路面碎石封层及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种路面碎石封层及其施工方法，属于道路工程路面施工领域。

背景技术

碎石封层技术由于具备简单、高效、廉价的特点常被用于路面的预防性养护和新建道路的磨耗层。目前路面碎石封层是将沥青或乳化沥青、集料同步洒布在路面上形成封层。一般用于二级或二级一下的公路沥青路面预防养护。路面碎石封层的沥青一般使用乳化沥青或改性乳化沥青，集料一般需选用坚硬耐磨的单一粒径玄武岩。

但是，现有碎石封层技术一般采用热沥青或乳化沥青，因用量较少，且沥青与集料粘结裹附效果不佳，后期通车易出现集料的脱落掉粒。导致路面防滑系数及耐磨性能迅速衰减，严重影响行车安全。现有的路面碎石封层与原路面粘结不牢固，受车辆制动的影响在坡道处易出现推挤拥包与裂缝，降低行车舒适性，且极易在路面服役期产生层间推移，导致使用年限较短。另外，路面结构与施工方法的不适用，致使花费大量养护资金，但路面性能与养护质量却难以提升。

引用文献1公开一种抗渗耐侵蚀的沥青基复合封层结构，其从下至上依次包括碎石封层、第一稀浆分层和第二稀浆分层；碎石封层包括以下重量份的材料：SBS改性乳化沥青10～20重量份；填料80～100重量份；水15～30重量份；相容剂5～7重量份。但是，该沥青基复合封层结构。这种沥青基复合封层结构中，第一稀浆分层和第二稀浆分层的抗磨耗性较差，一般1-2年轮迹带就被车辆全部磨平，实用性差。

引用文献2公开一种山区公路用碎石封层养护材料与施工方法。该碎石封层养护材料由以下重量份配比的原料制成：黏层油1-15重量份；水泥1-10重量份；胶结料10-40重量份；石料40-100重量份；碎玻璃50-100重量份。但是，该碎石封层养护材料中使用了碎玻璃，碎玻璃是较少使用的材料，当使用碎玻璃时对施工工艺有较高的要求，另外玻璃的抗压强度不如集料，实用性差。

引用文献

引用文献1：CN 110590234 A

引用文献2：CN 114276074 A

发明内容

发明要解决的问题

鉴于现在技术中存在技术问题，本发明提供一种路面碎石封层。本发明的路面碎石封层具有优异的温度稳定性和耐久性，疲劳极限高。使用本发明的路面碎石封层时可降低胶结料用量，并具有快速通车的效果。本发明的路面碎石封层具有优异的抗磨耗性能，可极大提高路面使用寿命。

进一步地，本发明还提供一种路面碎石封层的施工方法，该方法可以常温下施工，低碳环保。

用于解决问题的方案

本发明提供一种路面碎石封层，其包括相接触的沥青碎石层和聚氨酯碎石层，其中，

所述沥青碎石层位于所述路面碎石封层的下层，且所述沥青碎石层源自于乳化沥青和第一集料；

所述聚氨酯碎石层位于所述路面碎石封层的上层，且所述聚氨酯碎石层源自于聚氨酯和第二集料。

根据本发明所述的路面碎石封层，其中，所述沥青碎石层中，所述第一集料和所述乳化沥青的质量比为5-10:1；优选地，所述乳化沥青为阳离子乳化沥青。

根据本发明所述的路面碎石封层，其中，所述乳化沥青包括沥青基质、溶剂、乳化剂以及稳定剂，优选地，以所述沥青基质和溶剂的总质量为100％计，所述沥青基质的含量为55-70％，所述溶剂的含量为30-45％，所述乳化剂的含量为1-5％，所述稳定剂的含量为1-10％。

根据本发明所述的路面碎石封层，其中，所述第一集料的平均粒径为11-16mm。

根据本发明所述的路面碎石封层，其中，所述聚氨酯碎石层中，所述聚氨酯与第二集料的质量比为1:3-30。

根据本发明所述的路面碎石封层，其中，所述聚氨酯为单组分聚氨酯；所述单组分聚氨酯的熔融温度为300-320℃，拉伸强度为15-20MPa，断裂伸长率为200-220％。

根据本发明所述的路面碎石封层，其中，所述第二集料的平均粒径为6-11mm；优选地，所述第二集料源自于酸性集料。

本发明还提供一种根据本发明所述的路面碎石封层的施工方法，其包括将沥青碎石层和聚氨酯碎石层复合成型的步骤。

根据本发明所述的施工方法，其包括以下步骤：

将乳化沥青和第一集料洒布在路面上，形成沥青碎石层；

在沥青碎石层上洒布聚氨酯并进行预固化，形成聚氨酯预固化层；

在所述聚氨酯预固化层上洒布第二集料，并使所述聚氨酯固化，经碾压后形成聚氨酯碎石层。

根据本发明所述的施工方法，其中，所述第一集料的洒布量为15-25kg/m

优选地，所述第二集料的洒布量为10-15kg/m

发明的效果

本发明的路面碎石封层具有优异的温度稳定性和耐久性，疲劳极限高。使用本发明的路面碎石封层时可降低胶结料用量，并具有快速通车的效果。本发明的路面碎石封层具有优异的抗磨耗性能，可极大提高路面使用寿命。

进一步地，本发明的路面碎石封层的施工方法，该方法可以常温下施工，低碳环保。

附图说明

图1示出了本发明的路面碎石封层的结构示意图；

附图标记说明

1：乳化沥青碎石层；2：聚氨酯碎石封层；3：路面。

具体实施方式

以下将详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

如无特殊声明，本说明书中所使用的单位均为国际标准单位，并且本发明中出现的数值，数值范围，均应当理解为包含了工业生产中所不可避免的系统性误差。

本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。

本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。

本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。

本说明书中，使用“常温”、“室温”时，其温度可以是10-25℃。

<第一方面>

本发明的第一方面提供一种路面碎石封层，其包括相接触的沥青碎石层1和聚氨酯碎石层2，其中，

所述沥青碎石层1位于所述路面碎石封层的下层，且所述沥青碎石层1源自于乳化沥青和第一集料；

所述聚氨酯碎石层2位于所述路面碎石封层的上层，且所述聚氨酯碎石层2源自于聚氨酯和第二集料。

本发明的路面碎石封层具有优异的温度稳定性和耐久性，疲劳极限高。使用本发明的路面碎石封层时可降低胶结料用量，并具有快速通车的效果。本发明的路面碎石封层具有优异的抗磨耗性能，可极大提高路面3使用寿命。

沥青碎石层

本发明通过使用沥青碎石层1降低了整个聚氨酯碎石封层的造价，且本发明的沥青碎石层1具有良好的层间黏结性能及强度。

在本发明中，所述沥青碎石层1中，第一集料和乳化沥青的质量比为5-10:1，例如：6:1、7:1、8:1、9:1等；第一集料和乳化沥青的质量比为5-10:1是根据表面构造深度及经济性综合考虑得出的。如果第一集料和乳化沥青的质量比过高会导致乳化沥青无法对第一集料进行裹附形成封层；如果第一集料和乳化沥青的质量比过低，乳化沥青会封闭空隙，路表构造深度降低，抗滑性能和降噪性能都受到了影响，经济性较差。

进一步地，在本发明中，所述乳化沥青可以是阳离子乳化沥青或阴离子乳化沥青。优选地，所述乳化沥青为阳离子乳化沥青。本发明的发明人发现，阳离子乳化沥青与第一集料的黏附性更好，破乳较快，非常适合同步碎石封层的施工。

具体地，在本发明中，所述乳化沥青可以包括沥青基质、溶剂、乳化剂以及稳定剂，优选地，以所述沥青基质和溶剂的总质量为100％计，所述沥青基质的含量为55-70％，所述溶剂的含量为30-45％，所述乳化剂的含量为1-5％，所述稳定剂的含量为1-10％。当乳化沥青的各组分在上述范围内时，其功能能够最有效的发挥。

对于沥青基质，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的一些沥青源料。例如：道路石油沥青、改性沥青等。一般而言，所述道路石油沥青包括70#～200#道路石油沥青等中的一种或两种以上的组合。所述改性沥青包括：SBS改性沥青、橡胶沥青、天然沥青改性沥青、高粘改性沥青等中的一种或两种以上的组合。

对于乳化剂，可以是阴离子乳化剂也可以是阳离子乳化剂。为了获得阳离子乳化沥青，优选使用阳离子乳化剂。具体地，在本发明中，优选使用季铵盐类乳化剂。一般而言，季铵盐类乳化剂包括单季铵盐型和双季铵盐型。通过伯胺、仲胺和叔胺与烷基化试剂进行烷基化和季铵化反应制备。季铵盐类乳化剂的乳化和增稠效果明显，本发明的发明人发现，其用于路面碎石封层可以减少沥青乳液的流失，改善与石料的黏附作用。具体地，所述季铵盐类乳化剂可以是十八烷基二甲基苄基季铵氯化物。

对于稳定剂，在一些具体的实施方案中，所述稳定剂包括有机稳定剂和/或无机稳定剂，优选包括有机稳定剂和无机稳定剂，所述有机稳定剂和无机稳定剂的质量比为1:0.25-2，例如：1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.8等。有机稳定剂能增加溶液、胶体的稳定性，对于阳离子乳化沥青能起到增稠、增韧的效果；无机稳定剂能提高乳化沥青的储存稳定性，提高乳化沥青的施工和易性。本发明的发明人发现，当有机稳定剂和无机稳定剂的质量比为1:0.25-2时，二者具有一定的协同作用，其功能能够得到更有效的发挥。

具体地，所述有机稳定剂可以是二月桂酸二丁基锡、聚乙烯醇、有机稀土等中的一种或两种以上的组合，优选使用二月桂酸二丁基锡；所述无机稳定剂可以是氯化铵、磷酸三钠、氯化钙、氯化钾等中的一种或两种以上的组合。

对于溶剂，本发明不作特别限定，可以是本领域中常用溶剂，例如：水等。

在一些具体的实施方案中，所述第一集料的平均粒径为11-16mm。本发明的发明人发现，当第一集料的平均粒径为11-16mm时，第一集料之间有较大的空隙，有利于沥青基质填充到空隙之间，并有效裹附第一集料，从而使沥青基质和第一集料粘结更为牢固。另外，当第一集料的平均粒径为11-16mm时，也更利于与路面3紧密结合，用于路面碎石封层的第一集料的粒径合适，则更有利于碎石封层的性能。

进一步，在本发明中，所述第一集料可以源自于石灰岩、花岗岩、玄武岩、辉绿岩中的一种或两种以上的组合。一般而言，碱性集料的性能最好，但价格较贵，例如玄武岩、石灰岩等，石灰岩的价格较低，优选使用；辉绿岩性能较差，而酸性集料的性价比最高，例如：花岗岩等，因此，本发明优选使用石灰岩和/或花岗石。

聚氨酯碎石层

在本发明中，所述聚氨酯碎石层2位于所述路面碎石封层的上层，且所述聚氨酯碎石层2源自于聚氨酯和第二集料。

在一些具体的实施方案中，聚氨酯和第二集料的质量比为1:3-30，例如：1:5、1:10、1:15、1:20、1:25等。当聚氨酯和第二集料的质量比为1:3-30时，能够使得聚氨酯碎石层2层中的聚氨酯与第二集料间具有良好的粘结性能，又具有良好的表面构造深度，且成本较低。

本发明通过使用聚氨酯能够使路面碎石封层可以很好的与路面3粘结。聚氨酯的黏附性极强，聚氨酯材料自身的模量及耐久性非常大，用作胶结料后对集料要求可比常规技术降低很多，可以采用酸性集料做为骨料，达到了固废利用，降低工程造价。

本发明的发明人发现，聚氨酯材料与第二集料之间具有很好的黏附性能，这是沥青材料无法比拟的。通车后不会由于黏结性不足出现松散、掉粒的现象，本身较高的模量使用聚氨酯碎石层2的服役性能远大于普通乳化沥青上封层，使用寿命约为常规碎石封层的4-5倍。

在一些具体的实施方案中，所述聚氨酯为单组分聚氨酯；聚氨酯为含有一定量端异氰酸酯(NCO)基团，异氰酸酯基团的化学性质极为活泼，暴露于空气中可以与空气中的水汽发生反应。根据固化反应机理，施工后可以采用水雾喷洒可加速单组份聚氨酯的固化时间，达到快速通车的效果。

进一步地，在本发明中，所述单组分聚氨酯的熔融温度为300-320℃，拉伸强度为15-20MPa，断裂伸长率为200-220％。当单组分聚氨酯的熔融温度为300-320℃，拉伸强度为15-20MPa，断裂伸长率为200-220％时，聚氨酯材料具有良好的施工和易性，常温下与第二集料进行拌和裹附性良好，不易出现花白料，且固化速度可控。

本发明使用聚氨酯替代了原有路面碎石封层中的沥青胶结料，降低了胶结料用量，对集料的容许度降低，可广泛使用各种地材。设计的这种双层结构具有良好的高温性能及抗磨耗性能。

在一些具体的实施方案中，所述第二集料也可以使用酸性集料。聚氨酯与酸性集料的黏附性优异，制备得到的聚氨酯碎石层2的高温性能及抗磨耗性能均优异，通车后不会由于黏结性不足出现松散、掉粒的现象。

在一些具体的实施方案中，所述第二集料的平均粒径为6-11mm。本发明的第一集料的平均粒径小于第二集料的平均粒径。本发明的路面碎石封层碎石自上而下为两层结构，沥青碎石层1相对聚氨酯碎石层2起到基础作用，承担整体结构的主体受力部分，因此，本发明的第一集料的粒径应大于第二集料。若第二集料的粒径大于第一集料的粒径，则容易出现结构性失稳的情况。

在一些具体的实施方案中，所述第二集料也可以源自于石灰岩、花岗岩、玄武岩、辉绿岩中的一种或两种以上的组合。一般而言，碱性集料的性能最好，但价格较贵，例如玄武岩、石灰岩等，石灰岩的价格相对玄武岩较低，优选使用；辉绿岩性能较差，而酸性集料的性价比比最高，例如：花岗岩等，因此，本发明优选使用石灰岩和/或花岗石。

本发明的第二集料也可以使用酸性集料，这进一步解决了现有路面碎石封层不能使用酸性集料的问题。酸性集料大多数都作为废弃物处理，造成了极大的浪费。而本申请所使用集料均可以使用酸性集料，且在使用酸性集料时性能依然优异。

<第二方面>

本发明的第二方面提供一种根据本发明第一方面所述的路面碎石封层的施工方法，其包括将沥青碎石层1和聚氨酯碎石层2复合成型的步骤。

在一些具体的实施方案中，所述施工方法包括以下步骤：

将乳化沥青和第一集料洒布在路面3上，形成沥青碎石层1；

在沥青碎石层1上洒布聚氨酯并进行预固化，形成聚氨酯预固化层；

在所述聚氨酯预固化层上洒布第二集料，并使所述聚氨酯固化，经碾压后形成聚氨酯碎石层2。

在一些具体的实施方案中，沥青碎石层1采用同步施工的方法，将乳化沥青和第一集料洒布在路面3上，以形成沥青碎石层1。通过使用同步施工的方法，可以是乳化沥青和第一集料洒布的更加均匀。进一步地，所述第一集料的洒布量为15-25kg/m

在另一些具体的实施方案中，聚氨酯碎石层2采用了异步施工的方法，先洒布如下第二集料后再进行聚氨酯的喷洒施工。优选地，所述第二集料的洒布量为10-15kg/m

在一些具体的实施方案中，对于预固化的时间，本发明不作特别限定，可以根据需要进行选择。例如0.5-1.5h等。本发明的预固化的目的是让聚氨酸呈现一种半固化的状态，便于洒布第二集料后形成聚氨酯碎石层2。

实施例

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

1、沥青碎石层的制备

1.1制备阳离子乳化沥青

使用70#道路石油沥青和水进行制备，其中70#道路石油沥青和水的质量比为65:35。

(1)将称量好的水加热至60℃，以沥青和水的总质量为100％计，加入2.3％的二月桂酸二丁基锡及1.2％的磷酸三钠不断搅拌使其先溶胀后溶解。利用HCl调整水溶液的pH值为3.5左右。调节pH值后能增加乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物的溶解性，所以先调整pH值之后再加入乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物。以沥青和水的总质量为100％计，乳化剂的加入量为2.6％。按量加入乳化剂搅拌均匀制成皂液。

(2)将55℃左右的水不断在胶体磨内循环预热乳化机。充分预热后，排出预热水。将皂液加入胶体磨中剪切搅拌60s左右，保证乳化剂和各种助剂的剪切效果。缓慢加入恒温至150℃的70#道路石油沥青，使其与皂液一起在胶体磨中进行剪切搅拌。为避免70#道路石油沥青产生颗粒感，乳化时间为4min左右，得到阳离子乳化沥青。

(3)打开阀门流出制备好的阳离子乳化沥青，用保鲜膜密封，放入50℃烘箱半小时消泡。

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对实施例1的阳离子乳化沥青进行相关检测，其相关技术指标如表1所示。

表1

1.2制备沥青碎石层

本实施例中，第一集料采用平均粒径为13.2mm的石灰岩。采用同步洒布的方式，将阳离子乳化沥青和第一集料采用同步洒布车洒布在路面上，其中，乳化沥青的洒布量为2.5kg/m

洒布过程中可调整同步洒布车的喷油嘴高度，使得乳化沥青和第一集料的洒布量符合要求，施工车辆行驶速率务必保证第一集料和乳化沥青两者的质量比匹配。

2、聚氨酯碎石层的制备

采用万华化学集团股份有限公司生产的单组分聚氨酯材料，采用GB/T19250检测相关指标，具体测试结果如下表2所示：

表2

使用洒布车喷洒单组分聚氨酯，洒布量为1.2kg/m

第二集料采用花岗岩，其平均粒径为9.5mm，将第二集料洒布在聚氨酯预固化层上，洒布量为15kg/m

最后，双层铺筑完成后采用不小于16t轮胎压路机碾压2～4遍，碾压时不得在碎石封层上随意刹车和掉头，碾压速度不宜超过2km/h，轮迹重叠不小于1/3轮宽。施工结束后对聚氨酯封层进行水雾喷洒，加快固化时间至2h，可达到快速通车的效果。

实施例2

1、沥青碎石层的制备

1.1制备阳离子乳化沥青

使用70#道路石油沥青和水进行制备，其中70#道路石油沥青和水的质量比为65:35。

(1)将称量好的水加热至60℃，以沥青和水的总质量为100％计，加入2.3％的二月桂酸二丁基锡及1.2％的磷酸三钠不断搅拌使其先溶胀后溶解。利用HCl调整水溶液的pH值为3.5左右。调节pH值后能增加乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物的溶解性，所以先调整pH值之后再加入乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物。以沥青和水的总质量为100％计，乳化剂的加入量为2.6％。按量加入乳化剂搅拌均匀制成皂液。

(2)将55℃左右的水不断在胶体磨内循环预热乳化机。充分预热后，排出预热水。将皂液加入胶体磨中剪切搅拌60s左右，保证乳化剂和各种助剂的剪切效果。缓慢加入恒温至150℃的70#道路石油沥青，使其与皂液一起在胶体磨中进行剪切搅拌。为避免70#道路石油沥青产生颗粒感，乳化时间为4min左右，得到阳离子乳化沥青。

(3)打开阀门流出制备好的阳离子乳化沥青，用保鲜膜密封，放入50℃烘箱半小时消泡。

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对实施例2的阳离子乳化沥青进行相关检测，其相关技术指标如表3所示。

表3

1.2制备沥青碎石层

本实施例中，第一集料采用平均粒径为13.2mm的石灰岩。采用同步洒布的方式，将阳离子乳化沥青和第一集料采用同步洒布车洒布在路面上，其中，乳化沥青的洒布量为2.5kg/m

洒布过程中可调整同步洒布车的喷油嘴高度，使得乳化沥青和第一集料的厚度洒布量符要求，施工车辆行驶速率务必保证第一集料和乳化沥青两者的质量比匹配。

2、聚氨酯碎石层的制备

采用万华化学集团股份有限公司生产的单组分聚氨酯材料，采用GB/T19250检测相关指标，具体测试结果如下表4所示：

表4

使用洒布车喷洒单组分聚氨酯，洒布量为1.5kg/m

第二集料采用花岗岩，其平均粒径为9.5mm，将第二集料洒布在聚氨酯预固化层上，洒布量为15kg/m

最后，双层铺筑完成后采用不小于16t轮胎压路机碾压2～4遍，碾压时不得在碎石封层上随意刹车和掉头，碾压速度不宜超过2km/h，轮迹重叠不小于1/3轮宽。施工结束后对聚氨酯封层进行水雾喷洒，加快固化时间至2h，可达到快速通车的效果。

实施例3

1、沥青碎石层的制备

1.1制备阴离子乳化沥青

使用70#道路石油沥青和水进行制备，其中70#道路石油沥青和水的质量比为65:35。

(1)将称量好的水加热至60℃，以沥青和水的总质量为100％计，加入3.2％的乳化剂十二烷基苯磺酸钠及0.8％的稳定剂氯化铵不断搅拌使其先溶胀后溶解。利用NaOH调整水溶液的pH值为11.5左右，搅拌均匀制成皂液。

(2)将55℃左右的水不断在胶体磨内循环预热乳化机。充分预热后，排出预热水。将皂液加入胶体磨中剪切搅拌60s左右，保证乳化剂和各种助剂的剪切效果。缓慢加入恒温至150℃的70#道路石油沥青，使其与皂液一起在胶体磨中进行剪切搅拌。为避免70#道路石油沥青产生颗粒感，乳化时间为4min左右，得到阴离子乳化沥青。

(3)打开阀门流出制备好的阴离子乳化沥青，用保鲜膜密封，放入50℃烘箱半小时消泡。

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对实施例3的阳离子乳化沥青进行相关检测，其相关技术指标如表5所示。

表5

1.2制备沥青碎石层

本实施例中，第一集料采用单一粒径为13.2mm的石灰岩。采用同步洒布的方式，将阴离子乳化沥青和第一集料采用同步洒布车洒布在路面上，其中，乳化沥青的洒布量为2.5kg/m

洒布过程中可调整同步洒布的喷油嘴高度，使得乳化沥青和第一集料的厚度复合要求，施工车辆行驶速率务必保证第一集料和乳化沥青两者的质量比匹配。

2、聚氨酯碎石层的制备

采用万华化学集团股份有限公司生产的单组分聚氨酯材料，采用GB/T19250检测相关指标，具体测试结果如下表6所示：

表6

使用洒布车喷洒单组分聚氨酯，洒布量为1.2kg/m

第二集料采用花岗岩，其平均粒径为9.5mm，将第二集料洒布在聚氨酯预固化层上，洒布量为15kg/m

最后，双层铺筑完成后采用不小于16t轮胎压路机碾压2～4遍，碾压时不得在碎石封层上随意刹车和掉头，碾压速度不宜超过2km/h，轮迹重叠不小于1/3轮宽。施工结束后对聚氨酯封层进行水雾喷洒，加快固化时间至2h，可达到快速通车的效果。

实施例4

1、沥青碎石层的制备

1.1制备阳离子乳化沥青

使用70#道路石油沥青和水进行制备，其中70#道路石油沥青和水的质量比为65:35。

(1)将称量好的水加热至60℃，以沥青和水的总质量为100％计，加入2.3％的二月桂酸二丁基锡及1.2％的磷酸三钠不断搅拌使其先溶胀后溶解。利用HCl调整水溶液的pH值为3.5左右。调节pH值后能增加乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物的溶解性，所以先调整pH值之后再加入乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物。以沥青和水的总质量为100％计，乳化剂的加入量为2.6％。按量加入乳化剂搅拌均匀制成皂液。

(2)将55℃左右的水不断在胶体磨内循环预热乳化机。充分预热后，排出预热水。将皂液加入胶体磨中剪切搅拌60s左右，保证乳化剂和各种助剂的剪切效果。缓慢加入恒温至150℃的70#道路石油沥青，使其与皂液一起在胶体磨中进行剪切搅拌。为避免70#道路石油沥青产生颗粒感，乳化时间为4min左右，得到阳离子乳化沥青。

(3)打开阀门流出制备好的阳离子乳化沥青，用保鲜膜密封，放入50℃烘箱半小时消泡。

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对实施例4的阳离子乳化沥青进行相关检测，其相关技术指标如表7所示。

表7

1.2制备沥青碎石层

本实施例中，第一集料采用平均粒径为9.5mm的石灰岩。采用同步洒布的方式，将阳离子乳化沥青和第一集料采用同步洒布车洒布在路面上，其中，乳化沥青的洒布量为2.0kg/m

洒布过程中可调整同步洒布车的喷油嘴高度，使得乳化沥青和第一集料的洒布量符合要求，施工车辆行驶速率务必保证第一集料和乳化沥青两者的质量比匹配。

2、聚氨酯碎石层的制备

采用万华化学集团股份有限公司生产的单组分聚氨酯材料，采用GB/T19250检测相关指标，具体测试结果如下表8所示：

表8

使用洒布车喷洒单组分聚氨酯，洒布量为1.2kg/m

第二集料采用花岗岩，其平均粒径为9.5mm，将第二集料洒布在聚氨酯预固化层上，洒布量为15kg/m

最后，双层铺筑完成后采用不小于16t轮胎压路机碾压2～4遍，碾压时不得在碎石封层上随意刹车和掉头，碾压速度不宜超过2km/h，轮迹重叠不小于1/3轮宽。施工结束后对聚氨酯封层进行水雾喷洒，加快固化时间至2h，可达到快速通车的效果。

实施例5

1、沥青碎石层的制备

1.1制备阳离子乳化沥青

使用70#道路石油沥青和水进行制备，其中70#道路石油沥青和水的质量比为65:35。

(1)将称量好的水加热至60℃，以沥青和水的总质量为100％计，加入2.3％的二月桂酸二丁基锡及1.2％的磷酸三钠不断搅拌使其先溶胀后溶解。利用HCl调整水溶液的pH值为3.5左右。调节pH值后能增加乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物的溶解性，所以先调整pH值之后再加入乳化剂十八烷基二甲基苄基季铵氯化物。以沥青和水的总质量为100％计，乳化剂的加入量为2.6％。按量加入乳化剂搅拌均匀制成皂液。

(2)将55℃左右的水不断在胶体磨内循环预热乳化机。充分预热后，排出预热水。将皂液加入胶体磨中剪切搅拌60s左右，保证乳化剂和各种助剂的剪切效果。缓慢加入恒温至150℃的70#道路石油沥青，使其与皂液一起在胶体磨中进行剪切搅拌。为避免70#道路石油沥青产生颗粒感，乳化时间为4min左右，得到阳离子乳化沥青。

(3)打开阀门流出制备好的阳离子乳化沥青，用保鲜膜密封，放入50℃烘箱半小时消泡。

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对实施例1的阳离子乳化沥青进行相关检测，其相关技术指标如表9所示。

表9

1.2制备沥青碎石层

本实施例中，第一集料采用平均粒径为13.2mm的石灰岩。采用同步洒布的方式，将阳离子乳化沥青和第一集料采用同步洒布车洒布在路面上，其中，乳化沥青的洒布量为2.5kg/m

洒布过程中可调整同步洒布车的喷油嘴高度，使得乳化沥青和第一集料的洒布量符合要求，施工车辆行驶速率务必保证第一集料和乳化沥青两者的质量比匹配。

2、聚氨酯碎石层的制备

采用万华化学集团股份有限公司生产的单组分聚氨酯材料，采用GB/T19250检测相关指标，具体测试结果如下表10所示：

表10

使用洒布车喷洒单组分聚氨酯，洒布量为1.2kg/m

第二集料采用玄武岩，其平均粒径为9.5mm，将第二集料洒布在聚氨酯预固化层上，洒布量为15kg/m

最后，双层铺筑完成后采用不小于16t轮胎压路机碾压2～4遍，碾压时不得在碎石封层上随意刹车和掉头，碾压速度不宜超过2km/h，轮迹重叠不小于1/3轮宽。施工结束后对聚氨酯封层进行水雾喷洒，加快固化时间至2h，可达到快速通车的效果。

对比例1

沥青碎石封层的制备

使用70#道路石油沥青和水进行制备，其中70#道路石油沥青和水的质量比为65:35。

1.1乳化沥青的制备

(1)将称量好的水加热至60℃，在水中加入2.6％的乳化剂十二烷基氯化铵及2.3％的聚乙烯醇及0.8％氯化铵不断搅拌使其先溶胀后溶解。利用HCl调整水溶液的pH值为3.5左右。调节pH值后能增加乳化剂的溶解性。

(2)将55℃左右的水不断在胶体磨内循环预热乳化机。充分预热后，排出预热水。将皂液加入胶体磨中剪切搅拌60s左右，保证乳化剂和各种助剂的剪切效果。缓慢加入恒温至150℃的70#道路石油沥青，使其与皂液一起在胶体磨中进行剪切搅拌。为避免70#道路石油沥青产生颗粒感，乳化时间为4min左右，得到乳化沥青。

(3)打开阀门流出制备好的乳化沥青，用保鲜膜密封，放入50℃烘箱半小时消泡。

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对对比例1的乳化沥青进行相关检测，其相关技术指标如表11所示：

表11

对比例1中，第一集料采用平均粒径为13.2mm的石灰岩。将乳化沥青和石灰岩采用碎石封层同步洒布车同频率洒布在路面上，其中，乳化沥青的洒布量为2.5kg/m

第二集料采用花岗岩，其平均粒径为9.5mm。再采用碎石封层同步洒布车铺筑第二层。其中，乳化沥青的洒布量为1.7kg/m

最后，铺筑完成后采用不小于16t轮胎压路机碾压2～4遍，碾压时不得在碎石封层上随意刹车和掉头，碾压速度不宜超过2km/h，轮迹重叠不小于1/3轮宽。施工结束后养生36小时后，可以通车。

对比例2

聚氨酯碎石封层的制备

采用万华化学集团股份有限公司生产的单组分聚氨酯材料，采用GB/T19250检测相关指标，具体测试结果如下表12所示：

表12

使用洒布车喷洒单组分聚氨酯，洒布量为1.2kg/m

第一集料采用石灰岩，其平均粒径为13.2mm，将集料洒布在第一聚氨酯预固化层上，洒布量为15kg/m

然后再使用洒布车喷洒单组分聚氨酯，洒布量为1.2kg/m

第二集料采用花岗岩，其平均粒径为9.5mm，将集料洒布在第二聚氨酯预固化层上，洒布量为15kg/m

最后，铺筑完成后采用不小于16t轮胎压路机碾压2～4遍，碾压时不得在碎石封层上随意刹车和掉头，碾压速度不宜超过2km/h，轮迹重叠不小于1/3轮宽。施工结束后对聚氨酯封层进行水雾喷洒，加快固化时间至2h，可达到快速通车的效果。

性能测试

碎石封层平板冲击试验的具体试验方法为参照EN 12272-3:2003进行；

采用湿轮磨耗试验ASTM D7196-06，评价封层抵抗车轮磨耗的能力。

其余的性能验证试验方法为目前公路行业标准内已有的规定方法，其中，

疲劳试验参照JTG E20-2008-T0739进行；

表面构造深度试验参照JTGE60-2008-T0961进行；

层间抗剪强度(层间粘结强度)试验参照DIN EN 12697-48:2021进行。

上述多项检测结果如下表13所示：

表13

实施例1-5的路面碎石封层的性能均较为优异。其中，

实施例2增加了聚氨酯的洒布量，性能略有提高，但会降低道路表面构造深度，影响行车抗滑性能和降噪性能，相比实施例1增加材料成本。

实施例3采用的阴离子乳化沥青，乳化沥青碎石层中阴离子乳化沥青与集料黏附性较差，各项技术性能不及实施例1。

实施例4的沥青碎石层和聚氨酯碎石层均使用了平均粒径为9.5mm的集料，而沥青碎石层中第一集料粒径减少会整体降低强度，减弱层间粘结强度，进而影响路面的疲劳寿命。

实施例5中的第二集料采用了目前道路领域常用的玄武岩，玄武岩性能优异，价格昂贵。花岗岩为一般开采出来的酸性废弃材料，无法与沥青很好裹附。但使用聚氨酯作为胶结料可以使用花岗岩这种废弃材料，达到的性能效果与常规一致满足要求，很大程度降低的成本。

对比例1为常规的乳化沥青碎石封层结构，各项技术性能尤其是疲劳寿命远远低于实施例1。

对比例2采用了双层聚氨酯碎石封层结构，性能有所提高，但由于聚氨酯材料本身价格非常之高，导致造价过高。而实施例1的技术效果已能完全满足各种路况的需求。

需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。