CN114292050A

CN114292050A - 一种普适性再生磨耗层

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Publication number: CN114292050A
Application number: CN202111562745.3A
Authority: CN
Inventors: 罗群星; 吴咏超; 周钊; 罗宁; 季成
Original assignee: Guizhou Middle Road Transportation Technology Co ltd; Shuicheng Highway Administration Of Guizhou Province
Current assignee: Guizhou Middle Road Transportation Technology Co ltd; Shuicheng Highway Administration Of Guizhou Province
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-04-08

Abstract

本发明涉及公路沥青路面预防性养护技术领域，具体是一种普适性再生磨耗层。包括如下组分：改性乳化沥青1.8‑2.2份、富含芳香组分的APR渗固剂0.3‑0.5份、集料18‑22份、填料0.5‑1.5份、添加剂0.5‑1.5份及水0.5‑1.5份。本发明的普适性再生磨耗层可用于改善因路面沥青老化引起的抗滑、渗水、花白、细集料脱落等问题，富含芳香分的APR材料在恢复老化沥青的弹性和粘性上更准确有效，在传统技术的预期寿命基础上，可再推迟路面结构型修复(大中修)的时间1年以上。本发明结合了富含芳香分的APR(Asphalt Penetrative Rejuvenator)全渗透还原再生雾封层和普适性特种乳化改性沥青磨耗层，克服了传统乳化沥青磨耗层受气温和日照的严重制约，在高海拔、低气温以及隧道和山体阴面公路均具有普遍适用性。

Description

一种普适性再生磨耗层

技术领域

本发明涉及公路沥青路面预防性养护技术领域，具体是一种普适性再生磨耗层。

背景技术

为适应公路养护发展需要，规范公路沥青路面预防养护工作，提高沥青路面预防养护技术水平，2021年08月17日，交通部发布《公路沥青路面预防养护技术规范》(JTG/T5142-01-2021)，作为公路工程行业推荐性标准，自2021年12月1日起施行。

规范提出，应积极开展预防养护技术的材料创新、设备创新、工艺创新，不断提高其技术性能、施工效率及经济性，减少养护施工对交通的影响。规范规定，沥青路面预防养护技术可分为封层、罩面、就地热再生等不同类型。其中，封层类技术可包括雾封层、碎石封层、纤维封层、稀浆封层、微表处、复合封层等。近年来，我国沥青路面预防性养护技术不断创新，新技术不断涌现。尽管新技术不一而足，但一般都是在本规范规定的技术基础上的材料改良、工艺改进或者不同技术组合，为预防性养护提供了更多技术选择。

现有技术中将APR全渗透还原再生雾封层与超粘磨耗层两种工艺进行组合成——再生还原磨耗层(渗固磨耗层)。该技术是封层类预防养护技术的革新，有别于市场同类产品之处，既提供了高性能磨耗层，又对原路面沥青老化产生的初级病害进行了纠治，是一种标本兼治的预防性养护技术。

现有传统的APR材料组分，仅规定了起渗透老化沥青作用的饱和分的比例，一般为21-28％，而对起对老化沥青起软化还原再生作用的芳香分的比例缺少规定要求。

现有的传统再生还原磨耗层(渗固磨耗层)，施工工艺受环境影响非常大，如海拔高气温低，隧道里面，或者在阴天和山体背面等缺乏阳光照射的位置和气温低时，APR组分和乳化沥青破乳困难，磨耗层强度很难快速形成，即出现无法正常施工的现象，严重制约传统再生还原磨耗层的普及使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种普适性再生磨耗层，以解决背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种普适性再生磨耗层，包括如下组分：改性乳化沥青1.8-2.2份、富含芳香组分的APR渗固剂0.3-0.5份、集料18-22份、填料0.5-1.5份、添加剂0.5-1.5份及水0.5-1.5份。

优选地，包括如下组分：改性乳化沥青2份、富含芳香组分的APR渗固剂0.4份、集料20份、填料0.5-1.5份、添加剂1份及水1份。

优选地，所述改性乳化沥青为慢裂快凝型改性乳化沥青，且改性剂剂量不宜小于3％。

优选地，所述集料包括细集料和粗集料。

优选地，所述细集料为0-3mm的石灰岩、玄武岩或辉绿岩集料。

优选地，所述粗骨料为3-9mm的玄武岩、辉绿岩集料。

优选地，所述填料为矿粉，或水泥，或消石灰中的一种。

优选地，所述添加剂为无机盐类添加剂(水泥)、有机类添加剂(SBR，或阳离子胺类改性剂)等。

优选地，所述水为饮用水。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的普适性再生磨耗层解决了传统技术的制约问题，可用于改善因路面沥青老化引起的抗滑、渗水、花白、细集料脱落等问题，富含芳香分的APR材料在恢复老化沥青的弹性和粘性上更准确有效，在传统技术的预期寿命基础上，可再推迟路面结构型修复(大中修)的时间1年以上。本发明的普适性再生磨耗层是一种创新的复合类封层技术，它结合了富含芳香分的APR(Asphalt Penetrative Rejuvenator)全渗透还原再生雾封层和普适性特种乳化改性沥青磨耗层，克服了传统乳化沥青磨耗层受气温和日照的严重制约，在高海拔、低气温以及隧道和山体阴面公路均具有普遍适用性。普适性再生磨耗层具备还原老化沥青、纠治早期病害、平整、密实、抗滑、耐久，以及良好的抗水损害能力，具有普遍适用性。

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。

实施例1

一种普适性再生磨耗层，在每平方米的路面中，包括如下组分：对低温和阴暗的施工环境具有普适性的改性乳化沥青1.8kg、富含芳香组分的APR渗固剂0.3kg(须根据原路面沥青老化程度进行标定)、集料18kg、填料0.5kg、添加剂0.5kg及水0.5kg。

实施例2

一种普适性再生磨耗层，在每平方米的路面中，包括如下组分：对低温和阴暗的施工环境具有普适性的改性乳化沥青2kg、富含芳香组分的APR渗固剂0.4kg(须根据原路面沥青老化程度进行标定)、集料20kg、填料1kg、添加剂1kg及水1kg。

实施例3

一种普适性再生磨耗层，在每平方米的路面中，包括如下组分：对低温和阴暗的施工环境具有普适性的改性乳化沥青2.2kg、富含芳香组分的APR渗固剂0.5kg(须根据原路面沥青老化程度进行标定)、集料22kg、填料1.5kg、添加剂1.5kg及水1.5kg。

在上述实施例1-3中，改性乳化沥青为慢裂快凝型改性乳化沥青，且改性剂剂量(改性剂有效成分占纯沥青的质量百分比)不宜小于3％。拌合用改性乳化沥青须采用普适性A级配方，以适应阴天或10℃的低温的极限施工气候。考虑到改性乳化沥青的蒸发残留物含量和残留物后软化点会直接影响普适性再生磨耗层混合料的耐久性，故将本发明用改性乳化沥青蒸发残留物含量的要求值控制为≮60％，残留物后软化点要求值控制为≮60℃，此外，普适性再生磨耗层对黏韧性、5℃延度等指标提出了更高的要求，具体指标如下表1：

表1普适性再生磨耗层用改性乳化沥青技术要求

APR渗固剂

本发明中，相比传统APR渗固剂，本工艺采用富含芳香分的APR组分，芳香分组分比例高达60％以上。富含芳香分的APR渗固剂材料在恢复老化沥青的弹性和粘性上更准确有效，用于对原路面的老化沥青进行渗透还原再生，补充老化沥青缺失的轻质组分，尤其是起软化还原老化沥青的芳香组分，使其指标性能恢复或接近新沥青水平。APR渗固剂养生结束后摊铺普适性高性能磨耗层，APR渗固剂呈淡粉色或淡黄色，其技术要求见下表2：

表2普适性再生磨耗层用APR渗固剂技术要求

集料应选用强度高、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。

细集料(0-3㎜)宜采用碱性石料生产的机制砂或洁净的石屑，可采用石灰岩、玄武岩或辉绿岩集料，技术要求见表3。如果细集料采用玄武岩，为避免新破碎集料的表面电荷引起乳化沥青过快破乳，应尽量选用已破碎的放置3个月以上的、活性较低的合格玄武岩细集料。

表3普适性再生磨耗层用细集料技术要求

粗集料(3-9㎜)可采用玄武岩、辉绿岩集料，技术要求见表4。不合格集料(针片状的含量过高、集料最大尺寸过大)会直接导致普适性再生磨耗层混合料的噪音加大，故集料针片状含量要求可适当提高至≯12。集料选择时要根据摊铺厚度选择适宜的最大集料粒径，严格限制大粒径含量。

表4普适性再生磨耗层用粗集料技术要求

填料为矿粉、水泥、消石灰等，填料应干燥、疏松，无结团，并应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的相关要求。矿粉的主要作用是改善矿料级配。水泥、消石灰等具有化学活性的填料的主要作用是调整稀浆混合料的可拌和时间、成浆状态和成型速度等，其具体使用与否，需结合实际，综合考虑。填料的掺加量必须通过混合料设计试验确定。

添加剂的主要作用是调节稀浆混合料可拌和时间、破乳速度、开放交通时间、磨耗层强度等施工性能，并在一定程度上改变混合料的路用性能。常用的添加剂包括无机盐类添加剂(水泥)、有机类添加剂(SBR，或阳离子胺类改性剂)等。对于阳离子乳化沥青混合料，无机盐类添加剂一般会延长可拌和时间，延缓成型。添加剂种类和剂量的确定是混合料设计的一项重要内容，添加剂的掺加不应对混合料路用性能产生不利影响。未经试验验证的添加剂不得在施工中采用。

所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它污染物，一般采用饮用水。

本发明的混合料的配合比设计，应利用《微表处和稀浆封层技术指南》设计方法和满足《公路沥青路面预防养护技术规范》(JTG/T5142-01-2021)要求。一般情况下，二级及以上公路，交通量大，宜采用MS-3型级配，如具备条件时，矿料级配范围可增加7.2mm通过率的要求。其级配组成应满足下表5的要求。

表5普适性再生磨耗层级配范围要求

本发明的混合料技术性能要求应满足下表6的技术要求。

表6普适性再生磨耗层技术性能要求

试验方法按照现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)规定执行。

综上，本发明的沥青路面技术指标宜符合表7。

表7普适性再生磨耗层沥青路面技术指标

在原路面上铺筑高胶超薄磨耗层时，应对原路面技术状况进行评价，路面性能指标应符合表8要求。原有路面主要调查分析内容如下：

(1)调查破损情况，包括裂缝率、车辙深度、修补面积等；

(2)评价原路面结构承载能力。

表8普适性再生磨耗层对原路面性能指标要求

技术指标	高速公路	一级公路	二级公路	三级、四级公
					路面状况指数	80～90	80～90	80～90	75～90
路面行驶质量指数	85～100	85～100	85～100	80～100
					路面车辙深度指数	80～90	80～100	80～100	75～90
路面结构强度指数	90～100	90～100	90～100	85～100

因此，本发明的普适性再生磨耗层解决了传统技术的制约问题，可用于改善因路面沥青老化引起的抗滑、渗水、花白、细集料脱落等问题，富含芳香分的APR材料在恢复老化沥青的弹性和粘性上更准确有效，在传统技术的预期寿命基础上，可再推迟路面结构型修复(大中修)的时间1年以上。本发明的普适性再生磨耗层是一种创新的复合类封层技术，它结合了富含芳香分的APR(Asphalt Penetrative Rejuvenator)全渗透还原再生雾封层和普适性特种乳化改性沥青磨耗层，克服了传统乳化沥青磨耗层受气温和日照的严重制约，在高海拔、低气温以及隧道和山体阴面公路均具有普遍适用性。普适性再生磨耗层具备还原老化沥青、纠治早期病害、平整、密实、抗滑、耐久，以及良好的抗水损害能力，具有普遍适用性。

本发明的施工方法如下：

A、试验：对已确定的施工路段进行试验；

①拌合试验：

普适性再生磨耗层施工工艺一般通过实验室测定沥青，集料，填料等材料应用种类及其用量。其中，普适性再生磨耗层冷拌集料和改性乳化沥青附着力试验至为重要，国际上通常采用湿轮磨耗试验。

②沥青老化试验(一般是在科研项目中的试验环节，工程项目如有条件也可进行)：

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1-2cm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1-2cm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，喷洒适当掺量再生封层组分使原路面老化沥青恢复至原有沥青性能的80％左右，并以此掺量作为APR渗固剂组分洒布量的参考用量。

③圆环试验：

工程项目中，在施工路段现场进行圆环试验法来确定APR渗固剂组分的洒布量，试验步骤如下：

(1)用粉笔在待处理路面上画3～4个直径为15cm的圆环；

(2)将APR渗固剂组分倒入量杯中，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，以此确定再生封层组分洒布量。

B、施工准备

1.1施工设备及材料

①磨耗层摊铺设备1-2台(摊铺设备拌和箱应为大功率双轴强制搅拌式，摊铺槽应带有两排布料器，且应具有精确计量***并可记录或显示矿料、乳化沥青等的用量)、APR渗固剂喷洒设备1台

②与渗固磨耗层技术施工相关所需配套设备如下：

30吨以上保温沥青罐车1台；

50型碎石装载机1台；

3吨前后双驱轮胎压路机1台；

10m³以上翻斗车；

配料机、筛料机各1套；

路面清扫工具等其它小型机具；

③施工原材料：普适性拌合用改性乳化沥青、APR渗固剂、集料、填料、添加剂、水。

组织施工负责人、技术服务人员、监理人员、材料负责人员、交通组织人员、召开施工前会议，对施工过程进行详细宣贯，从而对整个施工过程做到有效落实和监管。准备内容主要包括：

(1)交通组织和管制；

(2)施工安全措施；

(3)明确项目组人员的职责和权限；

(4)施工进度日程表；

(5)核准施工材料：APR渗固剂、集料(尤其是集料级配)、聚合物改性乳化沥青、添加剂、水等；

(6)设备型号及标定、校准情况；在有监理人员在场的情况下，对所有材料用量进行记录和标定，做到有监督的标定；

(7)原路面的病害处治及清理情况核准，确保原路面按照“病害处治设计”进行处治；

(8)路面标记情况。

C、封闭交通：对需要施工路段进行交通道路封闭；

交通封闭严格按照《公路养护安全作业规程》(JTG H30-2015)及当地交通主管部门规定的规范实施。

D、清洁路面：将原路面上的泥土，杂物，热熔震荡标线等清洗干净，可使用洒水车及大功率吹风机辅助清扫路面。并确保原路面上无积水。

E、标线保护：在弯道较急处，如需要对标线进行保护，避免APR渗固剂和磨耗层污染标线，可通过粘贴胶带对标线予以保护。

F、喷洒APR渗固剂：APR渗固剂原材料技术指标必须符合表9规定的范围。将APR渗固剂装入喷洒设备或同步洒布车内，按照预先测算的撒布量标定喷洒设备，实施原路面的洒布作业(洒布量范围0.3～0.5kg/m2)，待20～30分钟，APR渗固剂充分下渗反应，颜色由淡粉色或淡黄色变为深褐色，方可进入下道施工工序。再生封层工程乳液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。

表9普适性再生磨耗层用APR渗固剂技术要求

G、摊铺普适性磨耗层

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。如有路缘石、车道线等作为参照物的也可不施划导线。

②装料：将符合要求的集料，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：

应铺筑长度不小于200m的试验段，应根据试验段情况在设计配合比基础上确定施工配合比，并确定施工工艺。通过试验段确定的生产配合比和施工工艺，经监理或业主认可后应作为正式施工依据，施工过程中不得随意更改。

(1)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；

(2)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；

(3)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；

(4)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；

(5)调节水量，使常温沥青混合料稠度适中；

(6)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；

(7)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；

(8)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；

(9)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。

④接缝处理：

(1)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。如横向接缝较为明显，可在接缝处撒布一层0～5mm的细料。

(2)纵向接缝处理：纵向接缝与摊铺方向及行车路线平行，它是影响普适性再生磨耗层总体美观的重要方面。施工车道按由外侧向车行道分界线带逐次施工(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。

H、人工修整：混合料摊铺后，应立即进行人工找平，找平的重点是：起点、终点、纵向接缝，过厚、过薄或不平处，尤其对超大粒径矿料产生的刮痕，应尽快清除并填平。

I、养护和碾压：在开放交通前，禁止车辆通行，之后使用3t前后双驱轮胎压路机进行碾压即可开放。

本发明施工后的沥青路面技术指标符合表10。

表10普适性再生磨耗层沥青路面技术指标

综上，本发明对拌合型乳化高粘沥青进行二次改性，克服现有乳化技术受天气和气温制约，实现在10℃气温或阴天施工(无需光照)条件下，可快速达到现规范的湿轮磨耗强度。普适性再生磨耗层的施工方法将可实施季节延长了2个月，即3月份～11月份。本发明克服了高原地域气候短板的施工特点，适应了我国省干线公路管养里程快速增加的现实情况，解决了现有施工工艺施工季短，不能在10℃气温或阴天施工的问题。

以上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

1.一种普适性再生磨耗层，其特征在于，包括如下组分：改性乳化沥青1.8-2.2份、富含芳香组分的APR渗固剂0.3-0.5份、集料18-22份、填料0.5-1.5份、添加剂0.5-1.5份及水0.5-1.5份。

2.根据权利要求1所述的普适性再生磨耗层，其特征在于，包括如下组分：改性乳化沥青2份、富含芳香组分的APR渗固剂0.4份、集料20份、填料0.5-1.5份、添加剂1份及水1份。

3.根据权利要求1或2所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述改性乳化沥青为慢裂快凝型改性乳化沥青，且改性剂剂量不宜小于3％。

4.根据权利要求1或2所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述集料包括细集料和粗集料。

5.根据权利要求4所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述细集料为0-3mm的石灰岩、玄武岩或辉绿岩集料。

6.根据权利要求4所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述粗骨料为3-9mm的玄武岩、辉绿岩集料。

7.根据权利要求1或2所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述填料为矿粉，或水泥，或消石灰中的一种。

8.根据权利要求1或2所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述添加剂为无机盐类添加剂、有机类添加剂。

9.根据权利要求1或2所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述水为饮用水。

10.根据权利要求8所述的普适性再生磨耗层，其特征在于：所述无机盐类添加剂为水泥；有机类添加剂为阳离子胺类改性剂。