一种常温特种渗固剂和超薄罩面及其施工方法

技术领域

本发明涉及市政道路建设技术领域，尤其涉及一种常温特种渗固剂和超薄罩面及其施工方法。

背景技术

功能性罩面研究屬于高速公路养护范畴，适用于各等级公路预防或修复病害、需要改善抗滑等使用性能且结构强度满足使用要求的沥青路面。根据摊铺的厚度不同，功能性罩面可分为以下三种类型：厚度小于25mm的超薄罩面，厚度大于等于25mm且小于 40mm的薄层罩面以及厚度大于等于40mm且小于60m的罩面。其中，超薄罩面沥青混凝土磨耗层技术，主要用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护。

目前的超薄罩面技术路线，多采用OGFC开级配的设计，设计空隙率比较大，这样的好处是可以增加路面抗滑性能，减少雨天行车时产生的水雾，虽然具有良好的排水性能和降低行车噪声的功能，但其短板在于无法阻止原路面的水损害。尽管在原路面和超薄罩面之间喷洒了粘层油充当防水粘结层，但其层间粘结的作用远大于防水效果。同时由于没有考虑到原路面老化沥青的再生和原路面毛细裂缝的闭合，随着时间和交通负荷的加载，原路面的细小病害会进一步恶化，这种自下而上的破坏，会大大影响超薄罩面的使用寿命，造成养护效果提早失效。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种常温特种渗固剂和超薄罩面及其施工方法，在提高原路面与超薄罩面之间层间的粘结作用的同时能够恢复原路面老化沥青的性能，大幅提升基础层的抗疲劳特性和抗裂能力，具有优异的防水效果。

实现本发明目的技术方案是：

一种常温特种渗固剂，由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份，重环烷烃类蒸馏油80～100份，苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物3～5份，聚酰胺树脂16～34份，金属氧化物3～5份，渗透剂18～30份，交联剂0.1～1份，有机溶剂100～200份，其中重环烷烃类蒸馏油和渗透剂组成下渗组分，苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物、聚酰胺树脂、金属氧化物、交联剂和有机溶剂组成粘固组分。

进一步地，所述金属氧化物为氧化锌、氧化钡的一种或两种。

进一步地，所述渗透剂为异辛醇醚。

进一步地，常温特种渗固剂中的沥青选用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青。

进一步地，常温特种渗固剂中重环烷烃类蒸馏油选用加氢脱硫的重环烷烃类石油轻质馏分。

进一步地，所述交联剂为二硫代二吗啉(DTDM)。

进一步地，所述有机溶剂为辛烷。

一种渗固再生型超薄罩面，包括预先撒布的如上所述的常温特种渗固剂以及铺设在上方厚度为0.8～2.5cm的特种沥青改性超薄罩面，所述特种沥青改性超薄罩面由以下重量份的原料混合配制而成：石料90～96份、填料0～4份、特种改性沥青混合料4～6份。

进一步地，所述特种改性沥青混合料由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份、芳烃橡胶油3～10份、热塑性弹性体3～8份、乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物 3～8份、环氧树脂4～8份、高温降黏剂8～12份。

进一步地，所述沥青的酸值为3.2～3.5mgKOH/g，当沥青的酸值低于3.2mgKOH/g，添加有机酸0～3份。

进一步地，所述有机酸为C12-C18的直链脂肪酸。

进一步地，所述高温降粘剂为C30-C40的聚烯烃。

进一步地，所述热塑性弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯 -苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。

进一步地，特种改性沥青混合料中的沥青选用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青。

一种渗固再生型超薄罩面的施工方法，包括以下步骤：

S1：原路面的预处理；

S2：制备常温特种渗固剂并进行洒布量勘定：对原路面进行取样分析，检测原路面沥青针入度和延度，在施工路段现场进行模拟涂布试验，结合检测结果和现场模拟涂布试验结果确定渗固剂洒布量；

S3：喷洒常温特种渗固剂：将常温特种渗固剂装入洒布车，按照步骤S2预先确定的洒布量进行洒布，渗固剂充分下渗反应后进入下道施工工序；

S4：制备特种改性沥青混合料，摊铺特种沥青改性超薄罩面并碾压成型，控制特种沥青改性超薄罩面的油石比5～6％，出料温度175±5℃，初压温度大于150℃，复压温度大于130℃，压实终了温度不低于100℃；

S5：待温度下降至常温，即可开放交通；

进一步地，所述步骤S2中常温特种渗固剂的制备方法包括以下步骤：

S21:将常温特种渗固剂中的沥青加热至140±5℃，将苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物、聚酰胺树脂、交联剂加入沥青中，搅拌60±10分钟，得到混合物；

S22：将步骤S21制得的混合物的温度升至160±5℃，依次加入重环烷烃类蒸馏油、金属氧化物、渗透剂、有机溶剂，搅拌45±5min后，温度冷却至常温即可。

进一步地，所述步骤S4中特种改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：

S41：特种改性沥青混合料的沥青的预处理：测量沥青的酸值，如果沥青酸值低于3.2mgKOH/g，在沥青中添加有机酸，将沥青的酸值调整至3.2～3.5mgKOH/g；

S42：将预处理后的沥青温度控制在160±5℃，依次加入芳烃橡胶油、高温降黏剂、热塑性弹性体和乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物，经过高速剪切，剪切时间为 30～40min，剪切速率为5000～6000r/min，得到初混沥青；

S43：将初混沥青温度控制在160±5℃，加入环氧树脂，经过搅拌分散，搅拌时间为60～90min，搅拌速率为500～1000r/min，制得特种改性沥青混合料。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明常温特种渗固剂为非乳化体系渗固剂，包含下渗组份和粘固组分，其中下渗组分可以渗入原路面3～4cm深度，恢复原路面老化沥青的性能，大幅提升基础层的抗疲劳特性、抗裂能力，并有效修复原路面缺油、松散等病害和封闭毛细裂缝的作用。粘固组分可以有效增强原路面与超薄罩面之间层间的粘结作用，不易分层脱离。

(2)本发明常温特种渗固剂里添加有金属氧化物，从而增加了下渗组分和粘固组分的界面分离，使得下渗组分更加迅速从渗固剂中析出，更加容易下渗至原路面中。所述金属氧化物为氧化锌、氧化钡的一种或两种，提供了多种原料选择，降低原料成本。

(3)本发明常温特种渗固剂里的渗透剂为异辛醇醚，具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降，是一种性能优异的渗透剂。

(4)本发明渗固再生型超薄罩面通过预先撒布常温特种渗固剂能够恢复原路面老化沥青的性能，大幅提升基础层的抗疲劳特性、抗裂能力，同时能够增强原路面与超薄罩面之间层间的粘结作用；通过铺设特种改性沥青混合料提供的超薄罩面，能够修复路面的早期结构性病害，如网裂、横向裂缝、轻微车辙等；整个渗固再生型超薄罩面在重载交通下可以维持至少五年以上良好的路用性能，而不出现磨耗和剥落。

(5)本发明特种改性沥青混合料由多种功能性材料复合改性而成，可以达到软化点指标(≥90℃)、高温PG分级(≥82℃)与粘度指标(60℃动力粘度＞100万Pa.s)， 5℃延度指标(≥100cm)，保证超薄罩面出色的高温低温性能和优秀的抗反射裂缝的能力。

(6)本发明特种改性沥青混合料对沥青的酸值有一定的要求，对于不符合要求的沥青需要用有机酸进行预处理，从而确保该特种改性沥青的稳定性以及对石料的裹覆性。

(7)本发明特种改性沥青混合料中的有机酸采用C12-C18的直链脂肪酸，溶解性好，更加环保且获取容易，降低成本。

(8)本发明特种改性沥青混合料中的高温降粘剂为C30-C40的聚烯烃，可以降低沥青在135～170℃的高温粘度，同时又可以增加沥青在60℃的粘度，确保各种改性剂较容易地充分分散，充分发挥作用。

(9)本发明特种改性沥青混合料中的热塑性弹性体包含了多种组合成分，降低原料成本。

(10)本发明渗固再生型超薄罩面的施工方法，简单快速，减少对交通的影响，通过预先对常温特种渗固剂的洒布量进行勘定，保证用量足够的同时避免浪费，节约铺设成本。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

(实施例1)

本实施例的渗固再生型超薄罩面，包括预先撒布的常温特种渗固剂以及铺设在上方厚度为0.8的特种沥青改性超薄罩面，其中特种沥青改性超薄罩面由以下重量份的原料混合配制而成：石料90份，为玄武岩，特种改性沥青混合料4份。

本实施例的常温特种渗固剂，由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份，选用70号石油基质沥青，重环烷烃类蒸馏油80份，选用加氢脱硫的重环烷烃类石油轻质馏分，苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物3份，聚酰胺树脂16份，金属氧化物3份，采用氧化锌，渗透剂18份，为异辛醇醚，交联剂0.1份，为二硫代二吗啉(DTDM)，有机溶剂100份，采用辛烷。本实施例的常温特种渗固剂为非乳化体系渗固剂，其中重环烷烃类蒸馏油和渗透剂组成下渗组分，苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物、聚酰胺树脂、金属氧化物、交联剂和有机溶剂组成粘固组分，下渗组分可以渗入原路面3～4cm深度，恢复原路面老化沥青的性能，大幅提升基础层的抗疲劳特性、抗裂能力，并有效修复原路面缺油、松散等病害和封闭毛细裂缝的作用。粘固组分可以有效增强原路面与超薄罩面之间层间的粘结作用，不易分层脱离。通过添加技术氧化物，从而增加了下渗组分和粘固组分的界面分离性能。

本实施例的特种改性沥青混合料由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份，选用70号石油基质沥青，芳烃橡胶油3份，热塑性弹性体3份，采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物3份，环氧树脂4份，高温降黏剂8 份，采用C30-C40的聚烯烃，在本实施例中沥青的酸值为3.3mgKOH/g，无所添加有机酸。本实施例特种改性沥青混合料由多种功能性材料复合改性而成，可以达到软化点指标(≥90℃)、高温PG分级(≥82℃)与粘度指标(60℃动力粘度＞100万Pa.s)，5℃延度指标(≥100cm)，保证超薄罩面出色的高温低温性能和优秀的抗反射裂缝的能力，能够修复路面的早期结构性病害，如网裂、横向裂缝、轻微车辙等。通过添加高温降黏剂可以降低沥青在135～170℃的高温粘度，同时又可以增加沥青在60℃的粘度，确保各种改性剂较容易地充分分散，充分发挥作用。

本实施例的渗固再生型超薄罩面的施工方法，包括以下步骤：

S1：原路面的预处理，对原路面局部结构强度不足的，需根据具体情况进行补强：

1、对原路面10mm以下的车辙直接进行罩面，深度10mm～25mm的车辙应首先进行车辙填充，然后再进行罩面；

2、对原路面宽度大于5mm的裂缝进行灌缝处理；

3、对原路面局部破损(如坑槽、松散等)进行彻底挖补；

4、对原路面的拥包等隆起型病害事先进行处理；

S2：制备常温特种渗固剂并进行洒布量勘定，具体包括以下步骤：

S21:将常温特种渗固剂中的沥青加热至140±5℃，将苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物、聚酰胺树脂、交联剂加入沥青中，搅拌60±10分钟，得到混合物；

S22：将步骤S21制得的混合物的温度升至160±5℃，依次加入重环烷烃类蒸馏油、金属氧化物、渗透剂、有机溶剂，搅拌45±5min后，温度冷却至常温即可。

S23:对原路面进行取样分析，检测原路面沥青针入度和延度，在施工路段现场进行模拟涂布试验，结合检测结果和现场模拟涂布试验结果确定渗固剂洒布量，一般为 0.2～0.7kg/m

S3：喷洒常温特种渗固剂：将常温特种渗固剂装入洒布车，按照步骤S2预先确定的洒布量进行洒布，渗固剂充分下渗反应后进入下道施工工序；

S4：制备特种改性沥青混合料，摊铺特种沥青改性超薄罩面并碾压成型，具体包括以下步骤：

S41：沥青的预处理：测量特种改性沥青混合料的沥青的酸值，如果沥青酸值低于3.2mgKOH/g，在沥青中添加有机酸，将沥青的酸值调整至3.2～3.5mgKOH/g，在本实施例中，无需添加有机酸；

S42：将预处理后的沥青温度控制在160±5℃，依次加入芳烃橡胶油、高温降黏剂、热塑性弹性体和乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物，经过高速剪切，剪切时间为30min，剪切速率为5000r/min，得到初混沥青；

S43：将初混沥青温度控制在160±5℃，加入环氧树脂，经过搅拌分散，搅拌时间为60～90min，优选70min，搅拌速率为500～1000r/min，优选800r/min，制得特种改性沥青混合料。控制特种沥青改性超薄罩面的油石比5～6％，优选5.5％，出料温度175± 5℃，初压温度大于150℃，复压温度大于130℃，压实终了温度不低于100℃；

S5：待温度下降至常温，即可开放交通。

(实施例2)

本实施例的渗固再生型超薄罩面的施工方法与实施例1基本相同，区别在于步骤S4 制备特种改性沥青混合料以及渗固再生型超薄罩面的原料配方不同。在本实施例中，由于特种改性沥青混合料中的沥青的酸值为3.1mgKOH/g，因而在步骤S4中需要添加有机酸，保证沥青的酸值为3.2～3.5mgKOH/g，从而确保该特种改性沥青的稳定性以及对石料的裹覆性。

具体地，本实施例的渗固再生型超薄罩面包括预先撒布的常温特种渗固剂以及铺设在上方厚度为1.5cm的特种沥青改性超薄罩面，其中特种沥青改性超薄罩面由以下重量份的原料混合配制而成：石料93份，为玄武岩，填料2份，为石灰石矿粉，特种改性沥青混合料5份。

本实施例的常温特种渗固剂，由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份，采用90号石油基质沥青，重环烷烃类蒸馏油90份，选用加氢脱硫的重环烷烃类石油轻质馏分，苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物4份，聚酰胺树脂25份，金属氧化物4份，采用氧化钡，渗透剂25份，采用异辛醇醚，交联剂0.5份，采用二硫代二吗啉(DTDM)，有机溶剂150份，采用辛烷。

本实施例的特种改性沥青混合料由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份，选用90号石油基质沥青，芳烃橡胶油6份，热塑性弹性体5份，采用苯乙烯-异戊二烯 -苯乙烯共聚物和苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的组合，乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物6份、环氧树脂6份、高温降黏剂10份，采用C30-C40的聚烯烃，有机酸1 份，为C12-C18的直链脂肪酸。

(实施例3)

本实施例的渗固再生型超薄罩面的施工方法与实施例2基本相同，区别在于渗固再生型超薄罩面的原料配方不同，其中特种改性沥青混合料中的沥青的酸值为 2.8mgKOH/g。

具体地，本实施例的渗固再生型超薄罩面，包括预先撒布的常温特种渗固剂以及铺设在上方厚度为2.5cm的特种沥青改性超薄罩面，其中特种沥青改性超薄罩面由以下重量份的原料混合配制而成：石料96份，为玄武岩，填料4份，为石灰石矿粉，特种改性沥青混合料6份。

其中常温特种渗固剂，由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份，90号石油基质沥青，重环烷烃类蒸馏油100份，选用加氢脱硫的重环烷烃类石油轻质馏分，苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物5份，聚酰胺树脂34份，金属氧化物5份，为氧化锌和氧化钡组合物，渗透剂30份，为异辛醇醚，交联剂1份，采用二硫代二吗啉(DTDM)，有机溶剂200份，为辛烷。

其中特种改性沥青混合料由以下重量份的原料混合配制而成：沥青100份，采用90号石油基质沥青，芳烃橡胶油10份、热塑性弹性体8份，为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物8份、环氧树脂8份、高温降黏剂12份，为C30-C40的聚烯烃，有机酸3份，为C12-C18的直链脂肪酸。

本发明的施工方法，简单快速，减少对交通的影响，通过预先对常温特种渗固剂的洒布量进行勘定，保证用量足够的同时避免浪费，节约铺设成本。通过预先撒布常温特种渗固剂能够恢复原路面老化沥青的性能，大幅提升基础层的抗疲劳特性、抗裂能力，同时能够增强原路面与超薄罩面之间层间的粘结作用；通过铺设特种改性沥青混合料提供的超薄罩面，能够修复路面的早期结构性病害，如网裂、横向裂缝、轻微车辙等；整个渗固再生型超薄罩面在重载交通下可以维持至少五年以上良好的路用性能，而不出现磨耗和剥落。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。