一種大粒徑橡膠塊改性瀝青瑪蹄脂碎石封層及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種大粒徑橡膠塊改性瀝青瑪蹄脂碎石封層及其制作方法涉及一種通過大粒徑橡膠塊改性瀝青和纖維連同單粒徑碎石所構成的路面結構層及其制作方法。由集料、纖維和橡膠塊改性瀝青組成。制作方法包括：1）施工前進行下承層的清掃、吹塵和清洗；2）制備橡膠塊改性瀝青；3）制備橡膠塊改性瀝青瑪蹄脂；4）在灑布橡膠瀝青瑪蹄脂前，檢查各項指標；5）橡膠塊改性瀝青瑪蹄脂灑布；6）撒鋪碎石；7）碾壓；8）對大粒徑橡膠塊改性瀝青瑪蹄脂碎石封層進行清掃。本發(fā)明產(chǎn)品生產(chǎn)成本低、能耗低、無污染、產(chǎn)品儲存穩(wěn)定性高。其制備方法施工方便、簡單易行，易于應用在工業(yè)化生產(chǎn)中。
【專利說明】一種大粒徑橡膠塊改性瀝青瑪蹄脂碎石封層及其制作方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明一種大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層及其制作方法涉及一種通過 大粒徑橡膠塊改性浙青和纖維連同單粒徑碎石所構成的路面結構層及其制作方法。

【背景技術】
[0002] 我國各地浙青路面絕大多數(shù)都是采用半剛性水穩(wěn)基層，但是，由于半剛性基層材 料本身特點，極易產(chǎn)生反射裂縫。除此之外，在道路改造工程中，新舊路面接縫處存在裂縫 并發(fā)展為反射裂縫。反射裂縫的出現(xiàn)破壞了路面結構整體性和連續(xù)性，引發(fā)其他早期病害， 加速浙青路面的破壞，大大減少道路使用壽命。
[0003] 近幾年，國內(nèi)外采用在基層和面層之間或者舊路與新面層之間設置橡膠浙青應力 吸收層，來減弱半剛性基層或者舊路面的收縮裂縫以及反射裂縫向浙青面層傳遞。
[0004] 常規(guī)的橡膠浙青應力吸收層（Stress Absorbing Membrane Interlayer，簡稱 SAMI)是由橡膠浙青膠結料、單粒徑集料組成。通常是指在路面上灑布2?2. 5kg/m2的橡 膠浙青，同時在橡膠浙青上撒布一定量(一般建議為12?15kg/m2)的粒徑9?12mm的預 拌浙青碎石，形成Icm左右厚度的橡膠浙青應力吸收層，能有效地防止水分的侵入，同時與 下面層和鋪裝層粘結緊密。
[0005] 但是，常規(guī)SAMI所用橡膠浙青是采用20?40目橡膠粉與基質浙青混合高溫反應 制成，膠粉需要廢舊輪胎經(jīng)過切條切塊，然后再由膠體磨加工到0. 4_?Imm細度。膠粉的 制作過程中，消耗大量能量，從而提高了成本。另外，膠粉在溶脹反應過程中，速度緩慢，將 存在不同程度的脫硫塑化，使橡膠浙青的性能指標不穩(wěn)定，從而影響使用效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中能量消耗大、成本高和質量不穩(wěn)定的缺陷，提供 一種大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層及其制作方法。
[0007] -種大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層及其制作方法是采取以下技術方案 實現(xiàn)的： 一種大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層由集料、纖維和橡膠塊改性浙青組成，所 述集料采用粒徑為9. 5_?13. 2_的碎石料，按照集料重量計的0. 2?0. 5%的橡膠塊改 性浙青進行預裹附；所述纖維采用木質素絮狀纖維，纖維的摻加比例為橡膠塊改性浙青質 量的3% - 5% ； 所述碎石料為石質堅硬、清潔、不含風化顆粒、近立方體顆粒的碎石。
[0008] 所述碎石采用反擊式破碎機軋制。
[0009] 所述預裹附溫度在120°C以上，預裹附的集料堆放時間不宜超過兩周。
[0010] 大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層的制作方法包括如下步驟， (1)施工前進行下承層的清掃、吹塵和清洗 所述清掃采用滑移車和人工方式結合，將原路面進行全面清掃，再用森林滅火鼓風機 沿縱向排成斜線將浮灰吹凈，清除舊路或基層表面的浮灰和泥漿；清掃完畢后，將此路段開 放交通，利用車輪有吸附作用清潔路面； (2) 制備橡膠塊改性浙青 (2-1)確定橡膠塊、煤焦油及活化劑的摻量 選擇至少三個不同的橡膠塊、煤焦油和活化劑摻量進行試驗，所述各組分摻量范圍為 基質浙青質量的22 %?28 %、10%?20%和0. 5%?1%，分別以2%、1%和0. 2%的間隔摻入基質 浙青，制備橡膠塊改性浙青，通過橡膠塊改性浙青性能試驗得到確定的摻量； (2-2)生產(chǎn)橡膠塊改性浙青 采用橡膠浙青生產(chǎn)設備，采取間歇式方式生產(chǎn)；并對成品橡膠塊改性浙青及時進行檢 驗，以確保廣品質量； (3) 制備橡膠塊改性浙青瑪蹄脂 將木質纖維按照基質浙青質量的5%加入到橡膠塊改性浙青反應釜中，攪拌15~30s，形 成橡膠塊改性浙青瑪蹄脂。
[0011] (4)在灑布橡膠浙青瑪蹄脂前，檢查各項指標 a、 空氣溫度和地面溫度都不低于15°C ; b、 下承層干燥，路緣石防護良好； c、 需用的設備進入待命狀態(tài)，所述設備包括橡膠浙青灑布車、碎石撒布機、膠輪壓路 機； (5) 橡膠塊改性浙青瑪蹄脂灑布 a、 橡膠浙青瑪蹄脂灑布量采用2. 4?3kg/m2,可視試驗路效果定； b、 在起步和終止位置鋪工程紙，以準確進行橫向銜接，灑布車經(jīng)過后應及時取走工程 紙； c、 縱向銜接應與已灑布部分重疊IOcm ; d、 撒鋪碎石前禁止任何車輛、行人通過橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層； (6) 撒鋪碎石 經(jīng)過步驟（5)橡膠塊改性浙青瑪蹄脂灑布后立即撒鋪碎石，碎石的級配構成采用粒徑 為￠9. 5mnTl3. 2mm的碎石進行撒鋪；碎石撒鋪量采用18±2kg/m2,根據(jù)試鋪情況確定，以 滿鋪、不散失為度，對于局部碎石撒鋪量不足的地方，應補足； (7) 碾壓 經(jīng)過步驟（6)碎石撒鋪后立即進行碾壓作業(yè)，采用25T以上的膠輪壓路機緊跟碎石撒 鋪車進行壓實完成碾壓。
[0012] (8)對大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層進行清掃，以清除沒有粘結的松散 碎石，避免影響大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層與上面層的粘結。
[0013] 到此為止，大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層已經(jīng)完成。為保證路面結構質 量，在鋪筑上層浙青混合料前，中間不開放交通，若期間必須開放交通，須待大粒徑橡膠塊 改性浙青瑪蹄脂碎石封層施工完成3小時后方可開放交通，但車速不宜超過25km/h。在上 面層浙青混合料施工前須加灑粘層油，粘層油灑布量控制在0. 25kg/m2。
[0014] 步驟（2-1)中橡膠浙青膠粉摻量的確定以177°C旋轉粘度為主要指標，旋轉粘度 范圍為I. 5?4. OPa ? s，上限值4. OPa ? s保證良好的路用性能，下限值I. 5Pa ? s保證一定的 施工性能，防止因粘度過大造成泵送、拌和困難； 步驟（2-1)中所述試驗方法為：將廢舊橡膠切割為邊長為:T5cm塊狀顆粒，所述橡膠塊 摻量在基質浙青質量229T28%的范圍內(nèi)，按照質量比為2%的間隔，選擇至少三個不同的橡 膠塊摻量進行試驗，并根據(jù)試驗結果確定橡膠塊摻量。
[0015] 步驟（2-2)中所述的生產(chǎn)步驟為將廢舊橡膠切割為邊長為:T5cm塊狀顆粒，基質 浙青采用70號普通浙青，加入浙青質量229T28%的橡膠塊，109T20%的煤焦油，0. 59Tl%RMCD 橡膠力化學斷鏈解聚劑或者再生膠活化劑910 ;置于反應罐內(nèi)230?280°C高速剪切反應 4?8小時，攪拌均勻并分離鋼絲，制備成橡膠塊改性浙青。
[0016] 步驟（7)中所述碾壓遍數(shù)為3遍，從灑布橡膠塊改性浙青到碾壓完成應及時完成， 即當下承層溫度為40° C以上時，完成碾壓時間為20分鐘，當下承層溫度為18° C? 40° C時，完成碾壓時間為10分鐘。
[0017] 發(fā)明優(yōu)點： 本發(fā)明是一種應力吸收防水層的新結構，在常規(guī)橡膠浙青應力吸收層的基礎上改進完 善而成，生產(chǎn)成本低、能耗低、無污染、產(chǎn)品儲存穩(wěn)定性高。對減緩反射裂縫的產(chǎn)生與擴展有 明顯的效果，可使裂縫處相對位移產(chǎn)生的應力傳到面層時大為減少，可明顯地減弱裂縫尖 端應力的奇異性，降低應力強度因子，從而達到延緩反射裂縫產(chǎn)生的目的。特別適用于解決 半剛性基層浙青路面、水泥混凝土路面罩面層的反射裂縫問題。
[0018] 本發(fā)明所述的方法生產(chǎn)的大粒徑橡膠塊改性浙青，不僅能夠保證的技術性能和路 用性能，滿足浙青粘度、韌性等指標，還能夠降低能源消耗和成本；所生產(chǎn)的中間物橡膠塊 改性浙青瑪蹄脂性能更穩(wěn)定，利于存儲；大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層，增加了橡 膠浙青用量，提高廢舊輪胎利用率，綠色經(jīng)濟環(huán)保；其制備方法施工方便、簡單易行，易于應 用在工業(yè)化生產(chǎn)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明： 圖1是本發(fā)明中橡膠塊改性浙青的準備過程示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 參照附圖1，本發(fā)明一種大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層由集料、纖維和 橡膠塊改性浙青組成，所述集料采用粒徑為9. 5mm?13. 2mm的碎石料，按照集料重量計的 0. 2?0. 5%的橡膠塊改性浙青進行預裹附；所述纖維采用木質素絮狀纖維，纖維的摻加比 例為橡膠塊改性浙青質量的3% - 5% ; 所述碎石料為石質堅硬、清潔、不含風化顆粒、近立方體顆粒的碎石。
[0021] 所述碎石采用反擊式破碎機軋制。
[0022] 所述預裹附溫度在120°C以上，預裹附的集料堆放時間不宜超過兩周。
[0023] 大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層的制作方法包括如下步驟， (1)施工前進行下承層的清掃、吹塵和清洗 所述清掃采用滑移車和人工方式結合，將原路面進行全面清掃，再用森林滅火鼓風機 沿縱向排成斜線將浮灰吹凈，清除舊路或基層表面的浮灰和泥漿；清掃完畢后，將此路段開 放交通，利用車輪有吸附作用清潔路面； (2) 制備橡膠塊改性浙青 (2-1)確定橡膠塊、煤焦油及活化劑的摻量 選擇至少三個不同的橡膠塊、煤焦油和活化劑摻量進行試驗，所述各組分摻量范圍為 基質浙青質量的22 %?28 %、10%?20%和0. 5%?1%，分別以2%、1%和0. 2%的間隔摻入基質 浙青，制備橡膠塊改性浙青，通過橡膠塊改性浙青性能試驗得到確定的摻量； (2-2)生產(chǎn)橡膠塊改性浙青 采用橡膠浙青生產(chǎn)設備，采取間歇式方式生產(chǎn)；并對成品橡膠塊改性浙青及時進行檢 驗，以確保廣品質量； (3) 制備橡膠塊改性浙青瑪蹄脂 將木質纖維按照基質浙青質量的5%加入到橡膠塊改性浙青反應釜中，攪拌15~30s，形 成橡膠塊改性浙青瑪蹄脂。
[0024] (4)在灑布橡膠浙青瑪蹄脂前，檢查各項指標 a、 空氣溫度和地面溫度都不低于15°C ; b、 下承層干燥，路緣石防護良好； c、 需用的設備進入待命狀態(tài)，所述設備包括橡膠浙青灑布車、碎石撒布機、膠輪壓路 機； (5) 橡膠塊改性浙青瑪蹄脂灑布 a、 橡膠浙青瑪蹄脂灑布量采用2. 4?3kg/m2,可視試驗路效果定； b、 在起步和終止位置鋪工程紙，以準確進行橫向銜接，灑布車經(jīng)過后應及時取走工程 紙； c、 縱向銜接應與已灑布部分重疊IOcm ; d、 撒鋪碎石前禁止任何車輛、行人通過橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層； (6) 撒鋪碎石 經(jīng)過步驟（5)橡膠塊改性浙青瑪蹄脂灑布后立即撒鋪碎石，碎石的級配構成采用粒徑 為￠9. 5mnTl3. 2mm的碎石進行撒鋪；碎石撒鋪量采用18±2kg/m2,根據(jù)試鋪情況確定，以 滿鋪、不散失為度，對于局部碎石撒鋪量不足的地方，應補足； (7) 碾壓 經(jīng)過步驟（6)碎石撒鋪后立即進行碾壓作業(yè)，采用25T以上的膠輪壓路機緊跟碎石撒 鋪車進行壓實完成碾壓。
[0025] (8)對大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層進行清掃，以清除沒有粘結的松散 碎石，避免影響大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層與上面層的粘結。
[0026] 到此為止，大粒徑橡膠塊改性浙青瑪蹄脂碎石封層已經(jīng)完成。為保證路面結構質 量，在鋪筑上層浙青混合料前，中間不開放交通，若期間必須開放交通，須待大粒徑橡膠塊 改性浙青瑪蹄脂碎石封層施工完成3小時后方可開放交通，但車速不宜超過25km/h。在上 面層浙青混合料施工前須加灑粘層油，粘層油灑布量控制在0. 25kg/m2。
[0027] 步驟（2-1)中橡膠浙青膠粉摻量的確定以177°C旋轉粘度為主要指標，旋轉粘度 范圍為I. 5?4. OPa ? s，上限值4. OPa ? s保證良好的路用性能，下限值I. 5Pa ? s保證一定的 施工性能，防止因粘度過大造成泵送、拌和困難； 步驟（2-1)中所述試驗方法為：將廢舊橡膠切割為邊長為:T5cm塊狀顆粒，所述橡膠塊 摻量在基質浙青質量229T28%的范圍內(nèi)，按照質量比為2%的間隔，選擇至少三個不同的橡 膠塊摻量進行試驗，并根據(jù)試驗結果確定橡膠塊摻量。
[0028] 步驟（2-2)中所述的生產(chǎn)步驟為將廢舊橡膠切割為邊長為:T5cm塊狀顆粒，基質 浙青采用70號普通浙青，加入浙青質量229T28%的橡膠塊，109T20%的煤焦油，0. 59Tl%RMCD 橡膠力化學斷鏈解聚劑或者再生膠活化劑910 ;置于反應罐內(nèi)230?280°C高速剪切反應 4?8小時，攪拌均勻并分離鋼絲，制備成橡膠塊改性浙青。
[0029] 步驟（7)中所述碾壓遍數(shù)為3遍，從灑布橡膠塊改性浙青到碾壓完成應及時完成， 即當下承層溫度為40° C以上時，完成碾壓時間為20分鐘，當下承層溫度為18° C? 40° C時，完成碾壓時間為10分鐘。
[0030] 步驟（2)中制備的橡膠塊改性浙青各項指標如下表所示。
[0031] 表1本發(fā)明橡膠塊改性浙青性能

【權利要求】
1. 一種改性浙青級配碎石應力吸收防水層，其特征在于：由集料和復合橡膠粉改性浙 青組成，所述集料采用粒徑為Φ9. 5mnTl3· 2mm和粒徑為Φ4. 75mnT9· 5mm的兩檔碎石料； 采用按照集料重量計的〇. 2?0. 5%的復合橡膠粉改性浙青進行預裹附，所述裹附溫度為 120°C以上，預裹附的集料堆放時間不超過兩周。
2. 根據(jù)權利要求1所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層，其特征在于：所述碎石 料的石質堅硬、清潔、不含風化顆粒、近立方體顆粒的碎石。
3. 權利要求1所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層的制作方法，其特征在于：包 括如下步驟， (1) 施工前進行下承層的清掃、吹塵和清洗 所述清掃采用滑移車和人工方式結合，將原路面進行全面清掃，再用森林滅火鼓風機 沿縱向排成斜線將浮灰吹凈，清除舊路或基層表面的浮灰和泥漿； (2) 制備復合橡膠粉改性浙青 (2-1)確定橡膠粉的摻量 選擇至少三個不同的橡膠粉摻量進行試驗，所述摻量即質量百分比為基質浙青質量的 16%?20%，從而得到確定的摻量； (2-2)生產(chǎn)復合橡膠粉改性浙青 采用橡膠浙青生產(chǎn)設備，采取間歇式方式生產(chǎn)；并對成品橡膠浙青進行檢驗，以確保產(chǎn) 品質量； (3) 在灑布橡膠浙青前，檢查各項指標 a、 空氣溫度和地面溫度都不低于15°C ; b、 下承層干燥，路緣石防護良好； c、 所需設備進入待命狀態(tài)，所述設備包括橡膠浙青灑布車、碎石撒布機、膠輪壓路機； (4) 復合橡膠粉改性浙青灑布 a、 橡膠浙青灑布量采用2. 2?2. 8kg/m2,可視試驗路效果定； b、 起步和終止位置應鋪工程紙，以準確進行橫向銜接，灑布車經(jīng)過后應及時取走工程 紙； c、 縱向銜接應與已灑布部分重疊 l〇cm ; (5) 撒鋪碎石 經(jīng)過步驟（4)復合橡膠粉改性浙青灑布后立即撒鋪碎石，碎石的級配構成采用粒徑 為Φ9·5ι?πΓ13·2πιπι和粒徑為Φ4·75ι?πΓ9·5πιπι的碎石進行撒鋪，分兩次進行；其中，先撒 鋪9. 5mnTl3. 2mm檔碎石，再撒鋪4. 75mm~9. 5mm檔碎石，粒徑為Φ9. 5mm^l3. 2mm和粒徑為 Φ4. 75mnT9. 5mm的碎石質量比為4:1 ;碎石撒鋪量采用16±2kg/m2,根據(jù)試鋪情況確定，以 滿鋪、不散失為度，補足局部碎石撒鋪量不足的地方； (6) 碾壓 經(jīng)過步驟（5)碎石撒鋪后應立即進行碾壓作業(yè)，采用25T以上的膠輪壓路機緊跟碎石 撒鋪車進行壓實完成碾壓。
4. 根據(jù)權利要求3所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層的制作方法，其特征在 于：所述步驟（1)清掃完畢后，將此路段開放交通，利用車輪有吸附作用清潔路面后進行同 步碎石施工。
5. 根據(jù)權利要求3所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層的制作方法，其特征在 于：步驟（2-1)中橡膠浙青膠粉摻量的確定以177°C旋轉粘度為主要指標，旋轉粘度范圍為 1. 5?4. OPa · s，上限值4. OPa · s保證良好的路用性能，下限值1. 5Pa · s保證一定的施工性 能，防止因粘度過大造成泵送、拌和困難。
6. 根據(jù)權利要求3所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層的制作方法，其特征在 于：步驟（2-1)中所述試驗方法為：將20目和60目貨車輪胎即斜交胎橡膠粉按照質量3:2 的比例拌合均勻，溫度控制在177?204°C之間，拌和1小時后進行試驗，所述橡膠浙青膠粉 摻量按照質量比為1%或2%的間隔，選擇至少三個不同的橡膠粉摻量進行試驗，并根據(jù)試 驗結果確定橡膠粉摻量；所得橡膠浙青在下承層溫度為40°C以上時，完成碾壓時間為20 分鐘，在下承層溫度為18°C?40°C時，完成碾壓時間為10分鐘。
7. 根據(jù)權利要求3所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層的制作方法，其特征在 于：步驟（2-2)中所述的生產(chǎn)步驟為采用20目貨車輪胎即斜交胎膠粉和60目貨車膠粉以 3:2的質量比混合進行膨化處理；處理后的橡膠粉以步驟（2-1)中確定的摻量添加到溫度 為176°C?226°C的基質浙青中，采用高速剪切機進行攪拌均勻，速度為3000r/min，泵送到 反應罐中保持溫度為150°C?218°C，經(jīng)過45?60min時間的反應制得復合橡膠粉改性浙 青。
8. 根據(jù)權利要求7所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層的制作方法，其特征在 于：所述膨化處理是利用大功率超聲波聚能器和相應的剝離機械將硫化橡膠粉的S-S共價 鍵斷裂，盡量不切斷C一C鍵，打破部分分子間的網(wǎng)架結構使其部分脫硫。
9. 根據(jù)權利要求3所述的改性浙青級配碎石應力吸收防水層的制作方法，其特征在 于：步驟（6)中所述碾壓遍數(shù)為3遍，從灑布復合橡膠粉改性浙青到碾壓完成應及時完成， 即當下承層溫度為40°C以上時，完成碾壓時間為20分鐘，當下承層溫度為18°C?40°C 時，完成碾壓時間為10分鐘。
【文檔編號】E01C7/26GK104233918SQ201410497858
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權日:2014年9月26日
【發(fā)明者】余波, 吳明亮, 王力, 施小強, 羊林林, 劉勇 申請人:南京同安道路工程有限公司, 南京工業(yè)大學, 南京東道路橋工程技術咨詢有限公司