一种修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法
阅读说明：本技术 一种修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法 (Structural layer for repairing deep track of asphalt pavement and construction method ) 是由 李利伟 屠文杰 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法,其中结构层包括沥青混凝土层和磨耗层,所述磨耗层由磨耗层专用乳化沥青和磨耗层专用集料组成；所述磨耗层专用乳化沥青为高分子聚合物改性的特种高粘乳化沥青,由以下重量份的原料混合配制而成：石油基质沥青55～65份、磨耗层专用乳化沥青乳化剂1～3份、磨耗层专用乳化沥青改性剂0～5份,其余为水；所述磨耗层专用集料由以下重量份的原料混合配制而成：玄武岩92～100份,填料0～3份,硅酸盐水泥0～5份,其余为水。本发明通过在沥青混凝土层上加铺磨耗层,提高路面的动稳定度,即抗车辙能力,极大地降低路面再次产生车辙的可能性,同时提供良好的路用行驶性能,具有高抗滑性,高耐久性。(The invention discloses a structural layer for repairing deep tracks of an asphalt pavement and a construction method, wherein the structural layer comprises an asphalt concrete layer and an abrasion layer, and the abrasion layer consists of emulsified asphalt special for the abrasion layer and aggregate special for the abrasion layer; the special emulsified asphalt for the wearing layer is special high-viscosity emulsified asphalt modified by high molecular polymers, and is prepared by mixing the following raw materials in parts by weight: 55-65 parts of petroleum matrix asphalt, 1-3 parts of emulsified asphalt emulsifier special for an abrasion layer, 0-5 parts of emulsified asphalt modifier special for the abrasion layer and the balance of water; the special aggregate for the wearing layer is prepared by mixing the following raw materials in parts by weight: 92-100 parts of basalt, 0-3 parts of filler, 0-5 parts of Portland cement and the balance of water. The invention improves the dynamic stability of the road surface, namely the anti-rutting capability, greatly reduces the possibility of generating ruts on the road surface by adding the abrasion layer on the asphalt concrete layer, and simultaneously provides good road running performance with high skid resistance and high durability.)
技术领域
本发明涉及市政道路建设技术领域，尤其涉及一种修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法。
背景技术
目前，我国高速公路的通车里程已位居世界第一，其中大部分采用沥青路面进行铺装。因此，我国每年有数万公里的高速公路需进行养护或预防性养护。
现代路面车辙是路面周期性评价及路面养护中的一个重要指标。车辙是车辆在路面上行驶后留下的车轮永久压痕，路面车辙深度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限，路面车辙深度的检测能为决策者提供重要的信息，使决策者能为路面的维修、养护及翻修等作出优化决策。
车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候(高温)等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生的纵向带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，造成路面使用性能更加恶化。车辙产生的因素包括沥青材料、施工工艺、级配组成、施工控制、荷载作用、温度影响等等。
目前对于浅度车辙(车辙深度小于1.5cm)，主要采用表处工艺修复。而对于深度车辙(车辙深度大于1.5cm)一般采用铣刨加铺的方式，即铣刨掉已经产生车辙的沥青混凝土面层，然后加铺AC或者SMA沥青混合料。由于新加铺的AC或SMA混合料与原路面的面层并没有本质区别，随著使用年限的增加，在重载交通下，新加铺段容易再次出现车辙。
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修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法，提高路面的动稳定度，即抗车辙能力，极大地降低路面再次产生车辙的可能性，同时提供良好的路用行驶性能，具有高抗滑性，高耐久性。
实现本发明目的技术方案是：
一种修复沥青路面深度车辙的结构层，包括由下至上依次铺设的沥青混凝土层和磨耗层，所述磨耗层由以下重量比的原料混合配制而成：
磨耗层专用乳化沥青8～15份；
磨耗层专用集料85～92份；
所述磨耗层专用乳化沥青为高分子聚合物改性的特种高粘乳化沥青，由以下重量份的原料混合配制而成：石油基质沥青55～65份、磨耗层专用乳化沥青乳化剂1～3份、磨耗层专用乳化沥青改性剂0～5份，其余为水，将总量补充至100份；
所述磨耗层专用集料由以下重量份的原料混合配制而成：玄武岩92～100份，填料0～3份，硅酸盐水泥0～5份，其余为水，将总算补充至100份。
进一步地，所述沥青混凝土层和磨耗层之间施加有特种渗固剂，所述特种渗固剂由以下重量份的原料混合配制而成：重环烷烃类蒸馏油20-40份、石油基质沥青15-30份、硅烷偶联剂5-10份、渗固剂乳化剂1-3份、其余为水，将总量补充至100份。
进一步地，所述渗固剂乳化剂选用阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配乳化剂，所述阳离子乳化剂为18331型乳化剂，所述非离子型乳化剂为长链脂肪醇聚氧乙烯醚。
进一步地，所述阳离子乳化剂与非离子乳化剂的质量比为1：0.5～1：1之间。
进一步地，所述特种渗固剂中的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，所述特种渗固剂中的石油基质沥青选用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青。
进一步地，所述特种渗固剂的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷的一种或几种。
进一步地，所述沥青混凝土层为Sup-20或者Sup-25的沥青混凝土层，由以下重量份的原料混合配制而成：石料90～95份、沥青4～6份、特种抗车辙剂1～4份，所述石料为玄武岩石料，所述石油沥青为70#石料沥青，所述特种抗车辙剂为C40-C60的高分子蜡类添加剂。
进一步地，所述磨耗层专用乳化沥青的石油基质沥青采用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青。
进一步地，所述磨耗层专用乳化沥青乳化剂型号选用18331型乳化剂。
进一步地，所述磨耗层专用乳化沥青改性剂型号选用SBR丁苯橡胶型。
进一步地，所述磨耗层专用集料的填料为石灰岩矿粉，减小沥青混凝土的间隙，从而提高沥青混凝土强度和稳定性。
一种修复沥青路面深度车辙的施工方法，包括以下步骤：
S1：车辙病害路面的铣刨；
S2：摊铺沥青混凝土层的混合料并碾压成型，形成沥青混凝土层，厚度控制在低于原路面1cm；所述沥青混凝土层的混合料控制油石比4.5±0.5％，出料温度160±5℃，初压温度大于140℃，复压温度大于120℃，压实终了温度不低于90℃；
S3：待温度下降至常温，根据实际工程需求，如果Sup沥青混凝土层的油石比小于或者等于4.5％，则需要喷洒特种渗固剂，如果Sup沥青混凝土层的油石比大于4.5％，则可以喷洒特种渗固剂或者直接进行步骤S4；若需要，则在Sup沥青混凝土层的表面均匀喷洒特种渗固剂，待特种渗固剂完全破乳黑化之后，进行步骤S4；
S4：使用专用摊铺车加铺0.9～1.1cm的磨耗层；
S5：待摊铺的磨耗层经过养生2～5小时之后，即可开放交通。
10、根据权利要求9所述的一种修复沥青路面深度车辙的施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，当沥青混凝土层的混合料油石比小于或等于4.5％时，特种渗固剂的洒布量为0.3～0.7kg/m2；当沥青混凝土层的混合料油石比大于4.5％时，特种渗固剂的洒布量为0-0.3kg/m2。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明修复沥青路面深度车辙的结构层包括沥青混凝土层和磨耗层，与传统的沥青AC层或者沥青SMA层相比，其动稳定度(抗车辙能力)大有提高，极大地降低路面再次产生车辙的可能性，同时提供良好的路用行驶性能，具有高抗滑性，高耐久性。
(2)本发明沥青混凝土层和磨耗层之间添加有特种渗固剂，特种渗固剂中的下渗组分可以快速渗入到沥青混凝土层中，在界面上形成较强的粘结作用，使加铺的磨耗层不易剥落、磨耗，耐久性增强。
(3)本发明特种渗固剂中添加了硅烷偶联剂，进一步提高了粘接性能，但是硅烷偶联剂会导致改性沥青非常难以乳化，且乳液的体系稳定性变差，为此，本发明特种渗固剂乳化剂选用阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配型乳化剂，使得特种渗固剂在提高粘接性能的同时不影响乳化性能和稳定性。
(4)本发明特种渗固剂的重环烷烃类蒸馏油采用加氢脱硫的重环烷烃类石油轻质馏分，油品质量更优。
(5)本发明特种渗固剂选用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青，黏结性好，耐腐蚀性优良。
(6)本发明沥青混凝土层中添加有C40-C60的高分子蜡类添加剂，能够进一步提高抗车辙能力。
(7)本发明修复沥青路面深度车辙的施工方法铣刨病害路面，摊铺沥青混凝土层，然后根据实际工程需求，喷洒特种渗固剂，最后摊铺磨耗层，经过养生后即可开放交通，施工方法简单快速，修复后的结构层在沥青混凝土层、渗固剂和磨耗层的协同作用下，具有优异的抗车辙能力，同时具有良好的路用行驶性能以及高抗滑性和高耐久性。
(8)本发明修复沥青路面深度车辙的施工方法根据沥青混凝土层的混合料油石比的大小设置了特种渗固剂的不同洒布量，在保证沥青混凝土层和磨耗层之间具有较强的粘结力的同时尽量减少特种渗固剂的两，从而降低施工成本。
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)
实施例1为对比例，采用传统的方法对沥青路面深度车辙进行修复，即铣刨掉已经产生车辙的沥青混凝土面层，然后加铺AC-13混合料，碾压成型后经过养护，开放交通。
(实施例2)
本实施例的修复沥青路面深度车辙的结构层，包括由下至上依次铺设的沥青混凝土层和磨耗层，其中磨耗层厚度为1cm，由以下重量比的原料混合配制而成：磨耗层专用乳化沥青8～15份，磨耗层专用集料85～92份，本实施例磨耗层专用乳化沥青优选10份，磨耗层专用集料优选90份。
沥青混凝土层为Sup-20或Sup-25沥青混凝土层，由以下重量份的原料混合配制而成：石料90～95份、沥青4～6份、特种抗车辙剂1～4份。其中石料为玄武岩石料，石油沥青为70#石料沥青，特种抗车辙剂为C40-C60的高分子蜡类添加剂。本实施例优选 Sup-25沥青混凝土层，石料优选93份，沥青优选5份，特种抗车辙剂优选2份。通过添加特种抗车辙剂，进一步提高动稳定度。
磨耗层专用乳化沥青为高分子聚合物改性的特种高粘乳化沥青，由以下重量份的原料混合配制而成：石油基质沥青55～65份、磨耗层专用乳化沥青乳化剂1～3份、磨耗层专用乳化沥青改性剂0～5份，其余为水，将总量补充至100份。本实施例石油基质沥青型号为70号石油基质沥青，优选60份，磨耗层专用乳化沥青乳化剂型号为18331型乳化剂，优选2份，磨耗层专用乳化沥青改性剂型号选用SBR丁苯橡胶型，优选3份，其余为水。
磨耗层专用集料由以下重量份的原料混合配制而成：玄武岩92～100份，填料0～3份，硅酸盐水泥0～5份，其余为水，将总算补充至100份。本实施例玄武岩优选95份，填料优选1份，硅酸盐水泥优选2份，其余为水。其中，磨耗层专用集料的填料为石灰岩矿粉，减小沥青混凝土的间隙，从而提高沥青混凝土强度和稳定性。
本实施例的修复沥青路面深度车辙的施工方法，包括以下步骤：
S1：车辙病害路面的铣刨；
S2：摊铺沥青混凝土层的混合料并碾压成型，形成沥青混凝土层，厚度控制在低于原路面1cm；沥青混凝土层的混合料油石比为5.0％，出料温度为160℃，初压温度为 150℃，复压温度为130℃，压实终了温度为90℃；
S3：待温度下降至常温，使用专用摊铺车加铺1.1cm的磨耗层；
S4：待摊铺的磨耗层经过养生3小时之后，即可开放交通。
本实施例通过在沥青混凝土层上加铺1cm厚度的磨耗层，与传统的沥青AC层相比，其动稳定度(抗车辙能力)大有提高，极大地降低路面再次产生车辙的可能性，同时提供良好的路用行驶性能，具有高抗滑性，高耐久性。
(实施例3)
本实施例的修复沥青路面深度车辙的结构层与实施例2类似，区别在于：磨耗层专用乳化沥青的石油基质沥青采用90号石油基质沥青；沥青混凝土层和磨耗层之间施加有特种渗固剂。
特种渗固剂由以下重量份的原料混合配制而成：重环烷烃类蒸馏油20-40份、石油基质沥青15-30份、硅烷偶联剂5-10份、渗固剂乳化剂1-3份、其余为水，将总量补充至100份。本实施例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，油品质量更优，优选30份，石油基质沥青选用90号石油基质沥青，优选20份，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，优选7份，渗固剂乳化剂优选2份，其余为水。本实施例为了提高渗固剂的粘接性能增加了硅烷偶联剂，制成特种渗固剂，但是硅烷偶联剂会导致改性沥青非常难以乳化，且乳液的体系稳定性变差，为此，本实施例特种渗固剂乳化剂选用质量比为1:0.8的阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配型乳化剂，使得特种渗固剂在提高粘接性能的同时不影响乳化性能和稳定性，其中阳离子乳化剂为18331型乳化剂，非离子型乳化剂为长链脂肪醇聚氧乙烯醚。
本实施例的修复沥青路面深度车辙的施工方法，包括以下步骤：
S1：车辙病害路面的铣刨；
S2：摊铺沥青混凝土层的混合料并碾压成型，形成沥青混凝土层，厚度控制在低于原路面1cm；沥青混凝土层的混合料控制油石比4.5％，出料温度160℃，初压温度145℃，复压温度130℃，压实终了温度95℃；
S3：待温度下降至常温，在表面均匀喷洒特种渗固剂，洒布量为0.3kg/m2，待特种渗固剂完全破乳黑化之后，使用专用摊铺车加铺1cm的磨耗层；
S4：待摊铺的磨耗层经过养生3小时之后，即可开放交通。
(实施例4)
本实施例的修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法与实施例3类似，区别在于沥青混凝土层中未添加特种抗车辙剂。
对实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的结构层分别做性能测试，其结果如下表所示：
混合料
动稳定度(次/mm)
实施例1：AC-13
2580
实施例2：Sup-25(添加特种抗车辙剂)+磨耗层
8280
实施例3：Sup-25(添加特种抗车辙剂)+特种渗固剂+磨耗层
9540
实施例4：Sup-25(未添加特种抗车辙剂)+特种渗固剂+磨耗层
5440
由上表可知，本发明修复沥青路面深度车辙的结构层及施工方法，通过在沥青混凝土层上加铺1cm厚度的磨耗层，其中沥青混凝土层重添加了特种抗车辙剂，与传统的沥青AC层相比，其动稳定度(抗车辙能力)大有提高。当在沥青混凝土层和磨耗层之间添加特种渗固剂后，下渗组分可以快速渗入沥青混凝土层中，在界面上形成较强的粘结作用，使加铺的1cm磨耗层不易剥落、磨耗，耐久性增强，其动稳定度(抗车辙能力) 与传统结构层相比可以提高3倍以上，极大地降低路面再次产生车辙的可能性。沥青混凝土层提供足够的支撑，上层1cm的磨耗层为密集配，可以起到封水作用，提供了良好的路用行驶性能，具有高抗滑性，高耐久性。
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。
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