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CN108301278A - 一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法 - Google Patents

一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法 Download PDF

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CN108301278A CN201710026147.1A CN201710026147A CN108301278A CN 108301278 A CN108301278 A CN 108301278A CN 201710026147 A CN201710026147 A CN 201710026147A CN 108301278 A CN108301278 A CN 108301278A
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曹东伟
季节
张艳君
许鹰
张海燕
夏磊
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Beijing University of Civil Engineering and Architecture
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ZHONGLU GAOKE (BEIJING) HIGHWAY TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法，所述方法包括：(1)基层路面的预处理；(2)水性高分子改性乳化沥青混凝土的拌合；所述水性高分子改性乳化沥青混凝土中含有质量百分比2～35％的水性高分子改性乳化沥青，余量为矿料；(3)将经拌合的水性高分子改性乳化沥青混凝土摊铺于经预处理的基层路面；在摊铺后的混凝土表面铺设表面湿润的覆盖层，进行前期养生；(4)将经所述前期养生后的混凝土表面进行碾压后，固化成型。本发明提供的方法有效的解决了常规路面热拌材料施工中温度控制难，废气排放量大、耗能大的问题；提高了冷拌材料的强度，高温性能，低温性能等各项指标；弥补了一般冷拌材料形成强度过慢的不足。

Description

一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法
技术领域
本发明涉及路面施工方法，具体涉及一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法。
背景技术
现有热拌沥青路面技术是国内外沥青路面建设的主要铺面技术，但随着全球节能减排需求日益迫切，热拌沥青路面技术在生产和施工中存在的能耗高、排放大、污染重等问题逐渐凸显出来。冷拌沥青路面技术是一种相对比较节能环保的技术，但是以往的冷拌沥青路面技术不仅难以达到高等级路面结构层的各项指标，而且形成强度时间长，大大降低了冷拌冷铺路面的施工效率。随着材料科学的发展，水性高分子材料与乳化沥青的相容性问题已经得到解决，通过水性高分子材料对乳化沥青的改性，极大提高了冷拌路面的整体性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法，该方法可以有效解决常规路面热拌材料施工中温度控制难，废气排放量大、耗能大的问题，达到节能减排的效果；同时提高冷拌材料的强度，高温性能，低温性能等各项指标，弥补一般冷拌材料形成强度过慢的不足。
为了解决上述问题，本发明提供了一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法，包括：基层路面处理；水性高分子改性乳化沥青混凝土的拌合；摊铺及前期养生；碾压及固化成型。
具体而言，所述方法包括如下步骤：
(1)基层路面的预处理；
(2)水性高分子改性乳化沥青混凝土的拌合；所述水性高分子改性乳化沥青混凝土中含有质量百分比2～35％、优选为4～20％的水性高分子改性乳化沥青，余量为包括集料和矿粉的矿料；
(3)将经步骤(2)拌合的水性高分子改性乳化沥青混凝土摊铺于经步骤(1)预处理的基层路面；在摊铺后的混凝土表面铺设表面湿润的覆盖层，进行前期养生；
(4)将经所述前期养生后的混凝土表面进行碾压后，固化成型。
本发明所述水性高分子改性乳化沥青由水、水性高分子改性剂和乳化沥青混合而成；优选所述水性高分子改性剂和乳化沥青的重量比为1～8：9～2；所述水性高分子改性乳化沥青中水占的比例为0.1～0.5。
其中，所述水性高分子改性剂为单组份或双组份；所述双组份的水性高分子改性剂由水性树脂和固化剂组成。所述水性树脂包括水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂；所述固化剂包括乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、间苯二胺或二氨基二苯基甲烷。所述乳化沥青固含量为30％-70％。
本发明所述水性高分子改性剂中，各组分的用量由水性高分子材料的参数确定。水的用量与单组份或者双组份中的含量有关。若单组份(或者双组份中占比例较大的组份)水性高分子材料的含水率超过50％，水的用量为单组份(或者双组份较粘稠的组份)高分子材料改性剂质量的1-2倍；若单组份(或者双组份中占比例较大的组份)水性高分子材料的含水率超不过50％，水的用量为单组份(或者双组份较粘稠的组份)高分子材料改性剂质量的1.5-3倍。所述拌合过程中，若集料的含水率小于2％，则需要在集料表面先喷水润湿，否则不需要此过程。
本发明所述的基层处理是对待铺设沥青路面的基面清洁，通过清扫或高压水冲洗或空压机清除或其他方法清除石子、浮渣、粉尘、油或其他杂质杂物，喷洒或涂抹粘层油。所述粘层油用量为0.4～1.2kg/m2；优选所述粘层油为乳化沥青、改性乳化沥青、热沥青、改性沥青、水性高分子、环氧树脂、环氧沥青中的一种或几种。
所述拌合分可为两个步骤：1)制备水性高分子改性乳化沥青：提前对各组分和水计量，若为双组份，先将水和双组份中粘度较大的组分混合20-480s，所得混合物与另一组分混合20-480s；若为单组分，则只需将水和单组分混合20-480s，最后加入乳化沥青搅拌120-600s；2)制备混合料：提前对水性高分子改性乳化沥青和各档集料和填料计量，按比例，加料顺序为先把集料与水性高分子改性乳化沥青混合，搅拌180s-600s，然后把矿粉与所得混合物混合，搅拌60s-300s。
所述拌合步骤中，水性高分子改性乳化沥青与集料拌合温度为常温0-40℃。
本发明所述拌合可在拌合厂拌合，可在现场拌合。若在拌合厂拌合，则需要运输，采用具有搅拌措施的运输车运输到摊铺现场。本发明应保证混合料在运输过程中搅拌10-20次/分钟。
本发明所述摊铺前的运输过程中，运输时间与温度有关。且运输当天气温低于30℃时，运输时间不能超过90min，当天气温高于30℃时，运输时间不能超过60min。
本发明所述步骤(3)所述覆盖层为喷淋水雾的薄膜或土工布。所述前期养生到混凝土表层颜色变黑且变黑的深度超过所述矿料中所含公称粒径大于等于4.75mm集料的粒径的1/3时为止。
本发明所述步骤(4)碾压时保持混凝土表面湿润，采用静压方法碾压；优选碾压次数为8～15次且碾压时间应控制在30min以内。
本发明所述步骤(4)中，固化成型采用自然养生法或加热养生法；
所述自然养生法优选在＞5℃的环境温度下自然养生24～36h；
所述加热养生优选以50～70℃的温度对路面均匀加热；更优选采用间歇式微波辐射加热和微波加热；进一步优选所述加热的总时间为2～4h。
本发明所述方法还可以包括以下步骤：(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，即可开放交通；
优选当路面的马歇尔稳定度≥18kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
作为本发明的一种优选方案，所述方法包括以下步骤：
(1)基层路面的预处理：清洁待铺设的基层路面，以0.4～1.2kg/m2涂抹粘层油；所述粘层油采用水性高分子、环氧沥青、乳化沥青或改性乳化沥青；
(2)水性高分子改性乳化沥青混凝土的拌合：将固化剂与水在常温下充分混合搅拌均匀，加入水性树脂，得改性混合物，其中，水性树脂、固化剂以及水的重量比为1：1～2：0～3；将所述改性混合物与乳化沥青以重量比1～8：9～2充分混合，再与矿料充分拌合，拌合所得的水性高分子改性乳化沥青混凝土中水性高分子改性乳化沥青的含量为4～20％；
(3)摊铺及前期养生：将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土迅速运输至经步骤(1)预处理的基层路面进行摊铺，用表层湿润的塑料薄膜覆盖，混凝土表层颜色变黑且变黑的深度超过所述矿料中所含粗集料粒径的1/3时，结束前期养生；
(4)在确保路面湿润的情况下静压碾压8～15次；采用间歇式微波加热的方法进行固化成型，控制路面温度为52～65℃，累计加热2～4h，每个加热周期中：微波辐射加热15～25min使路面升温至52～65℃，停止加热保温5～7min，再迅速升温进行加热；
(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，开放交通。
本发明进一步保护所述方法在各级公路、高速公路、桥梁或隧道的施工、养护、改建及维修工程中的应用。所述的路面施工方法，可用于桥面和隧道铺装工程、高速公路及普通道路的新建及维修工程、城市主干道路及BRT车道、交叉路口、公交站台的新建及维修工程。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：(1)实现了冷拌冷铺：在常温下生产、施工，从根本上改变热拌沥青路面技术中的能耗高、污染重、排放大等问题，可以实现道路建设过程中的能耗低、污染轻、排放小；(2)高性能：本材料综合性能是传统冷拌乳化沥青混合料的3倍以上，并超越传统热拌沥青混合料的性能；(3)施工方便：本材料可以在现场拌合，省去了运输过程，大大缩短了施工时间，此外，本材料的拌合过程简单，对拌合机械要求低，甚至采用一般水泥混凝土的小型拌合机就可以拌合，施工过程简单方便。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
当天天气：晴室外温度：15℃-22℃空气相对湿度：39％风速：5级
矿料含水率：2.1％
其中，所述A组份为市售的水性环氧树脂，固含量99％；
B组份为市售的环氧树脂固化剂，固含量50％。
(1)基层路面的预处理：待铺设沥青，路面的基面清洁扫除石子、浮渣、粉尘、油或其他杂质杂物，涂抹粘层油；所述粘层油采用乳化沥青，用量0.8kg/m2。
(2)水性高分子改性乳化沥青混凝土的拌合：采用AC-13级配，水性高分子改性乳化沥青占矿料比例为15％，配料5000kg；①首先将B组份与水在常温下按照1.5:2混合2min，搅拌均匀，然后将A组分按照1:3.5的比例加入到B和水的混合物中搅拌300s；最后将AB与水的混合物与乳化沥青按照3:7的比例混合，搅拌480s，至均匀；②将水性环氧改性乳化沥青以15％比例与5000kg矿料放入拌合锅内拌合，拌合10分钟后放入运输车进行运输车，运输车为封闭式运输，且对沥青混凝土搅拌12转/分钟；运输90分钟到达施工现场；
(3)摊铺及前期养生：到场后立即摊铺；用黑色塑料薄膜覆盖，并及时喷水以保持塑料薄膜的上表层湿润，120分钟后，发现混合料表面发黑，且黑色深度超过4.75mm档集料的1/3粒径，前期养生结束；
(4)碾压及固化成型：采用钢轮压路机碾压，初压2遍+复压8遍+终压3遍，全程采用静压，碾压用时25min；在碾压过程中，一直保持压路机轮湿润；采用间歇式微波加热方式使路面固化成型，在5s内升温至62℃，均匀加热持续20min/次，间隔时间为5分钟，监测沥青混合料温度，温度在52-65℃，累计加热3h；
(5)开放交通：累计加热4h后，钻芯取样测马歇尔稳定度为21KN，空隙率为4％，满足开放交通要求，开放交通。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基层路面的预处理；
(2)水性高分子改性乳化沥青混凝土的拌合；所述水性高分子改性乳化沥青混凝土中含有质量百分比2～35％、优选为4～20％的水性高分子改性乳化沥青，余量为包括集料和矿粉的矿料；
(3)将经步骤(2)拌合的水性高分子改性乳化沥青混凝土摊铺于经步骤(1)预处理的基层路面；在摊铺后的混凝土表面铺设表面湿润的覆盖层，进行前期养生；
(4)将经所述前期养生后的混凝土表面进行碾压后，固化成型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性高分子改性乳化沥青由水、水性高分子改性剂和乳化沥青混合而成；优选所述水性高分子改性剂和乳化沥青的重量比为1～8：9～2；进一步优选所述水性高分子改性乳化沥青中水占的比例为0.1～0.5；
其中，所述水性高分子改性剂为单组份或双组份；所述双组份的水性高分子改性剂由水性树脂和固化剂组成；所述水性树脂选自水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂中的一种或几种；所述固化剂选自乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、间苯二胺或二氨基二苯基甲烷中的一种或几种；
所述乳化沥青固含量为30％～70％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述水性高分子改性剂为单组份；当所述组分本身的含水率大于50％时，所述水的用量为该组分质量的1～2倍；当所述组分本身的含水率不大于50％时，所述水的用量为该组分质量的1.5～3倍；
或，所述水性高分子改性剂为双组份；当所述双组份中所重量较大的组分本身含水率大于50％，水的用量为所述双组份中粘稠度较大组分质量的1～2倍；当所述双组份中所重量较大的组分本身含水率不大于50％，水的用量为所述双组份中粘稠度较大组分质量的1.5～3倍；
优选地，所述拌合过程中，若集料的含水率小于2％，先在所述集料表面喷水润湿，再进行拌合。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述拌合包括以下步骤：
1)制备水性高分子改性乳化沥青：
将双组份水性高分子改性剂中粘度相对较高的组分与水混合20～480s，再与另一组分混合20～480s，所述混合物中加入乳化沥青搅拌120～600s，得到水性高分子改性乳化沥青；
或，将单组份水性高分子改性剂与水混合20～480s，所述混合物中加入乳化沥青搅拌120～600s，得到水性高分子改性乳化沥青；
2)制备混合料：将集料与所述水性高分子改性乳化沥青在0～40℃下搅拌混合180s～600s，在所得混合物中加入矿粉搅拌混合60s～300s，即可；
优选地，所述拌合可在拌合厂拌合或在现场拌合；当在拌合厂拌合时，采用具有搅拌措施的运输车将原料运输到摊铺现场，并在运输过程中搅拌10～20次/分钟；当运输时气温低于30℃时，运输时间不超过90min，当运输时气温高于30℃时，运输时间不超过60min。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述基层路面的预处理是对待铺设沥青路面的基面清洁，通过清扫或高压水冲洗或空压机清除或其他方法清除石子、浮渣、粉尘、油或其他杂质杂物，再喷洒或涂抹粘层油；
优选所述粘层油用量为0.4～1.2kg/m2；进一步优选所述粘层油为乳化沥青、改性乳化沥青、热沥青、改性沥青、水性高分子、环氧树脂、环氧沥青中的一种或几种。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)所述覆盖层为喷淋水雾的薄膜或土工布；
或/和，所述前期养生到混凝土表层颜色变黑且变黑的深度超过所述矿料中所含公称粒径大于等于4.75mm集料的粒径的1/3时为止。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述碾压时保持混凝土表面湿润，采用静压方法碾压；优选碾压次数为8～15次，且碾压时间控制在30min以内；
和/或，步骤(4)所述固化成型采用自然养生法或加热养生法；所述自然养生法优选在＞5℃的环境温度下自然养生24～36h；所述加热养生优选以50～70℃的温度对路面均匀加热，更优选采用间歇式微波辐射加热和红外加热，进一步优选所述加热的总时间为2～4h。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，即可开放交通；
优选当路面的马歇尔稳定度≥18kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。
9.一种水性高分子改性乳化沥青混凝土路面的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基层路面的预处理：清洁待铺设的基层路面，以0.4～1.2kg/m2涂抹粘层油；所述粘层油采用水性高分子、环氧沥青、乳化沥青或改性乳化沥青；
(2)水性高分子改性乳化沥青混凝土的拌合：将固化剂与水在常温下充分混合搅拌均匀，加入水性树脂，得改性混合物，其中，水性树脂、固化剂以及水的重量比为1：1～2：0～3；将所述改性混合物与乳化沥青以重量比1～8：9～2充分混合，再与矿料充分拌合，拌合所得的水性高分子改性乳化沥青混凝土中水性高分子改性乳化沥青的含量为4～20％；
(3)摊铺及前期养生：将经步骤(2)拌合的热固性沥青混凝土迅速运输至经步骤(1)预处理的基层路面进行摊铺，用表层湿润的塑料薄膜覆盖，混凝土表层颜色变黑且变黑的深度超过所述矿料中所含粗集料粒径的1/3时，结束前期养生；
(4)在确保路面湿润的情况下静压碾压8～15次；采用间歇式微波加热的方法进行固化成型，控制路面温度为52～65℃，累计加热2～4h，每个加热周期中：微波辐射加热15～25min使路面升温至52～65℃，停止加热保温5～7min，再迅速升温进行加热；
(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，开放交通。
10.权利要求1～9任意一项所述方法在各级公路、高速公路、桥梁或隧道、城市干道、BRT车道、交通路口及公交站台的施工、养护、改建及维修工程中的应用。
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