CN109537395A - 一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,包括以下步骤:(1)原材料选用;(2)材料配合比设计:采用等体积废陶瓷再生料,即粒径为4.75mm和9.5mm两档集料取代常规沥青混合料中的对等粒组天然矿质集料,将废陶瓷再生料掺量控制在40%~60%之间;(3)阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工,过程如下:3.1)对于掺废陶瓷再生料的阻热式沥青混凝土磨耗层,采用黏层油洒布与混合料摊铺同步施工方法;3.2)光热反射涂层施工;3.3)光热反射涂层养生;3.4)开放交通。本发明适用于各类公路与城市道路抗(高温)车辙结构层施工,尤其适用于重交通或交叉口等车辙病害频发路段沥青路面抗车辙表层或磨耗层的新建或罩面施工。
Description
技术领域
本发明属于道路工程中的路面施工技术领域,尤其涉及一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层的施工方法。
背景技术
车辙成因分析表明,高温是沥青路面车辙产生的最直接诱因。正因为如此,目前在解决沥青路面的车辙问题时,主要采取提高沥青混合料高温稳定性的技术措施。工程实践证明,由于沥青材料对温度敏感本质特性,这些被动式措施仍未能根本解决沥青路面高温车辙问题,沥青路面的热稳性病害依然严重。
我国是世界第一陶瓷生产国,大量陶瓷废弃物的堆积存放,一方面占用大量土地资源,另一方面会造成环境污染。废弃陶瓷一般颜色较浅,可用于铺装路面磨耗层,从而达到隔热降温效果。另外,还可在陶瓷磨耗层表面涂刷或喷涂光热反射型涂层,以提高路表反射率,从而减少路面的热吸收量,降低路面温度,减少车辙病害,使该路面成为一种高抗车辙和耐久性好的光热反射型沥青路面结构,进而保障交通运输安全。
发明内容
本发明旨在克服现有技术之不足,提供一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,适用于各类公路与城市道路抗(高温)车辙结构层施工,尤其适用于重交通或交叉口等车辙病害频发路段沥青路面抗车辙表层或磨耗层的新建或罩面施工。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,包括以下步骤:
(1)原材料选用
沥青:选用中海AH-70#沥青作为基质沥青,而高黏性改性乳化70#沥青作为黏层沥青;
废陶瓷再生料:粒径要求为4.75mm和9.5mm两档,部分代替天然矿料(如碎石类材料);
选用反击式或锤式破碎机,加工和处理废弃陶瓷产品,获得粒径为4.75mm 和9.5mm的两档再生粗骨料,储存备用以替代沥青混凝土中部分粗集料(如碎石类矿料),参照《公路工程集料试验规程》(JTJ E42-2005),测得废弃陶瓷再生骨料各项技术指标(如表1)。
表1
表1表明废陶瓷集料的力学性能绝大部分满足现行规范要求。对于针片状集料含量较高时黏附性能较低的问题,可添加消石灰予以处理,同时予以多次破碎,最终使得废陶瓷再生料达到规范标准的(上)下限要求;
粗集料:采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的玄武岩粒料;
细集料:采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质的人工轧制开级配石灰岩细集料;
矿粉:采用石灰岩碱性石料磨细所得矿粉;
热反射涂层:基质树脂类材料。通过室内模拟太阳辐射试验***测试了涂层降温效果,确定了材料最佳配合比,即为:硅丙乳液40%,玻璃微珠10%,二氧化钛15%,分散剂5%,成膜助剂5%,纯净水25%;
(2)材料配合比设计
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)进行废陶瓷再生料沥青混凝土磨耗层配合比设计试验。
综合考虑各类磨耗层使用情况,同时为了简化程序,选取一个比较成熟的级配类型(如多碎石沥青混凝土SAC-10)作为设计参考。采用等体积废陶瓷再生料 (粒径为4.75mm和9.5mm两档集料)取代常规沥青混合料中的对等粒组天然矿质集料(主要包括碎石类材料)。
按照等体积取代的方式,选择掺量为20%、40%、60%和80%的4种不同配比,用废陶瓷再生料代替粒径为4.75mm和9.5mm的天然矿质集料。为表述方便,表2给出了试验所用各种阻热式沥青混凝土磨耗层材料代号。以空隙率作为设计指标,开展不同材料配合比条件下马歇尔试验,确定阻热式沥青混凝土磨耗层的最佳沥青用量(如表3)。
表2
表3
依据上述马歇尔试验测试结果,为保证材料具有良好的水稳定性和高温稳定性,并综合考虑路用性能和降温效果,建议在实际工程中将废陶瓷再生料掺量控制在40%~60%之间。
(3)阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法
阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2017)和《公路工程质量检验评定标准》(JTG F801-2012)执行。在本发明专利中,与规范及相关公开专利所述有所不同的关键工艺详述如下:
3.1)对于掺废陶瓷再生料的阻热式沥青混凝土磨耗层,采用黏层油洒布与混合料摊铺同步施工方法;
3.2)光热反射涂层施工
3.3)光热反射涂层养生
在喷涂完成后,进行光热反射涂层养生,令涂层自然干燥、固化。
涂层养生时间与当地气温密切相关(如表4)。
在开放交通前,禁止一切车辆和行人通行,以防损坏尚未干结的涂层薄膜。
气温/℃ | >20 | 10~20 | <10 |
养生时间/h | 8~12 | 18~24 | 不适宜施工 |
表4
3.4)开放交通
在涂层养生形成强度后,及时清扫不洁净部位,撤去养生用薄膜,并尽快开放交通。
进一步,所述步骤3.1)中,施工条件如下:
①阻热式磨耗层采用专用摊铺机施工,摊铺温度不宜低于160℃。沥青混合料出厂温度控制在170~180℃范围,乳化沥青或改性沥青喷洒量为0.6~1.2kg/m2。
②由试验段试铺确定摊铺机作业参数,在施工过程中不得随意调整;摊铺机摊铺速度控制在10~20m/min,摊铺厚度及标高由移动式自动找平基准装置控制。
③采用10~13T的双钢轮压路机进行碾压,碾压过程中无需进行振动碾压施工。
④尽可能在高温度状态下碾压,压路机紧跟摊铺机向前进行碾压,碾压段长度大体相同,每次压到摊铺机跟前后折返碾压,碾压速度≤5km/h。
⑤要求碾压终了温度≥110℃,施工完毕后,磨耗层表面温度≤50℃后方可开放交通。
所述步骤3.2)中,光热反射涂层施工过程如下:
3.2.1)待磨耗层达到一定强度后,对施工路段进行预处理:采用由里向外的方式,用高压鼓风机将细粒及灰尘吹出路面,用专用胶布黏封路面标线,以免在施工时被覆盖或污染。
3.2.2)将制备好的光热反射涂料装入洒布车灌装容器,将洒布车开至施工起点并对准控制线。开动发电机为***供电,依次开启气阀、涂料阀、玻璃微珠阀,至涂料喷枪均匀、持续喷出雾状涂料时,开动洒布车匀速前进。
3.2.3)按照室内试验确定的最佳涂层用量进行涂层的第1层喷涂,喷涂量为0.4kg/m2。
3.2.4)确认第1层涂层已硬化、防滑粒料已固定后,按照相同方式进行第2层涂料的喷涂和防滑粒料的撒布,第2层喷涂量同为0.4kg/m2,粒料撒布量为 0.3kg/m2。
3.2.5)喷涂完毕后,关闭所有阀门,洒布车开离施工地点。将涂料仓内剩余涂料全部倒出,仓内加入清水,打开气阀、料阀,清洗输料管、阀门及喷头,直至喷头喷出清水雾为止。
有鉴于此,本发明通过技术研发形成了阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工新技术新工艺,采用浅色陶瓷废弃物作为骨料拌制沥青路面磨耗层以达隔热降温效果,并在其表面喷涂光热反射涂层以提高沥青路面表面反射率,达到阻热降温和高温车辙病害的主动防治目的。
本发明的基本原理包括:
采用热物性参数较小的废陶瓷再生料沥青混凝土铺筑磨耗层,可以消减沥青路面热能累积,降低沥青路面路表温度,从而提高沥青路面抗车辙能力。
光热反射涂层是一种涂抹于磨耗层表面的功能型材料。材料中的颜填料粒子可将可见光和近红外线反射回邻近路表的大气中去,从而降低沥青路面表面及内部温度。
本发明的有益效果包括:
阻热降温式沥青混凝土磨耗层技术先进,实现了高温车辙病害主动防护,可以有效消减车辙病害。相较于传统车辙防治方法,该路面结构具有较为明显的经济与技术优势。
经济效益。可以降低造价,降低养护成本,产生显著效益。
采用废陶瓷集料,按照40~60%比例部分替代天然矿料(碎石类材料),减少了道路天然矿料用量,节约建材成本约30%左右;可以大幅减少高温车辙及其衍生病害,从而延长路面使用寿命,降低后期维修费用或改建成本,因而产生相应经济效益。
节能、环保效益。减少路面车辙病害,有利于快捷行车并减少尾气排放,因而兼具节能减排效益。还可再生利用废弃陶瓷制品,减少天然矿料开采,节约天然资源,产生环保效益。
社会效益。减少路面车辙病害,有利于保障(城市)道路的行车安全和通行能力,避免由于道路频繁维修而造成交通拥堵,因而具有显著社会效益。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。
一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,包括原材料选用、材料配合比设计及磨耗层罩面施工方法,包括以下步骤:
(1)原材料选用
沥青:选用中海AH-70#沥青作为基质沥青,而高黏性改性乳化70#沥青作为黏层沥青;
废陶瓷再生料:粒径要求为4.75mm和9.5mm两档,部分代替天然矿料(如碎石类材料);
选用反击式或锤式破碎机,加工和处理废弃陶瓷产品,获得粒径为4.75mm 和9.5mm的两档再生粗骨料,储存备用以替代沥青混凝土中部分粗集料(如碎石类矿料),参照《公路工程集料试验规程》(JTJ E42-2005),测得废弃陶瓷再生骨料各项技术指标(如表1)。
表1
表1表明废陶瓷集料的力学性能绝大部分满足现行规范要求。对于针片状集料含量较高时黏附性能较低的问题,可添加消石灰予以处理,同时予以多次破碎,最终使得废陶瓷再生料达到规范标准的(上)下限要求;
粗集料:采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的玄武岩粒料;
细集料:采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质的人工轧制开级配石灰岩细集料;
矿粉:采用石灰岩碱性石料磨细所得矿粉;
热反射涂层:基质树脂类材料。通过室内模拟太阳辐射试验***测试了涂层降温效果,确定了材料最佳配合比,即为:硅丙乳液40%,玻璃微珠10%,二氧化钛15%,分散剂5%,成膜助剂5%,纯净水25%;
(2)材料配合比设计
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)进行废陶瓷再生料沥青混凝土磨耗层配合比设计试验。
综合考虑各类磨耗层使用情况,同时为了简化程序,选取一个比较成熟的级配类型(如多碎石沥青混凝土SAC-10)作为设计参考。采用等体积废陶瓷再生料 (粒径为4.75mm和9.5mm两档集料)取代常规沥青混合料中的对等粒组天然矿质集料(主要包括碎石类材料)。
按照等体积取代的方式,选择掺量为20%、40%、60%和80%的4种不同配比,用废陶瓷再生料代替粒径为4.75mm和9.5mm的天然矿质集料。为表述方便,表2给出了试验所用各种阻热式沥青混凝土磨耗层材料代号。以空隙率作为设计指标,开展不同材料配合比条件下马歇尔试验,确定阻热式沥青混凝土磨耗层的最佳沥青用量(如表3)。
表2
表3
依据上述马歇尔试验测试结果,为保证材料具有良好的水稳定性和高温稳定性,并综合考虑路用性能和降温效果,建议在实际工程中将废陶瓷再生料掺量控制在40%~60%之间。
(3)阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法
阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2017)和《公路工程质量检验评定标准》(JTG F801-2012)执行。在本发明专利中,与规范及相关公开专利所述有所不同的关键工艺详述如下:
3.1)对于掺废陶瓷再生料的阻热式沥青混凝土磨耗层,采用黏层油洒布与混合料摊铺同步施工方法;
在施工中,注意以下几点:
①阻热式磨耗层采用专用摊铺机施工,摊铺温度不宜低于160℃。沥青混合料出厂温度控制在170~180℃范围,乳化沥青或改性沥青喷洒量为0.6~1.2kg/m2。
②由试验段试铺确定摊铺机作业参数,在施工过程中不得随意调整;摊铺机摊铺速度控制在10~20m/min,摊铺厚度及标高由移动式自动找平基准装置控制。
③采用10~13T的双钢轮压路机进行碾压,碾压过程中无需进行振动碾压施工。
④尽可能在高温度状态下碾压,压路机紧跟摊铺机向前进行碾压,碾压段长度大体相同,每次压到摊铺机跟前后折返碾压,碾压速度≤5km/h。
⑤要求碾压终了温度≥110℃,施工完毕后,磨耗层表面温度≤50℃后方可开放交通。
3.2)光热反射涂层施工
3.2.1)待磨耗层达到一定强度后,对施工路段进行预处理:采用由里向外的方式,用高压鼓风机将细粒及灰尘吹出路面,用专用胶布黏封路面标线,以免在施工时被覆盖或污染。
3.2.2)将制备好的光热反射涂料装入洒布车灌装容器,将洒布车开至施工起点并对准控制线。开动发电机为***供电,依次开启气阀、涂料阀、玻璃微珠阀,至涂料喷枪均匀、持续喷出雾状涂料时,开动洒布车匀速前进。
3.2.3)按照室内试验确定的最佳涂层用量进行涂层的第1层喷涂,喷涂量为0.4kg/m2。
3.2.4)确认第1层涂层已硬化、防滑粒料已固定后,按照相同方式进行第2层涂料的喷涂和防滑粒料的撒布,第2层喷涂量同为0.4kg/m2,粒料撒布量为 0.3kg/m2。
3.2.5)喷涂完毕后,关闭所有阀门,洒布车开离施工地点。将涂料仓内剩余涂料全部倒出,仓内加入清水,打开气阀、料阀,清洗输料管、阀门及喷头,直至喷头喷出清水雾为止。
3.3)光热反射涂层养生
在喷涂完成后,进行光热反射涂层养生,令涂层自然干燥、固化。
涂层养生时间与当地气温密切相关(如表4)。
在开放交通前,禁止一切车辆和行人通行,以防损坏尚未干结的涂层薄膜。
气温/℃ | >20 | 10~20 | <10 |
养生时间/h | 8~12 | 18~24 | 不适宜施工 |
表4
3.4)开放交通
在涂层养生形成强度后,及时清扫不洁净部位,撤去养生用薄膜,并尽快开放交通。
Claims (3)
1.一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,其特征在于,所述施工方法包括以下步骤:
(1)原材料选用
沥青:选用中海AH-70#沥青作为基质沥青,而高黏性改性乳化70#沥青作为黏层沥青;
废陶瓷再生料:粒径要求为4.75mm和9.5mm两档;选用反击式或锤式破碎机,加工和处理废弃陶瓷产品,获得粒径为4.75mm和9.5mm的两档再生粗骨料,储存备用以替代沥青混凝土中部分粗集料;
粗集料:采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的玄武岩粒料;
细集料:采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质的人工轧制开级配石灰岩细集料;
矿粉:采用石灰岩碱性石料磨细所得矿粉;
热反射涂层:基质树脂类材,硅丙乳液40%,玻璃微珠10%,二氧化钛15%,分散剂5%,成膜助剂5%,纯净水25%;
(2)材料配合比设计
采用等体积废陶瓷再生料,即粒径为4.75mm和9.5mm两档集料取代常规沥青混合料中的对等粒组天然矿质集料,将废陶瓷再生料掺量控制在40%~60%之间;
(3)阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,过程如下:
3.1)对于掺废陶瓷再生料的阻热式沥青混凝土磨耗层,采用黏层油洒布与混合料摊铺同步施工方法;
3.2)光热反射涂层施工
3.3)光热反射涂层养生
在喷涂完成后,进行光热反射涂层养生,令涂层自然干燥、固化;
3.4)开放交通
在涂层养生形成强度后,及时清扫不洁净部位,撤去养生用薄膜,并开放交通。
2.如权利要求1所述的一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,其特征在于,所述步骤3.1)中,施工条件如下;
①阻热式磨耗层采用专用摊铺机施工,摊铺温度不宜低于160℃,沥青混合料出厂温度控制在170~180℃范围,乳化沥青或改性沥青喷洒量为0.6~1.2kg/m2;
②由试验段试铺确定摊铺机作业参数,在施工过程中不得随意调整;摊铺机摊铺速度控制在10~20m/min,摊铺厚度及标高由移动式自动找平基准装置控制;
③采用10~13T的双钢轮压路机进行碾压,碾压过程中无需进行振动碾压施工;
④压路机紧跟摊铺机向前进行碾压,碾压段长度大体相同,每次压到摊铺机跟前后折返碾压,碾压速度≤5km/h;
⑤要求碾压终了温度≥110℃,施工完毕后,磨耗层表面温度≤50℃后开放交通。
3.如权利要求1或2所述的一种阻热降温式沥青混凝土磨耗层施工方法,其特征在于,所述步骤3.2)中,光热反射涂层施工过程如下:
3.2.1)待磨耗层达到一定强度后,对施工路段进行预处理:采用由里向外的方式,用高压鼓风机将细粒及灰尘吹出路面,用专用胶布黏封路面标线,以免在施工时被覆盖或污染;
3.2.2)将制备好的光热反射涂料装入洒布车灌装容器,将洒布车开至施工起点并对准控制线,均匀、持续喷出雾状涂料时,开动洒布车匀速前进;
3.2.3)按照室内试验确定的最佳涂层用量进行涂层的第1层喷涂,喷涂量为0.4kg/m2;
3.2.4)确认第1层涂层已硬化、防滑粒料已固定后,按照相同方式进行第2层涂料的喷涂和防滑粒料的撒布,第2层喷涂量同为0.4kg/m2,粒料撒布量为0.3kg/m2;
3.2.5)喷涂完毕后,关闭所有阀门,洒布车开离施工地点;将涂料仓内剩余涂料全部倒出,仓内加入清水,打开气阀、料阀,清洗输料管、阀门及喷头,直至喷头喷出清水雾为止。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN112144397A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 | 一种具有抗车辙和防水功能的水泥混凝土桥面铺装结构 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190329 |
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