地适应变形大的钢桥面沥青混凝土预防性养护罩面及车辙修复。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种微表处混合料，按如下步骤制得：

1.高弹改性乳化沥青的制备：取SK70#基质沥青占65%，阳离子慢裂快凝型乳化剂MQK-1D占1.8%，SBR胶乳占3.5%、SBS胶乳占3.5%、高弹1号改性剂占1.75%，水占24%，稳定剂氯化钙占0.15%、聚乙烯醇占0.3%，以质量百分比计。将上述SK70#基质沥青置于电驴上加热热熔至135～140℃；另一方面，将水加热至55～65℃，向该水中加入上述的乳化剂、稳定剂得到乳化剂皂液，水浴保温在55～65℃左右，将所述乳化剂皂液采用以体积百分数计的34～36%的盐酸溶液将pH调至1.5～2.5；将上述保温的乳化剂皂液迅速倒入乳化机胶体磨（德国，型号，AF 90S/2H-12）中并开动机械开始剪切，然后将上述热熔的普通沥青缓慢均匀地倒入循环剪切的乳化剂皂液中，并同时进行人工搅拌，剪切2～3分钟后即得到乳化沥青；向上述制得的乳化沥青中加入上述改性剂，制得高弹改性乳化沥青。

2. 将MS-3型混合料100重量份，上述制得的高弹改性乳化沥青11～12重量份，促凝剂水泥1.5重量份，水7～8重量份混合拌匀得到。

上述MS-3型混合料是按照交通部公路科学研究院《微表处和稀浆封层技术指南》中MS-3型级配范围，三档（0~3mm、3~5mm、5~10mm）玄武岩集料及石灰岩矿粉合成MS-3型级配混合料，各筛孔通过率及级配如表1所示。

表1高弹微表处用集料和填料的筛分结果

3.热拌沥青混合料SMA-13级配参见表2，SMA13混合料的沥青采用6%SBS改性沥青；纤维选择常用的木质素纤维。

表2热拌沥青混合料集料和填料的筛分结果

4.将上述制得的微表处混合料铺筑在SMA-13沥青混合料上制成组合试件进行相关性能试验。

5.的性能试验

（1）热稳定性

采用60℃、0.7Mpa轮压，试验轮往返碾压速度为42次/min的试验条件下进行了组合试件车辙试验，试验结果见表3。

（2）低温性能

以-10℃下小梁低温弯曲试验结果评价组合试件的低温性能，加载速率为50mm/min，试件尺寸300×100×50mm，试验结果见表3。

（3）弯曲抗裂试验

参照ISSA的方法进行了微表处混合料的弯曲试验，随着条形试样的拱起，记录当试样出现横贯轮迹的裂纹时的水平位移，以此评价微表处混合料的抗裂能力，试验结果见表3。

表3实施例1微表处混合料与传统微表处混合料室内技术指标（均采用6.5%油石比）

①不用于车辙填充的微表处，不作轮辙变化试验要求；

②低温弯曲试验试件尺寸为300×100×50mm。

可见本发明微表处混合料，相对于传统微表处混合料，具有以下优点：

（1）提高了微表处混合料的耐磨耗性能及抗水损害能力，在相同的配方及试验条件下，侵水1h抗磨耗能力提高了约100%，侵水6d抗水损害能力提高了约50%；

（2）提高了微表处混合料的高温稳定性、低温抗裂性能；在相同的配方及试验条件下，分别提高了约37%、36% ；

（3）提高了微表处混合料的抗车辙能力，在相同的配方及试验条件下，提高了约430%；

（4）提高了微表处混合料的抗弯曲性能，在相同的配方及试验条件下，提高了约250%；

（5）特别适合钢桥面沥青混凝土预防性养护罩面及车辙修复，明显延长了钢桥面沥青混合料预防性养护罩面及车辙修补开裂发生的时间。

实施例2

一种微表处混合料，按如下步骤制得：

1. 高弹改性乳化沥青的制备： SK70#基质沥青占62%，阳离子慢裂快凝型乳化剂kzw-801U占2.0%，SBR胶乳占3.0%、SBS胶乳占5.0%、高弹1号改性剂占1.0%，水占26.5%，稳定剂氯化钙占0.5%，以质量百分比计。将上述SK70#基质沥青置于电驴上加热热熔至135～140℃；另一方面，将水加热至55～65℃，向该水中加入上述的乳化剂、稳定剂得到乳化剂皂液，水浴保温在55～65℃左右，将所述乳化剂皂液采用以体积百分数计的34～36%的盐酸溶液将pH调至2.5～3.5。将上述保温的乳化剂皂液迅速倒入乳化机胶体磨（德国，型号，AF 90S/2H-12）中并开动机械开始剪切，然后将上述热熔的普通沥青缓慢均匀地倒入循环剪切的乳化剂皂液中，并同时进行人工搅拌，剪切2～3分钟后即得到乳化沥青。向上述制得的乳化沥青中加入上述改性剂，制得高弹改性乳化沥青。

2. 将MS-2型混合料100重量份，上述制得的高弹改性乳化沥青10.5重量份，缓凝剂氯化钙2重量份，水9重量份混合拌匀得到。

实施例3

一种微表处混合料，按如下步骤制得：

1. 高弹改性乳化沥青的制备： SK70#基质沥青占68%，阳离子慢裂快凝型乳化剂JY-5R占1.6%，SBR胶乳占3.0%、SBS胶乳占3.0%、高弹1号改性剂占2.0%，水占22%，稳定剂聚丙烯酰胺占0.4%，以质量百分比计；将上述SK70#基质沥青置于电驴上加热热熔至135～140℃；另一方面，将水加热至55～65℃，向该水中加入上述的乳化剂、稳定剂得到乳化剂皂液，水浴保温在55～65℃左右，将所述乳化剂皂液采用以体积百分数计的34～36%的盐酸溶液将pH调至1.5～2.5；将上述保温的乳化剂皂液迅速倒入乳化机胶体磨（德国，型号，AF 90S/2H-12）中并开动机械开始剪切，然后将上述热熔的普通沥青缓慢均匀地倒入循环剪切的乳化剂皂液中，并同时进行人工搅拌，剪切2～3分钟后即得到乳化沥青；向上述制得的乳化沥青中加入上述改性剂，制得高弹改性乳化沥青。

2. 将MS-2型混合料100重量份，上述制得的高弹改性乳化沥青12.9重量份，缓凝剂氯化钙1重量份，水6重量份混合拌匀得到。

以上实施例制得的微表处混合料经高温车辙试验、动稳定度（60℃）在5000～5675mm/次，低温弯曲试验、最大弯拉应变（-10℃）可达13560，轮辙变形试验、宽度变化率不大于0.96%～1.0%；其具有优异的高温稳定性、低温抗裂性、抗车辙能力等特点，且具有配方简单，制作施工方便。不仅可普遍应用于水泥混凝土路面及桥面、沥青混凝土路面及桥面预防性养护及车辙修补，还可以应用在大跨径桥梁钢桥面的预防性养护薄层罩面及车辙病害修补等领域，如桥面压密性车辙、表面波浪性推移等病害的修复等，在国内的推广应用具有重要的社会和经济意义。

Claims

1.一种微表处混合料，其特征在于：它是以高弹改性乳化沥青、外添加剂、混合料和水为原料混合而成；所述高弹改性乳化沥青主要由SK70#基质沥青、阳离子沥青乳化剂、由SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号改性剂组成的改性剂和水为原料制得的；所述外添加剂为促凝剂或缓凝剂；所述混合料由集料与填料组成，选用MS-3型或MS-2型混合料。

2.如权利要求1所述微表处混合料，其特征在于：所述微表处混合料各原料组成比例为，所述MS-3型或MS-2型混合料：高弹改性乳化沥青：外添加剂：水=100:10.5～12.9:1～2:6～9，以重量份计。

3.如权利要求1所述微表处混合料，其特征在于，它是如下原料制得的：

MS-3型或MS-2型混合料100重量份，高弹改性乳化沥青10.5～12.9重量份，促凝剂或缓凝剂1～2重量份，水6～9重量份；所述高弹改性乳化沥青原料中的SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号重量比为1：1：0.5。

4.如权利要求1所述的微表处混合料，其特征在于：所述高弹改性乳化沥青由SK70#基质沥青、阳离子沥青乳化剂、由SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号改性剂组成的改性剂、稳定剂和水为原料制得，其中SBR胶乳、SBS胶乳及高弹1号重量比为1：1：0.5，所述稳定剂为氯化钙、氯化铵、氯化钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种任意组合。

5.如权利要求4所述的微表处混合料，其特征在于：所述高弹改性乳化沥青原料中采用的稳定剂为氯化钙与聚乙烯醇以重量比1：2组成。

6.如权利要求4所述的微表处混合料，其特征在于：所述高弹改性乳化沥青原料中阳离子沥青乳化剂采用阳离子慢裂快凝型沥青乳化剂，高弹改性乳化沥青原料组分的用量比例为：SK70#基质沥青占62～68%，阳离子慢裂快凝型乳化剂占1.6～2.0%，SBR胶乳占3～5%、SBS胶乳占3～5%、高弹1号改性剂占1～2%，水占22～28%，所述稳定剂占0～0.5%，以质量百分比计。

7.如权利要求1所述的微表处混合料，其特征在于：所述微表处混合料组分为MS-3型或MS-2型混合料100重量份，高弹改性乳化沥青10.5～12.9重量份，促凝剂或缓凝剂1～2重量份，水6～9重量份；所述高弹改性乳化沥青由65%的SK70#基质沥青，1.8%的阳离子慢裂快凝型乳化剂，3.5%SBR胶乳、3.5%SBS胶乳、1.75%高弹1号改性剂，24%水，0.15%稳定剂氯化钙、0.3%聚乙烯醇为原料制得的，以质量百分比计。