CN112195709A - 山区公路渗固磨耗层养护的apr渗固剂及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山区公路渗固磨耗层的沥青路面养护的APR渗固剂，该APR渗固剂由以下重量份原材料混配而成：重环烷烃类蒸馏油40‑50份，醛类沥青交联剂30‑35份，水分65‑70份。该APR渗固剂的施工方法包括以下步骤：1)：路面预处理；2)：喷洒APR渗固剂；3)：摊铺磨耗层；4)：碾压整平。本申请中用于山区公路渗固磨耗层的沥青路面养护的APR渗固剂具有高还原性与高渗透性、低温适应性，微观上可深度还原沥青各组分，宏观上加固了原沥青面层、激活沥青性能指标的特点，通过本申请施工方法得到的路面,具有高粘附、高抗裂、高稳定、强渗透、长寿命的性能；同时还便于山区公路渗固磨耗层高效快捷的施工，便于节能环保，有利于广泛应用。

Description

山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂及其施工方法

技术领域

本发明涉及路面施工技术领域，特别涉及一种山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂及其施工方法。

背景技术

目前，渗固磨耗层作为一种新型预防性养护工艺得到广泛关注。但是，山区公路进行渗固磨耗层施工，会碰到山区高海拔、大坡度、大弯度等独有的特征。

山区公路往往海拔高，气温低，气候不稳定，因此我们需要开发一种APR渗固剂，APR渗固剂具有高还原性、高渗透性、低温适应性，微观上可深度还原沥青各组分，宏观上加固了原沥青面层、激活沥青性能指标的特点，通过本申请施工方法得到的路面，具有快速渗透还原、高粘附、高抗裂、高稳定、长寿命的性能；同时还便于高效快捷的施工，适应高海拔低气温特点。

山区公路具有很大的纵坡和横坡，普通渗固剂喷洒后极易流淌，造成沥青面层渗固剂不均匀。APR渗固剂具有高粘附性和快速渗透还原的特性，一般喷洒后的反应时间是晴天20～40min，阴天40～60min。此外，APR渗固剂既可智能洒布车喷洒，也可以人工喷涂，在山区公路纵坡横坡较大区域，可选用喷涂设备人工精准喷洒。

山区公路由于路线迂回曲折，社会车辆的行车有相对固定的轮迹带。因此，山区公路路面在实施渗固磨耗层后，有别于平原地区，面层容易出现社会车辆行车碾压不到的情况，严重影响山区公路渗固磨耗层路面的密实度、平整度及耐久度，导致后期路面渗水、剥落等早期病害，寿命降低。针对山区公路，本施工方法创新增加了平整设备碾压环节。渗固磨耗层厚度仅1cm，因此其平整设备的配重有严格的限制，一般在3吨以内。市面上3吨以内的小配重压路机一般都是钢轮压路机，但是钢轮会对渗固磨耗层结构和石料造成推移和破坏。而常规胶轮压路机没有小配重，一般都在16吨以上。此外，为适应山区公路的横坡和纵坡，整平设备必须是前后轮双驱，作业过程避免爬坡时应力过于集中和打滑，而造成渗固磨耗层的结构性破坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对山区公路的特性，提供一种山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂及其施工方法，该用于山区公路渗固磨耗层的沥青路面养护的APR渗固剂具有高还原性、高渗透性、低温适应性，微观上可深度还原沥青各组分，宏观上加固了原沥青面层、激活沥青性能指标的特点，通过本申请施工方法得到的路面，具有高粘附、高抗裂、高稳定、强渗透、长寿命的性能。

为了解决上述技术问题，本发明的方案为：

一种山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂，该APR渗固剂由以下重量份原材料混配而成：重环烷烃类蒸馏油40-50份，醛类沥青交联剂30-35份，水分65-70份。

所述重环烷烃类蒸馏油选用经加氢脱硫处理的重环烷烃类石油轻质馏分。

所述醛类沥青交联剂选用煤沥青四氢呋喃萃取物与交联剂发生交联反应产生的醛类沥青交联剂。

一种山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

1)：路面预处理：裂缝进行灌缝，网裂进行挖补，3mm以上的标线进行打磨；去除施工路面上的泥土、杂物及积水；

2)：喷洒APR渗固剂：当路面平整时，将渗固剂装入洒布车内，调节好洒布车撒布量，实施施工路面的撒布作业；当路面为山区公路，纵坡横坡较大区域时，用喷涂设备人工精准喷洒；

3)：摊铺磨耗层：等待渗固剂充分下渗，被原面层沥青吸收反应，颜色由粉红色变为黑色后，采用稀浆封层摊铺机进行摊铺及接缝处理；

4)：碾压整平：

采用胶轮压路机对摊铺及接缝处理好的路面进行碾压整平处理。

所述渗固剂充分下渗反应时间为：晴天20～40min，阴天40～60min。

所述接缝处理包括横向接缝处理及纵向接缝处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本申请中，用于山区公路渗固磨耗层的沥青路面养护的APR渗固剂具有高还原性、高渗透性、低温适应性，微观上可深度还原沥青各组分，宏观上加固了原沥青面层、激活沥青性能指标的特点，通过本申请施工方法得到的路面，具有高粘附、高抗裂、高稳定、强渗透、长寿命的性能；同时还便于山区公路渗固磨耗层高效快捷的施工，便于节能环保，有利于广泛应用。

附图说明

图1为本发明施工完成后的路面结构图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

一种山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂，该APR渗固剂由以下重量份原材料混配而成：重环烷烃类蒸馏油40-50份，醛类沥青交联剂30-35份，水分65-70份。

所述重环烷烃类蒸馏油选用经加氢脱硫处理的重环烷烃类石油轻质馏分。

所述醛类沥青交联剂选用煤沥青四氢呋喃萃取物与交联剂发生交联反应产生的醛类沥青交联剂。

高等级路面采用的沥青大部分是TLA、SBS、SBR等改性沥青,但这些改性沥青来源受限、成本较高。为了开发出性能更优异的改性沥青,同时提高煤基重质产物的提质利用,采用煤沥青对石油沥青进行改性。为了降低煤沥青残渣不溶物对改性沥青延度的影响,采用煤沥青四氢呋喃萃取物(THFS)对石油沥青进行改性,与基质沥青相比,THFS改性沥青针入度下降,软化点升高,延度降低,与BSI BS-369050针入度级别指标相比,确定出THFS的最佳掺混量为8％,THFS与基质沥青的最佳掺混温度为135℃。采取添加交联剂的办法对THFS改性沥青的延展性、低温性能、抗老化性能等进一步增强,添加交联剂的改性沥青在2953cm～(-1)(-CH_3)、2924cm～(-1)(-CH_2～-)、2854cm～(-1)(-CH_2～-)处的透射峰强度逐渐增强,1010-1270cm～(-1)为C-O-C伸缩振动,逐渐增强,770-730cm～(-1),710-690cm～(-1)和770-810cm～(-1)苯环取代透射峰强度逐渐增强,表明改性沥青与醛类交联剂发生了交联反应,反应的特征官能团C-O-C发生了较强的变化,苯环取代物增多。

一种山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

1)：路面预处理：裂缝进行灌缝，网裂进行挖补，3mm以上的标线进行打磨；去除施工路面上的泥土、杂物及积水；

2)：喷洒APR渗固剂：当路面平整时，将渗固剂装入洒布车内，调节好洒布车撒布量，实施施工路面的撒布作业；当路面为山区公路，纵坡横坡较大区域时，用喷涂设备人工精准喷洒；

APR渗固剂具有高还原性、高渗透性、低温适应性，微观上可深度还原沥青各组分，宏观上加固了原沥青面层、激活沥青性能指标的特点，通过本申请施工方法得到的路面，具有快速渗透还原、高粘附、高抗裂、高稳定、长寿命的性能；同时还便于高效快捷的施工，适应高海拔低气温特点。

3)：摊铺磨耗层：等待渗固剂充分下渗，被原面层沥青吸收反应，颜色由粉红色变为黑色后，采用稀浆封层摊铺机进行摊铺及接缝处理；

4)：碾压整平：采用胶轮压路机对摊铺及接缝处理好的路面进行碾压整平处理。在操作中，胶轮压路机为3吨以内的双驱胶轮压路机。

增加碾压，弥补山区公路弯度大，后期行车碾压不足导致的渗固磨耗层面层的平整度和密实度；补足山区公路高海拔低气温下渗固磨耗层施工强度问题。

所述渗固剂充分下渗反应时间为：晴天20～40min，阴天40～60min。

所述接缝处理包括横向接缝处理及纵向接缝处理。

本申请中，在进行预处理之前，先进行施工准备，施工准备包括以下操作及设备：

A.路况调查

路况调查需要收集原路面的结构强度，表层沥青老化程度，车辙情况，原路面的拥包以及重载交通情况和车流量等信息。对于病害路段，应按第四节“病害处治设计”进行处治，以便在施工时保证有符合要求的工作面。

B.沥青老化试验测试

通过对原路面的踏勘，选取具有代表性的路段进行取芯取样，在室内进行沥青老化指标的试验检测，具体步骤如下：

(1)采用钻芯机对已确定的施工路段进行钻芯取样；

(2)在实验室对所取芯样进行切割，切割表面层2cm混合料备用(根据经验及资料表明，沥青老化只发生在面层表面2cm范围内)；

(3)将备用沥青混合料收集，在100℃烘箱中软化后，浸泡在三氯乙烯中，根据沥青混合料试验规程，采用抽提仪、高速离心机等沥青回收设备进行沥青的回收；

(4)对回收的沥青进行针入度、延度、软化点试验，记录数据。

通过在室内进行沥青老化试验，喷洒渗固组分使原路面老化沥青恢复至原有沥青性能的80％，从而用来作为确定渗固组分洒布量的依据之一。

C.圆环试验

结合室内老化试验，在施工路段现场进行圆环试验法来确定渗固组分的洒布量，试验步骤如下：

(1)用粉笔在待处理路面上画2～3个直径为15cm的圆；

(2)将渗固组分倒入量杯中，量出所需量，倒入圆环内，用毛刷涂匀，并记录时间及用量，继续下一个圆环试验；

(3)15分钟后，观察圆环表面，若表面存在大量残液，说明用量过多，需减少用量，反之，用量偏少，以此确定渗固组分洒布量。

D.配合比试验

混合料的配合比设计的目的是解决乳化沥青与集料相容性的问题。对于冷拌和的封层***，材料成分的相互作用是非常重要的。每一个封层***都是独立的，任何单一成分的变化都会改变整个混合料的***，且这种改变对于混合料***的路用性能是有害的。在进行高性能微表处混合料的配合比设计时，应充分考虑使用要求、原路面状况、交通量、气候条件等因素，再决定施工方案(是否分层摊铺、是否车辙填充等)。考虑当地的气候条件和交通荷载情况，并结合渗固磨耗层的施工目的，在配合比设计中着重考虑防水性能，同时注意了路面的抗剪切及抗水侵害的能力。混合料配合比设计的主要实验检测项目如下：

(1)拌和试验

用于测定混合料的可拌和时间及成浆状态，为了更好的贴近工程实际，需考虑到当地的极限气温，必要时进行高温拌和试验。

(2)粘聚力试验

粘聚力试验用于确定混合料的初凝与开放交通时间，由于在同样的***配比中环境温度对粘聚力值起着重要的影响，必要时需考察低温时***的粘聚力值。

(3)湿轮磨耗试验(WTAT)湿轮磨耗试验测定了混合料中沥青用量在25摄氏度水中浸泡1小时、6d后的混合料***的抗磨耗能力。用以确定最小沥青用量。

(4)负荷轮粘砂试验(LWT)负荷轮试验的目地是控制混合料的用油量上限，防止施工中出现泛油及混合料碾压后变形。

E.材料和设备(1)渗固剂(进口原料，复配APR渗固剂，颜色要求粉红色)，如表1所示：

表1渗固剂技术指标

2)集料

用于渗固磨耗层的集料应当选用强度高、硬度大、耐磨性好的石料轧制而成，用于轧制的集料中应不含泥土杂质，严格控制集料的含泥量。沥青混合料用集料(规格为0～1cm)宜采用玄武岩粗集料，集料的级配需满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)对高速公路和一级公路石料的分级要求。本项目沥青混合料用粗集料、细集料应满足表2的技术要求。

表2微表处用矿料主要技术指标

注：1、试验方法按照现行公路工程集料试验规程(JTG E42-2005)规定执行。

2、细集料宜采用碱性石料生产的机制砂。

(3)聚合物改性高粘乳化沥青

渗固磨耗层用高粘聚合物改性乳化沥青应首先符合交通部《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中改性乳化沥青的技术要求，出于对混合料高温稳定性及低温延展性方面的考虑，渗固磨耗层技术对乳化沥青蒸发残留物的相关技术指标提出了更高的要求，如软化点、延度，而对于规范未作要求的一些指标；如60℃动力粘度、粘韧性及韧性指标作出了具体技术要求，如表3所示。

表3聚合物改性高粘乳化沥青技术要求

(4)水

混合料用水不得含有有害的可溶性盐类、能引起化学反应的物质和其他污染物，一般采用自来水。

(5)稀浆混合料技术要求

为降低行驶的噪音，渗固磨耗层沥青混合料的配合比设计应严格按《公路沥青路面养护技术规范》(JTG5142-2019)要求进行，级配范围须满足表4的技术要求；其混合料性能技术指标应满足表5要求。

表4混合料矿料级配范围

说明：鉴于贵州普通国省干线公路坡陡弯急，建议采用MS-3型级配。

表5混合料性能技术要求

说明：

1、用于轻交通量公路沥青路面预防养护时，可不做黏附砂量指标的要求。

2、不用于车辙填充的微表处混合料，不作轮辙变形试验的要求。

3、配伍性等级指标作为参考指标使用。

F.设备的配置

渗固磨耗层必须采用专用机械施工。摊铺机及拌和箱必须为大功率双轴强制搅拌式，摊铺槽必须带有两排布料器，摊铺机必须具有精确计量***并可记录或显示集料、乳化沥青等的用量。具体的设备配备见表6。

表6机械设备配备表

序号	名称	数量	备注
				1	强力清刷机	1台
2	铣刨机	1台
				3	乳化沥青生产车间	1台	需要时
4	集料级配筛分机	1台
				5	渗固剂智能洒布车	1台
6	磨耗层摊铺机	1台
				7	矩形摊铺槽	1套
8	装载机	1台

G.封闭交通

交通封闭严格按照《城市道路施工作业交通组织规范》(GA/T900-2010)、《公路养护安全作业规程》(JTGH30-2015)及当地交通主管部门规定的规范实施。

喷洒APR渗固剂时渗固剂原材料技术指标必须符合表1规定的范围。将渗固剂装入智洒布车内，按照预先测算的撒布量标定洒布车，实施原路面的撒布作业(洒布量范围0.4～0.5kg/m2)，待20～30分钟渗固剂充分下渗反应后方可进入下道施工工序。渗固剂被吸收的时间会受天气的影响，在晴天阳光充足的情况下，速度较快，若为阴天，时间会延长，建议延长养生时间至40～60分钟。

摊铺磨耗层

宜采用Bergkamp或VSS自动稀浆封层摊铺机。

①放样划线：根据车道宽度，调整摊铺箱宽度，使施工车程次数为整数。据此宽度从路缘开始放样，一般第一车均从左边开始，划出走向控制线。

②装料：将符合要求的矿料，乳化沥青、填料、水、添加剂等分别装入摊铺机的相应料箱，一般应全部装满，并应保证矿料的湿度均匀一致。

③摊铺

a.将装好料的摊铺机开至施工起点，对准走向控制线，把摊铺器放在工作位置(牵引杆与前支点联接)，并调整摊铺箱厚度与拱度，摊铺器后胶板向外翻，其余三边胶板向内翻，调整滑道高度、拱度调整螺丝，使之满足施工要求的摊铺厚度，保持使摊铺箱周边与原路面贴紧，并挂好拖布；

b.确认各料门的高度或开度后开动机器，接合拌和缸离合器，使搅拌轴正常运转，并开启摊铺箱螺旋分料器；

c.打开各料门控制开关，使矿料、填料、水几乎同时进入拌和缸，并当预湿的混合料推移至乳液喷出口时，乳液喷出；

d.调节常温沥青混合料在分向器上的流向，使常温沥青混合料能均匀地流向摊铺箱左右；

e.调节水量，使常温沥青混合料稠度适中；

f.当常温沥青混合料均匀分布在摊铺箱的全宽范围内时，启动底盘，并缓慢前行，一般前进速度为1.2～1.8km/h，但应保持常温沥青混合料摊铺量与生产量基本一致，保持摊铺箱中常温沥青混合料的体积为摊铺箱容积的1/2左右。在施工中特别注意，摊铺箱中的混合料不能太多，防止溢出；

g.当摊铺机上任何一种材料用完时应立即关闭所有的开关，让搅拌缸中的混合料搅拌均匀，并送入摊铺箱摊铺完后，即停止前行；

h.加完料重新摊铺时，从前一车摊铺终点后退3～4m处开始，使前后两次封层有一段重叠。将凸起的和过稀混合料刮除，避免刚开机油水比不准而引起的脱落，使接茬平顺整齐；

i.施工结束时将摊铺箱提起，然后将摊铺机连同摊铺箱开至路外，清洁搅拌缸和摊铺箱。

横向接缝处理：通常横向接缝作成对接接缝的形式，摊铺车在起点处时，应稍放慢速度前进，这样可以避免因摊铺箱中的混合料过多而使摊铺过厚，产生的起拱现象。当一车铺完后，应用铁锹铲齐接头，在接头0.5～1m处铺一块铁皮，和接头末端平齐，摊铺车吊着摊铺箱倒于接头处停下，并把摊铺箱放于铁皮上，当摊铺机前进后，将铁皮连同其上的混合料一同拿走。这样可以保证有一个非常平整而美观的起点。

纵向接缝处理：

纵向接缝与摊铺方向及行车路线平行，它是影响微表处封层总体美观的重要方面。施工车道按由外侧向中央分隔带逐次施工(由低到高)，施工时，应先在已铺筑半幅接缝处进行预湿水处理，，摊铺箱边缘无限接近已铺车道边缘，稀浆混合料本身存在一定的自流淌，有利于两车道稀浆混合料的衔接。如遇搭接过厚或未接好的地方，应用橡胶耙在其未破乳时迅速刮平，保证接缝的平整，美观。

碾压整平：采用胶轮压路机对摊铺及接缝处理好的路面进行碾压整平处理。胶轮压路机增强沥青混凝土骨料与骨料之间的契合度，增强密实度，提升路面的质量。

本申请中，用于山区公路渗固磨耗层的沥青路面养护的APR渗固剂具有高还原性、高渗透性、低温适应性，微观上可深度还原沥青各组分，宏观上加固了原沥青面层、激活沥青性能指标的特点，通过本申请施工方法得到的路面，具有高粘附、高抗裂、高稳定、强渗透、长寿命的性能；同时还便于山区公路渗固磨耗层高效快捷的施工，便于节能环保，有利于广泛应用。

本申请中，APR为Apshalt Penetrative Rejuvenator的简写,本申请中，按本申请施工完成的路面，顶层为高性能磨耗层，厚度为0.9-1.1cm，底部为原路面(如图1所示)，其中，原路面层中APR渗固剂还原沥青的厚度一般为0.5-4.0cm。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂，其特征在于：该APR渗固剂由以下重量份原材料混配而成：重环烷烃类蒸馏油40-50份，醛类沥青交联剂30-35份，水分65-70份。

2.根据权利要求1所述的山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂，其特征在于：所述重环烷烃类蒸馏油选用经加氢脱硫处理的重环烷烃类石油轻质馏分。

3.根据权利要求1所述的山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂，其特征在于：所述醛类沥青交联剂选用煤沥青四氢呋喃萃取物与交联剂发生交联反应产生的醛类沥青交联剂。

4.根据权利要求1-3任一项所述的山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂的施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：

1)：路面预处理：裂缝进行灌缝，网裂进行挖补，3mm以上的标线进行打磨；去除施工路面上的泥土、杂物及积水；

2)：喷洒APR渗固剂：当路面平整时，将渗固剂装入洒布车内，调节好洒布车撒布量，实施施工路面的撒布作业；当路面为山区公路，纵坡横坡较大区域时，用喷涂设备人工精准喷洒；

3)：摊铺磨耗层：等待渗固剂充分下渗，被原面层沥青吸收反应，颜色由粉红色变为黑色后，采用稀浆封层摊铺机进行摊铺及接缝处理；

4)：碾压整平：采用胶轮压路机对摊铺及接缝处理好的路面进行碾压整平处理。

5.根据权利要求4所述的山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂的施工方法，其特征在于：所述渗固剂充分下渗反应时间为：晴天20～40min，阴天40～60min。

6.根据权利要求4所述的山区公路渗固磨耗层养护的APR渗固剂的施工方法，其特征在于：所述接缝处理包括横向接缝处理及纵向接缝处理。

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