一種瀝青混合料路面的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路橋梁建設(shè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于鋪設(shè)公路的瀝青混合料路面。
【背景技術(shù)】
[0002]高速公路或者是城市街道公路的路面有瀝青路面和水泥路面，瀝青路面對(duì)車胎的摩擦小，但是到了熱天受熱軟化，汽車碾壓過后形成車轍，車胎上粘接瀝青，一是容易引起交通事故，而是對(duì)車胎損害較大。而水泥路面對(duì)車胎的摩擦大，對(duì)車胎的磨損大，而且成本較高。
[0003]因此，現(xiàn)在鋪設(shè)的路面多采用的是瀝青混合料路面，現(xiàn)有的瀝青混合料按所用結(jié)合料不同，可分為石油瀝青的和煤瀝青的兩大類；有些國家或地區(qū)亦有采用或摻用天然瀝青拌制的。按所用集料品種不同，可分為碎石的、礫石的、砂質(zhì)的、礦渣的數(shù)類，以碎石采用最為普遍。按混合料最大顆粒尺寸不同，可分為粗粒(35?40毫米以下)、中粒(20?25毫米以下)、細(xì)粒(10?15毫米以下)、砂粒(5?7毫米以下)等數(shù)類。按混合料的密實(shí)程度不同，可分為密級(jí)配、半開級(jí)配和開級(jí)配等數(shù)類，開級(jí)配混合料也稱瀝青碎石。其中熱拌熱鋪的密級(jí)配碎石混合料經(jīng)久耐用，強(qiáng)度高，整體性好，是修筑高級(jí)瀝青路面的代表性材料，應(yīng)用得最廣。各國對(duì)瀝青混凝土制訂有不同的規(guī)范，中國制定的熱拌熱鋪瀝青混合料技術(shù)規(guī)范，以空隙率10%及以下者稱為瀝青混凝土，又細(xì)分為I型和II型，I型的孔隙率為3 (或2)?6%，屬密級(jí)配型；II型為6?10%，屬半開級(jí)配型；空隙率10%以上者稱為瀝青碎石，屬開級(jí)配型。
[0004]現(xiàn)有的瀝青混合料主要有以下幾種:
多碎石瀝青混合料(SAC)
較大流量的車輛在高速公路上安全、舒適高速地通行，瀝青面層必須具有良好的抗滑性能。這就要求瀝青面層不但要有較大的磨擦系數(shù)，而且要有較深的表面構(gòu)造深度(構(gòu)造深度是高速行車減低噪音和減少水KLM3漂、濺水影響司機(jī)視線的主要因素)。近年來的研宄成果表明瀝青面層的抗滑性能是由面層結(jié)構(gòu)的微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造兩部分形成。其中宏觀構(gòu)造來源于瀝青混合料的配合比，主要由骨料的粗細(xì)、級(jí)配形式?jīng)Q定”。
[0005]80年代中期我國開始修筑高等級(jí)公路，從瀝青面層的結(jié)構(gòu)形式來看:I型瀝青混凝土，空隙率3%?6%，透水性小，耐久性好，表面層的摩擦系數(shù)能達(dá)到要求，但表面構(gòu)造深度較小，遠(yuǎn)不能達(dá)到要求。II型瀝青混凝土空隙率6%?10%，表面構(gòu)造深，抗變形能力較強(qiáng)，但其透水性、耐久性較差。為了解決瀝青面層的抗滑性能(特別是表面層在構(gòu)造深度較大的情況下，又具有良好的防水性的結(jié)構(gòu)形式)，多碎石瀝青混凝土面層被加以研宄和使用。
[0006]多碎石瀝青混合料
多碎石瀝青混合料是采用較多的粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠合在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為:粗集料含量69%?78%，礦粉6%?10%，油石比5%左右。經(jīng)幾條高等公路的實(shí)踐證明，多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構(gòu)造，又具有傳統(tǒng)I型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性，同時(shí)又具有較好的抗形變能力(動(dòng)穩(wěn)定度較高)。換言之，“多碎石瀝青混凝土既具有傳統(tǒng)I型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，又具有II型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了兩種傳統(tǒng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)形式的不足。”
瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)
60年代的德國交通十分發(fā)達(dá)，根據(jù)本國的氣候特點(diǎn)(夏季氣溫20°C左右，冬季不太冷)，習(xí)慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發(fā)現(xiàn)路面的車轍十分嚴(yán)重，另外當(dāng)時(shí)該國家的汽車為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬?包括歐洲一些國家亦如此)，其結(jié)果是路面磨耗十分嚴(yán)重(I年可減薄4cm左右)。為了克服日益嚴(yán)重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對(duì)瀝青混合料的配合比進(jìn)行調(diào)整，增大粗集料的比例，添加纖維穩(wěn)定劑，形成了 SMA結(jié)構(gòu)的初形。1984年德國交通部門正式制定了一個(gè)SMA路面的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，SMA路面結(jié)構(gòu)形式基本得以完善。這種新型的路面結(jié)構(gòu)先后在德國、歐洲一些國家逐漸被推廣、運(yùn)用。90年代初，美國公路界認(rèn)為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)方面的差距:①在改性瀝青的運(yùn)用上；
②在路面的結(jié)構(gòu)形式上(即SMA)。1991、1992年開始加以研宄、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是:1995年亞特蘭大市為舉辦奧運(yùn)會(huì)對(duì)公路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建，全部采用了 SMA這種結(jié)構(gòu)形式做路面。
[0007]瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)
瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級(jí)配的礦料骨架中，所形成的混合料。其組成特征主要包括兩個(gè)方面:①含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性(抗變形能力強(qiáng))的結(jié)構(gòu)骨架；②細(xì)集料礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結(jié)一起，并填充骨架空隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。
[0008]SMA的結(jié)構(gòu)組成可概括為“三多一少，即:粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少”。具體講:①SMA是一種間斷級(jí)配的瀝青混合料，5mm以上的粗集料比例高達(dá)70%?80%，礦粉的用量達(dá)7%?13%，( “粉膠比”超出通常值1.2的限制)。由此形成的間斷級(jí)配，很少使用細(xì)集料；②為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時(shí)使用纖維作為穩(wěn)定劑瀝青用量較多，高達(dá)6.5%?7%，粘結(jié)性要求高，并希望選用針入度小、軟化點(diǎn)高、溫度穩(wěn)定性好的瀝青(最好采用改性瀝青)
SMA的特點(diǎn):瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當(dāng)前國際上公認(rèn)(使用較多)的一種抗變形能力強(qiáng)，耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時(shí)由于瀝青瑪蹄脂的粘結(jié)作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較多的改善。添加纖維穩(wěn)定劑，使瀝青結(jié)合料保持高粘度，其攤鋪和壓實(shí)效果較好。間斷級(jí)配在表面形成大孔隙，構(gòu)造深度大，抗滑性能好。同時(shí)混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。
[0009]橡膠瀝青(AR)
橡膠瀝青是先將廢舊輪胎原質(zhì)加工成為橡膠粉粒，再按一定的粗細(xì)級(jí)配比例進(jìn)行組合，同時(shí)添加多種高聚合物改性劑，并在充分拌合的高溫條件下(180°C以上)，與基質(zhì)瀝青充分熔脹反應(yīng)后形成的改性瀝青膠結(jié)材料。橡膠瀝青具有高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等性能，是較為理想的環(huán)保型路面材料，目前主要應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力吸收層和表面層中。
[0010]橡膠瀝青經(jīng)過50年的應(yīng)用，形成了兩個(gè)成熟的級(jí)配混合料產(chǎn)品系列。與常規(guī)瀝青混合料相比，橡膠瀝青混合料擁有較高的瀝青用量(7.5%左右)。
[0011]開級(jí)配混合料(AR-OGFC):由高用量橡膠瀝青(9-10%)與單一粒徑碎石為主的集料拌合而成。
[0012]特點(diǎn)及應(yīng)用:開級(jí)配混合料具有良好的抗滑、防濺水、降噪音和持久穩(wěn)定性，是高速公路和城市快速道路的理想表面層材料。同時(shí)開級(jí)配混合料突出的抗反射裂縫能力，被廣泛用于水泥路面超薄罩面。
[0013]間斷級(jí)配混合料(AR-GAP):由中間粒徑間斷級(jí)配與橡膠瀝青拌合而成。動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到3000以上，凍融劈裂值達(dá)到80以上。
[0014]特點(diǎn)及應(yīng)用:由于具備較好的表面構(gòu)造、密水性、抗剪切穩(wěn)定性，間斷級(jí)配和混合料被普遍用于交叉和變速較多的城市道路面層和補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
[0015]橡膠瀝青路面的性能優(yōu)勢(shì):
?優(yōu)異的抗疲勞性提高路面的耐久性能；
?由于膠結(jié)料含量高、彈性好，提高了路面對(duì)疲勞裂縫、反射裂縫的抵抗能力；
?較強(qiáng)的低溫柔韌性減輕了路面的溫度敏感性；
?因?yàn)槟z結(jié)料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，故提高了道路抗老化、抗氧化能力；
?優(yōu)異的抗車轍、抗永久變形能力；
?由于道路的耐久性得到提高，使得道路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用顯著降低；
?大量使用廢舊輪胎，既節(jié)約了能源，也有利于環(huán)境保護(hù)；
?橡膠中的炭黑能夠使路面黑色長期保存，與標(biāo)線的對(duì)比度高，提高了道路的安全性；
?橡膠瀝青用于瀝青混合料時(shí)，由于施工厚度薄，施工迅速，縮短了施工時(shí)間。
[0016]Superpave 瀝青混合料(SUP)
Superpave瀝青混合料是美國戰(zhàn)略公路研宄計(jì)劃(SHRP)的研宄成果之一。Superpave是Super1r Performing Asphalt Pavement的縮寫，中文意思就是“高性能瀝青路面” Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)法是一種全新的瀝青混合料設(shè)計(jì)法，包含瀝青結(jié)合料規(guī)范，瀝青混合料體積設(shè)計(jì)方法，計(jì)算機(jī)軟件及相關(guān)的使用設(shè)備、試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。Sperpave混合料設(shè)計(jì)分為三個(gè)水準(zhǔn):混合料體積設(shè)計(jì)也稱水準(zhǔn)I設(shè)計(jì)，使用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)(SGC)并根據(jù)體積設(shè)計(jì)要求選擇瀝青用量?；旌狭现械嚷访嫘阅芩皆O(shè)計(jì)也稱水準(zhǔn)II設(shè)計(jì)，以混合料體積設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，附加一組SST和IDT試驗(yàn)以達(dá)到一系列性能預(yù)測?；旌狭献罡呗访嫘阅芩皆O(shè)計(jì)也稱水準(zhǔn)III設(shè)計(jì)，以混合料體積設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，附加的SST和IDT試驗(yàn)是在一個(gè)較寬溫度變化范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。由于包含了更廣泛的試驗(yàn)范圍和結(jié)果，完全分析可提供更可靠的性能預(yù)測水平。Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)系統(tǒng)是根據(jù)項(xiàng)目所在地的氣候和設(shè)計(jì)交通量，把材料選擇與混合料設(shè)計(jì)都集中在體積設(shè)計(jì)法中，該方法要求在設(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)，充分考慮在服務(wù)期內(nèi)溫度對(duì)路面地影響，要求路面在最高設(shè)計(jì)溫度時(shí)能滿足高溫性能地要求，不產(chǎn)生過量地車轍；在路面最低溫度時(shí)，能滿足低溫性能地要求，避免或減少低溫開裂；在常溫范圍內(nèi)控制疲勞開裂。對(duì)