專利名稱：高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路工程，具體涉及修復(fù)舊水泥混凝土路面時(shí)鋪設(shè)在水泥混凝土路面與瀝青混合料面層之間的應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層。
背景技術(shù)：
水泥混凝土路面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞。在水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層(俗稱“白加黑”)，可提高水泥路面的使用功能、改善路面的平整度、延長(zhǎng)水泥路面的使用壽命。但水泥混凝土板塊水平方向的收縮或位移造成的拉伸作用，或面層底部的彎拉應(yīng)力，或在重交通荷載作用下接縫或裂縫處的豎向剪切應(yīng)力，均會(huì)在瀝青混凝土面層產(chǎn)生反射裂縫，影響瀝青混凝土面層的壽命，在低溫情況下的破壞尤為顯著。
為有效防止、延緩和減少反射裂縫的出現(xiàn)，常采用較厚(如取10～15cm)的加鋪層進(jìn)行修復(fù)，但這會(huì)給路面高度的控制造成困難，且提高了修復(fù)成本。近年出現(xiàn)在水泥混凝土板與瀝青混合料面層之間設(shè)置反射裂縫應(yīng)力吸收層的處理方法。如美國(guó)某公司生產(chǎn)的反射裂縫應(yīng)力吸收層“Strata”。但該產(chǎn)品只有吸收功能，沒(méi)有結(jié)構(gòu)功能，在北京、上海等城市的“白加黑”工程中使用后，證實(shí)其應(yīng)力吸收作用有限，并需另外加鋪結(jié)構(gòu)層，這樣無(wú)疑增加了整個(gè)結(jié)構(gòu)的厚度和成本。另外，“Strata”應(yīng)力吸收層如在使用中受到結(jié)構(gòu)性破壞，會(huì)從根本上喪失應(yīng)力吸收功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種應(yīng)用于水泥混凝土路面修復(fù)工程時(shí)的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的一種高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料(簡(jiǎn)稱GSOG瀝青混合料)應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，鋪設(shè)于水泥混凝土路面與瀝青混合料耐磨耗面層之間。
該結(jié)構(gòu)層是由相互嵌擠的礦質(zhì)粗骨料為骨架，以高粘度瀝青結(jié)合料和礦粉填充料、木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑及礦質(zhì)細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充于骨架間而形成的嵌擠型半開(kāi)結(jié)構(gòu)，既有功能性，又有結(jié)構(gòu)性；其質(zhì)量百分比組成為高粘度瀝青結(jié)合料 5～6.50；礦粉填充料 4～6.00；木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑 0.20～0.40；間斷半開(kāi)級(jí)配礦質(zhì)混合料 余量。
該應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層的攤鋪厚度為 4～8cm。
其中所述礦粉填充料采用磨細(xì)石灰石粉。
所述高粘度瀝青結(jié)合料是在基質(zhì)瀝青中加入質(zhì)量比為8-11％的由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、石油樹(shù)脂與硅藻土組成的高粘度瀝青改性劑(RST)制得的。該高粘度瀝青改性劑(RST)由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、石油樹(shù)脂與硅藻土組成。有關(guān)高粘度瀝青改性劑技術(shù)已由中國(guó)專利ZL2005100232279《一種高粘度瀝青改性劑及其制備方法)》公開(kāi)。SBS三嵌段共聚物在高溫性、低溫性、彈性恢復(fù)、感溫性等各方面，都有為PE和EVA無(wú)法企及的突出優(yōu)點(diǎn)。采用RST高粘度瀝青改性劑改性后的高粘度瀝青結(jié)合料，與一般改性瀝青結(jié)合料相比，可提高與礦料的結(jié)合能力，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；可提高結(jié)構(gòu)層的韌性，抵抗常溫疲勞；可改善結(jié)構(gòu)層的彈性和提高低溫延展能力。
所述間斷半開(kāi)級(jí)配(Gap-Semi-Open-Graded，簡(jiǎn)稱GSOG)礦質(zhì)混合料是指在礦料級(jí)配組成中間斷某些粒徑范圍的礦料；該混合料與瀝青拌和壓實(shí)后，形成的空隙率在8-14％之間。
混合料采用間斷半開(kāi)級(jí)配具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)嵌擠結(jié)構(gòu)可使混合料具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；(2)粗骨料間隙結(jié)構(gòu)對(duì)由瀝青與較細(xì)的石料，礦粉等組成的粘性膠體-瀝青瑪蹄脂有較大的容納空間；(3)有利于提高混合料的變形能力，因此有利于應(yīng)力的吸收；(4)便于調(diào)整細(xì)集料用量，提高高粘度改性瀝青結(jié)合料的用量，增加瀝青膜厚度。
本發(fā)明的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料，將GSOG混合料與經(jīng)RST改性的高粘度瀝青結(jié)合料進(jìn)行優(yōu)勢(shì)組合，由混合料粗顆粒骨架結(jié)構(gòu)承受荷載，由填充的高粘度瀝青瑪蹄脂包裹骨架顆粒，使混合料能抵抗因混凝土板塊錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生的剪切力，形成應(yīng)力吸收能力，從而提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和韌性，抵抗常溫疲勞，改善彈性，提高低溫延展能力。從而使結(jié)構(gòu)層在抗剪切、抗疲勞能力方面都較一般下面層材料有較大提高；同時(shí)，其高溫穩(wěn)定性能、低溫抗縮裂性能，水穩(wěn)定性等重要路用性能指標(biāo)也都超過(guò)一般吸收層材料。
本發(fā)明的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層由于具有優(yōu)良的抗豎向剪切作用、應(yīng)力吸收作用和有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，如高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫性能與溫縮穩(wěn)定性，因此具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可有效地延緩和減少反射裂縫的出現(xiàn)；(2)施工工藝簡(jiǎn)單，可以有效減少“白加黑”過(guò)程中煩雜的施工工序，保證瀝青混合料攤鋪的連續(xù)性；(3)可減少瀝青耐磨耗面層加罩厚度，滿足路面標(biāo)高控制的要求；(4)可降低工程成本和運(yùn)行成本。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1所述應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層采用的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料的組分重量百分比如表1中任一組分其中高粘度瀝青結(jié)合料取基質(zhì)瀝青摻加10％(質(zhì)量比)RST改性劑改性。
以GSOG-20瀝青混合料為例，間斷半開(kāi)級(jí)配礦質(zhì)混合料的粗集料與細(xì)集料均采用輝綠巖，其中粗集料的級(jí)配范圍為19.0、16.0、13.2、9.5和4.75mm(方孔粒徑)，表觀相對(duì)密度為2.753；細(xì)集料的級(jí)配范圍為0.075、0.15、0.3、0.6和1.18mm、2.36mm(方孔粒徑)，表觀相對(duì)密度為2.728。填充料選用磨細(xì)石灰石粉，密度為2.692g/cm3。
表1

由間斷半開(kāi)級(jí)配混合料及少量礦粉填充料、木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑與高粘度瀝青結(jié)合料拌和，壓實(shí)后形成的應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其空隙率在8-14％之間。由于GSOG-20具有較大的礦料間隙率，所以瑪蹄脂材料的填充空間開(kāi)闊，這對(duì)于希望采用提高瀝青結(jié)合料用量的方式來(lái)增加粗集料表面的瀝青膜厚，并由此提高混合料的抗彎拉能力，加強(qiáng)應(yīng)力吸收作用創(chuàng)造了良好的條件。
通過(guò)測(cè)試，設(shè)計(jì)最大公稱粒徑為20mm的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料GSOG-20與初步設(shè)計(jì)選用的普通瀝青混合料AC-20在抗剪切能力、彎拉疲勞性能、高溫多雨地區(qū)的重要路用性能等方面的都具有明顯優(yōu)勢(shì)。具體參見(jiàn)表2。
表2

實(shí)施例2對(duì)水泥混凝土路面的修復(fù)過(guò)程如下1.對(duì)原水泥混凝土路面加罩前，不需作破碎處理。
2.先在水泥混凝土板塊路面上進(jìn)行防水預(yù)處理，貼上防水卷材貼縫粘接層，鋪上改性乳化瀝青粘接層，灑3～6mm石屑；3.攤鋪上5.5cm本發(fā)明的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層；4.鋪設(shè)防水層0.5cm稀漿封層；5.鋪上4cm經(jīng)SBS改性的瀝青瑪蹄脂混合料耐磨耗面層。
本發(fā)明的水泥混凝土路面的加鋪層結(jié)構(gòu)，經(jīng)多項(xiàng)“白加黑”工程試用后效果良好。有些道路的使用條件比較惡劣，一年后回訪，均未出現(xiàn)任何反射裂縫。
權(quán)利要求
1.一種高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，鋪設(shè)于水泥混凝土路面與瀝青混合料磨耗面層之間，其特征是該結(jié)構(gòu)層是由相互嵌擠的礦質(zhì)粗骨料為骨架，以高粘度瀝青結(jié)合料和礦粉填充料、木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑及礦質(zhì)細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充于骨架間而形成的嵌擠型半開(kāi)結(jié)構(gòu)，既有功能性，又有結(jié)構(gòu)性；其質(zhì)量百分比組成為高粘度瀝青結(jié)合料 5～6.50；礦粉填充料4～6.00；木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑 0.20～0.40；間斷半開(kāi)級(jí)配礦質(zhì)混合料余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其特征是所述高粘度瀝青結(jié)合料是在基質(zhì)瀝青中加入質(zhì)量比為8-11％的由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、石油樹(shù)脂與硅藻土組成的高粘度瀝青改性劑制得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其特征是所述礦粉填充料采用磨細(xì)石灰石粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其特征是所述間斷半開(kāi)級(jí)配礦質(zhì)混合料是指在集料級(jí)配級(jí)配組成中間斷某些粒徑范圍的礦料；該混合料與瀝青拌和壓實(shí)后，形成的空隙率在8-14％之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其特征是所述間斷半開(kāi)級(jí)配礦質(zhì)混合料的粗集料與細(xì)集料均采用硬質(zhì)軋制碎石，其中粗集料級(jí)配范圍為19.0、16.0、13.2、9.5和4.75mm方孔粒徑，細(xì)集料級(jí)配范圍為0.075、0.15、0.3、0.6和1.18mm、2.36mm方孔粒徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其特征是其攤鋪厚度為4～8cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其特征是在對(duì)所述水泥混凝土板塊進(jìn)行防水預(yù)處理后，再攤鋪該應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，其特征是在該應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層上面鋪設(shè)防水層后，再鋪設(shè)瀝青瑪蹄脂混合料耐磨耗面層。
全文摘要
一種高粘度瀝青間斷半開(kāi)級(jí)配混合料應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)層，鋪設(shè)于水泥混凝土路面與瀝青混合料磨耗面層之間，該結(jié)構(gòu)層是由相互嵌擠的礦質(zhì)粗骨料為骨架，以高粘度瀝青結(jié)合料和礦粉填充料、木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑及礦質(zhì)細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充于骨架間而形成的嵌擠型半開(kāi)結(jié)構(gòu)，既有功能性，又有結(jié)構(gòu)性；其質(zhì)量百分比組成為高粘度瀝青結(jié)合料5～6.50；礦粉填充料4～6.00；木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑0.20～0.40；間斷半開(kāi)級(jí)配礦質(zhì)混合料余量。本發(fā)明可有效地延緩和減少反射裂縫的出現(xiàn)；施工工藝簡(jiǎn)單；可減少瀝青耐磨耗面層加罩厚度，滿足路面標(biāo)高控制的要求；可降低工程成本和運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C08L53/00GK101092808SQ20071004384
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者徐斌, 赫振華, 連萍, 周晟, 徐韻淳 申請(qǐng)人:上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司