本发明涉及一种超薄沥青混合料及其制备方法、应用。
背景技术：
随着我国道路工程逐步由新建转向养护，对沥青路面养护技术的需求逐步增多。采用沥青路面的城市道路在建成投入后不久，其面层尤其是表面层常常在基层未出现结构性损坏的情况下，由于车辆载荷、气温、降水等外部因素和材料特性、质量缺陷等内部因素共同影响下，通常会出现表面老化、细集料散失、粗集料剥落、坑洞以及轻微裂缝等不同程度的早期病害。这些病害不仅影响道路通行能力，更为重要的是大大缩短了道路的使用寿命。出于减少对路面标高影响以及节约工程造价的原则，通常采用薄层加铺类工艺对沥青面层进行加铺处理，从而恢复道路的表观功能、改善行驶质量和延长路面的使用寿命。
超薄罩面技术因此应运而生，该技术具有良好的表面构造深度及表观功能，能够适用于交通量大、重载车辆多、车速快的高速公路及国省干线的日常道路养护，其主要技术优势是施工速度快、开放交通时间短，因此具有突出的性能及应用优势。目前，现有技术中常将sbs改性沥青的超薄沥青混合料应用于超薄罩面领域，但是存在成本较高(尤其是原料sbs树脂)，制得的超薄沥青混合路面高达100～110元/m2，而且超薄沥青混合路面制备过程中，由于sbs改性沥青混合料粘度较高，高掺量情况下容易沉降，需要搅拌机器不断搅拌，造成能源的浪费。
天然岩沥青(布敦岛岩沥青)是埋藏于地壳深处的石油经过地壳构造运动与压力变化，涌向地表，在特殊自然环境下经过多年沉积与地表矿物形成的沥青类物质。经过开采挖掘后，破碎为颗粒状。其中，天然沥青含量稳定 在10～40％，其余为天然矿物质。现有技术中，天然岩沥青经常被作为抗车辙剂使用，通常应于沥青路面的中面层。虽然目前也有将天然岩沥青应用于沥青路面表面层的情况，但是由于天然岩沥青组成的沥青混合料的疲劳性能难以达标，故制得的表面层厚度必须为4～5cm。现有技术中还不存在将天然岩沥青应用于超薄磨耗层使其厚度小于4cm的情形。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中的超薄沥青混合料仅为sbs改性，成本较高，粘度较高，在高掺量情况下容易沉降，需要搅拌器不断搅拌，造成能源浪费，以及天然岩沥青组成的沥青混合料应用于沥青路面表面层时，疲劳性能难以达标，制得的表面层厚度必须高达为4～5cm的缺陷，提供一种超薄沥青混合料及其制备方法、应用。本发明制得的超薄沥青混合料中，各种原料之间相互协同作用，使其综合性能优异，抗车辙能力、力学性能、耐磨耗、耐水损性能、耐久性等使用性能大幅度提高；具有优异的低温性能，延长了薄层加铺后的超薄沥青混合料使用时间，性价比较高；自身粘聚力强，具备更好的抗飞散性能；构造深度、渗水系数技术指标大幅度改善，基本不渗水，具有更优良的表观使用性能。本发明的超薄沥青混合料可直接应用于高速公路、国省干线的沥青路面，预防性养护施工作业，具有广泛的使用价值和开发前景。本发明超薄沥青混合料的制备工艺简单，仅需在生产超薄沥青混合料拌合站增加岩沥青输送装置即可，不需要增加单独储罐及搅拌装置，造价低廉，。而且由此制得的超薄沥青路面的厚度可为2～2.5cm，成本仅需60～70元/m2，性价比高，具备广泛的市场应用价值。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种超薄沥青混合料，其原料包括下述组分：集料80～90％、矿粉2～7％、印尼布敦岩沥青2.5～5％、基质沥青4～6％和聚酯纤维1～2％；上 述百分比均为各组分相对于原料总量的质量百分比；
所述集料的级配类型为改进型eca-10，所述改进型eca-10的具体级配组成如表1所述：
表1
其中，所述百分比为通过筛孔的质量百分比。
本发明中，所述集料为本领域内常规，一般包括粗集料和细集料。所述粗集料是指公称粒径为2.36mm以上且最大粒径小于9.5mm的碎石。所述细集料是指公称粒径为2.36mm以下的石屑或沙。
本发明中，所述集料的用量优选83.9～85％，上述百分比为各组分相对于原料总量的质量百分比。
本发明中，所述矿粉为本领域常规矿粉，优选粒径小于0.075mm的矿物质粉末，更佳地为粒径小于0.075mm的石灰岩粉末。所述石灰岩粉末经过研磨生产设备研磨而成，在超薄沥青混合料中起到填充作用。
本发明中，所述矿粉的用量优选5～6％，上述百分比为各组分相对于原料总量的质量百分比。
本发明中，所述印尼布敦岩沥青中，一般沥青含量为10～40％，百分比为相对于所述印尼布敦岩沥青的质量百分比。
本发明中，所述印尼布敦岩沥青的用量优选2.5～3％，上述百分比为各组分相对于原料总量的质量百分比。
本发明中，所述基质沥青为本领域常规的基质沥青，优选70#基质沥青。根据本领域常识，所述70#基质沥青属于石油沥青。只要符合国家规范《公路沥青路面施工技术规范》70#基质沥青技术指标要求的70#基质沥青均可应 用于本发明。本发明的70#基质沥青为宁波市镇海江吉化工有限公司市售产品。
本发明中，所述基质沥青的用量优选5.1～5.5％，上述百分比为各组分相对于原料总量的质量百分比。
本发明中，所述聚酯纤维为本领域常规，优选满足下述指标：抗拉强度≥550mpa，断裂伸长率30±9％，熔点≥230℃，直径20±4μm，比重1.36～1.40g/cm3。所述聚酯纤维的颜色为本领域常规，一般为白色。
本发明中，所述聚酯纤维的用量优选2％，上述百分比为各组分相对于原料总量的质量百分比。
本发明中，所述改进型eca-10是指在4.75与9.5筛孔之间增设7.2mm筛孔，更好的控制集料整体粒径分布，使采用该级配制备的岩沥青改性超薄沥青混合料更易于形成良好的高温稳定性、低温柔韧性能。
本发明还提供了一种所述超薄沥青混合料的制备方法，其包括下述步骤：
(1)将所述集料、所述聚酯纤维和所述岩沥青的拌合，得混合物a；
(2)将混合物a与所述基质沥青拌合，得混合物b；
(3)将混合物b与所述矿粉拌合，得所述超薄沥青混合料。
步骤(1)中，根据本领域常识，所述集料进行拌合前，一般进行预热。所述预热后的集料温度优选170～190℃，更优选180～190℃，最优选180℃。
步骤(1)中，所述拌合的时间优选40～50秒，更优选45～50秒。
步骤(1)中，所述拌合的温度优选175～185℃，更优选180℃。
步骤(2)中，所述基质沥青的温度优选140～160℃，更优选150～160℃。
步骤(2)中，所述拌合的时间优选13～18秒，更优选13～15秒。
步骤(2)中，所述拌合的温度优选175～185℃，更优选180℃。
步骤(3)中，所述拌合的时间优选5～8秒，更优选5秒。
本发明还提供了一种所述超薄沥青混合料在路面养护超薄罩面工艺领域中的应用。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发 明各较佳实例。
本发明所用原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明制得的超薄沥青混合料中，各种原料之间相互协同作用，使其综合性能优异，抗车辙能力、力学性能、耐磨耗、耐水损性能、耐久性等使用性能大幅度提高；具有优异的低温性能，延长了薄层加铺后的超薄沥青混合料使用时间，性价比较高；自身粘聚力强，具备更好的抗飞散性能；构造深度、渗水系数技术指标大幅度改善，基本不渗水，具有更优良的表观使用性能。本发明的超薄沥青混合料可直接应用于高速公路、国省干线的沥青路面，预防性养护施工作业，具有广泛的使用价值和开发前景。
本发明超薄沥青混合料的制备工艺简单，仅需在生产超薄沥青混合料拌合站增加岩沥青输送装置即可，不需要增加单独储罐及搅拌装置，造价低廉，。而且由此制得的超薄沥青路面的厚度可为2～2.5cm，成本仅需60～70元/m2，性价比高，具备广泛的市场应用价值。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例和对比例中，集料、矿粉、沥青、聚酯纤维均满足交通部颁布标准jtgf40-2004《公路工程沥青路面施工技术规范》相关技术要求。聚酯纤维满足下述指标：抗拉强度≥550mpa，断裂伸长率30±9％，熔点≥230℃，直径20±4μm，比重1.36～1.40g/cm3。集料包括粗集料和细集料，粗集料是指公称粒径为2.36mm以上且最大粒径小于9.5mm的碎石，细集料是指公称粒径为2.36mm以下的石屑或沙。矿粉为粒径小于0.075mm的石灰岩粉末。
若无特殊说明，下述实施例与对比例中所述的百分比均指各组分相对于 超薄沥青混合料原料总量质量百分比。全部实施例和对比例的基质沥青均为宁波市镇海江吉化工有限公司市售的70#基质沥青；全部实施例和对比例的印尼布敦岩沥青的沥青含量为25％。
实施例1
本实施例的原料组分如表2所述，下述百分比均为各组分相对于原料总量的质量百分比。
表2
本实施例超薄沥青混合料级配类型为改进型eca-10，具体级配组成见表3。
表3
本实施例超薄沥青混合料制备方法包括以下步骤：
(1)将180℃的集料、聚酯纤维和印尼布敦岩沥青加入拌合锅，在180℃下拌合45s，得混合物a；
(2)将混合物a与150℃的70#基质沥青在180℃下，拌合15s，得混合物b；
(3)将混合物b与矿粉拌合5s，得超薄沥青混合料。
实施例2
本实施例的原料组分如表2所述。
本实施例超薄沥青混合料级配类型为改进型eca-10，具体级配组成见表3。
本实施例超薄沥青混合料制备方法包括以下步骤：
(1)将190℃的集料、聚酯纤维和印尼布敦岩沥青加入拌合锅，在175℃下拌合50s，得混合物a；
(2)将混合物a与160℃的70#基质沥青在175℃下，拌合13s，得混合物b；
(3)将混合物b与矿粉拌合8s，得超薄沥青混合料。
对比例1～2
对比例1～2的原料组分如表2所述。
对比例1～2超薄沥青混合料级配类型为改进型eca-10，具体级配组成见表3。
对比例1～2超薄沥青混合料的制备方法同实施例1。
效果实施例1
依据交通部《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)，对实施例、对比例进行性能测试，测试结果见表4。
表4
由表4可见，本发明制得的超薄沥青混合料所能承受最大荷载的马歇尔稳定度指标大幅度提高，证明本发明的超薄沥青混合料具有更优良的力学性能技术指标。
本发明制得的超薄沥青混合料，在反映混合料高温抗车辙性能的车辙动稳定度技术指标大幅度提高，证明本发明的超薄沥青混合料具有更优良的抗车辙性能。
本发明制得的超薄沥青混合料，在反映抗水损性能的残留马歇尔稳定度指标、冻融劈裂残留强度比指标大幅度提高，证明本发明的超薄沥青混合料具有更优良的抗水损性能。
本发明制得的超薄沥青混合料，在反映超薄沥青混合料抗飞散性能的肯塔堡飞散试验混合料损失率大幅度降低，证明本发明的超薄沥青混合料具有更优良抗飞散性能。
本发明制得的超薄沥青混合料，在反映混合料表观功能的构造深度、渗水系数技术指标大幅度改善，基本不渗水，证明本发明的超薄沥青混合料具有更优良的表观使用性能。
由本发明实施例1～2的超薄沥青混合料制得的超薄沥青路面的厚度可为2～2.5cm，成本仅需60～70元/m2，性价比高，具备广泛的市场应用价值。