1.本发明属于沥青路面养护领域，具体涉及一种渗固再生型极薄磨耗层及其施工方法。


背景技术：

2.路面的磨耗层，指的是面层顶部用坚硬的集料和结合料铺筑的薄结构层，普遍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和水泥的路面的“白加黑”提档升级工程。根据磨耗层的施工方式不同，可以分为“热施工”和“冷施工”两种方式。其中热拌超薄罩面是“热施工”磨耗层应用最为广泛的工艺，而微表处则是“冷施工”磨耗层中最具有代表性的工艺。
3.热拌超薄罩面一种超薄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。通过沥青混凝土拌合楼生产混合料，运输到工程地点，然后利用摊铺机完成沥青混合料摊铺，再经过钢轮和胶轮压路机的碾压形成的沥青混凝土磨耗层。热拌超薄罩面可增加车轮的抗滑性、降噪性、渗水性、可以大大减少雨天常见的水雾，提高能见度。热拌超薄罩面的局限性在于必须有拌合楼支持，厂拌生产混合料，施工半径受到限制。施工工艺比较复杂，操作繁琐。同时由于热拌的原因，能耗比较高，沥青胶结料在拌合过程中容易老化，影响最终磨耗层的质量。
4.微表处是采用专用稀浆摊铺车将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和添加剂等按合理配比拌合并摊铺到原路面上，并能够在摊铺后1-2h内迅速开放交通的磨耗层结构。具有更高的抗磨性和抗滑性能，延长路面的使用年限，可处理道路表面的麻面、摩阻力下降、裂缝和抗槽等病害。全冷态施工，能耗低。现场拌合，操作简单，施工效率高。但是微表处的局限性在于耐久性普遍较差，通常只有1-2年的使用寿命，同时表面集料由于“顶天立地”的关系，造成行车噪声较大，行车震动大，舒适性比较差。
5.针对以上现有磨耗层的施工方法所存在的缺陷，亟需新的技术方案来解决该技术问题。


技术实现要素：

6.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种渗固再生型极薄磨耗层及其施工方法。
7.实现本发明的技术方案是：
8.本发明所述一种渗固再生型极薄磨耗层，极薄磨耗层由下述原料构成，所需份数均为重量份：石料100份，填料0-3份，常温交联型特种改性乳化沥青9-11份，水0-6份；
9.所述常温交联型特种改性乳化沥青由以下重量份的组分组成：沥青100份，有机酸0-3份，芳烃橡胶油3-10份，高温降粘剂8-12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，无机酸0-3份，固化剂0.5-3份，乳化剂1-3份，水180-350份；
10.所述常温交联型特种改性乳化沥青的制备方法如下：
11.s1、沥青的预处理：测量沥青的酸值，如果沥青的酸值低于3.5mgkoh/g，需要添加有机酸，将沥青的酸值调整至3.5-3.8mgkoh/g；
12.s2、初混沥青的制备：预处理后的沥青温度控制在160
±
5℃，依次加入芳烃橡胶油、高温降粘剂、热塑性弹性体、乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物和固化剂，经过高速剪切，得到初混沥青；
13.s3、皂液的制备：将水加热至60
±
5℃，将乳化剂加入水中，搅拌15
±
3分钟，得到皂液；
14.s4、皂液的调整：保持步骤s3中皂液的温度，用无机酸将皂液的ph调整至2-3之间；
15.s5、将步骤s4中的皂液和步骤s2中的初混沥青分先后顺序依次加入乳化设备中，进行剪切乳化，得到常温交联型特种改性乳化沥青。
16.本发明优选地技术方案为，所述高温降粘剂为c30-c40的聚烯烃；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；所述固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺的一种或几种。
17.优选地，所述石料为玄武岩石料，其选用粒径为3-6mm的玄武岩石料。所述填料为普通硅酸盐水泥；本发明中极薄磨耗层中的水可根据混合料稠度适度添加。
18.优选地，所述沥青为70号石油基质沥青或90号石油基质沥青；本发明中为了增加乳化剂的乳化能力，提高乳液的稳定性，需要用无机酸调整皂液的ph值，所述无机酸为工业盐酸、85％磷酸中的一种或两种；所述有机酸为c12-c18的直链脂肪酸；所述乳化剂为18331型乳化剂。
19.优选地，所述步骤s2中的高速剪切的时间为30-40min，剪切速率为5000-6000r/min；所述步骤s5中剪切乳化的转速为3000-4000r/min，时间为2-3min。本发明中制得的常温交联型特种改性乳化沥青的蒸发残留物指标，可以达到软化点指标(≥80℃)、高温pg分级(≥82℃)与粘度指标(60℃动力粘度＞50万pa.s)，5℃延度指标(≥100cm)，具有良好的性能，保证极薄磨耗层出色的高温低温性能和优秀的抗反射裂缝能力。
20.一种根据上述的极薄磨耗层进行的施工方法，包括以下步骤：
21.1)原路面的预处理；
22.2)常温渗固组分洒布量的勘定：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常温渗固组分的洒布量；
23.3)喷洒常温渗固组分；将常温渗固组分装入洒布车，按照步骤2)预先确定的洒布量进行洒布，常温渗固组分破乳下渗后进入下道施工工序；
24.4)采用稀浆封层车，将常温交联型特种改性乳化沥青、石料、水、填料分别装入各自独立的料仓，发动封层车，开动进料阀门，稀浆封层车的拌缸将这四种材料混合均匀，随着摊铺车向前移动，在路面上摊铺一层极薄磨耗层；
25.5)待磨耗层初步养生之后，在表面用手触碰没有明显粘度时，进行碾压，碾压次数＞2遍；
26.6)碾压完毕之后，即可开放交通。
27.本发明优选地技术方案为，所述常温渗固组分由以下重量份的组分组成：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，环氧树脂16-34份，金属氧化物0.1-0.5份，电荷调整剂1-3份，增稠剂0.1-0.5份，乳化剂5-10份，水250-300份；
28.所述常温渗固组分的制备方法为：
29.首先，将沥青加热至140
±
5℃，将重环烷烃类蒸馏油、苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物、环氧树脂、金属氧化物加入沥青中，搅拌60
±
10分钟，得到混合物a；
30.其次，将水加热至60
±
5℃，将乳化剂，增稠剂，电荷调整剂加入水中，搅拌15
±
3分钟，得到皂液b；
31.最后，将皂液b和混合物a分先后顺序，依次加入乳化设备中，进行剪切乳化，剪切乳化的转速为3000-4000r/min，时间为2-3min，得到常温渗固组分。
32.优选地，所述常温渗固组分中的沥青选用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青；所述重环烷烃类蒸馏油为加氢脱硫的重环烷烃类石油轻质馏分。
33.本发明中的常温渗固组分从功能性上来分，可分为下渗组分和粘固组分；其中，下渗组分包括常温渗固组分中的重环烷烃类蒸馏油，其作用是快速渗入原路面的孔隙，充分与原路面的老化沥青发生反应，起到再生还原的作用；粘固组分包括常温渗固组分中的环氧树脂、沥青和苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物，其作用是增加原路面与新加铺的极薄磨耗层之间的界面粘结性，使粘固组分与常温交联型特种改性乳化沥青中所含有的固化剂在常温发生反应，快速形成强度，能够增大原路面与极薄磨耗层之间的层间粘结强度，进一步增加极薄磨耗层的使用寿命。
34.为了增加常温渗固组分中的粘固组分与常温交联型特种改性乳化沥青中所含有的固化剂反应速率并缩短反应时间，需要添加金属氧化物作为反应的催化剂；所述金属氧化物为氧化钴、二氧化锰中的一种或两种；为了增加常温渗固组分的系统稳定度，需要添加增稠剂，所述增稠剂为黄原胶、明胶中的一种或两种；为了增加常温渗固组分中其下身组分渗透速率，需要添加电荷调整剂，使得下渗组分更快与原路面的沥青混凝土产生静电吸引；所述电荷调整剂为氧化铝、氧化钙、氧化铁中的一种或多种；本发明中常温渗固组分中的乳化剂优选为18331型乳化剂。
35.优选地，所述步骤3)中常温渗固组分的洒布量为0.2-0.7kg/
㎡
；所述常温渗固组分破乳充分下渗时间为2-5小时，依据当天的温度、光照、风力而定。
36.优选地，所述极薄磨耗层的厚度为5-8mm，所述步骤5)中极薄磨耗层初步养生的外观特征为磨耗层颜色由褐色变为黑色。所述步骤5)中采用胶轮压路机进行碾压，优选采用8-12吨的小型胶轮压路机进行碾压。
37.本发明中为了促进常温交联型特种改性乳化沥青的愈合速度和成型时间，再一步地是为了促进所述固化剂与常温渗固组分中的环氧树脂尽快接触，并发生固化反应，需要对沥青的酸值进行调整，对于不符合要求的沥青需要用有机酸进行预处理；所述的有机酸优选为c12-c18的直链脂肪酸。
38.本发明中的常温交联型特种改性乳化沥青的粘度偏大，乳化难度很大；同时各种改性剂不容易充分分散，因此需要添加高温降粘剂。该高温降粘剂的特点在于：可以降低沥青在135-170℃的高温粘度，降低乳化难度，同时又可以增加乳化沥青残留物在60℃的粘度。
39.采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
40.(1)本发明中所公开的常温交联型特种改性乳化沥青，由多种功能性材料复合改性而成；其残留物可以达到软化点指标(≥80℃)、高温pg分级(≥82℃)与粘度指标(60℃动力粘度＞50万pa.s)，5℃延度指标(≥100cm)，保证极薄磨耗层出色的高温低温性能和优秀的抗反射裂缝能力。
41.(2)本发明中的常温渗固组分为乳化体系渗固剂，其包含下渗组分和粘固组分，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，粘固组分则起到增强原路面与极薄磨耗层之间层间的粘结作用。
42.(3)本发明在所公开的极薄磨耗层的施工方法中，利用常温渗固组分所含有的粘固组分，与常温交联型特种改性乳化沥青中所含有的固化剂在常温发生反应，快速形成强度，这是确保原路面与极薄磨耗层之间的层间粘结强度的核心；通过本发明中公开的配方设计，让粘固组分和固化剂分别存在于本发明的常温渗固组分和常温交联型特种改性乳化沥青的两个关键材料之中，既能保证这两个材料自身体系日常的储存稳定性，又能保证在它们在接触时迅速发生反应；本施工方法中的常温渗固组分和常温交联型特种改性乳化沥青相互影响可以保证磨耗层的高耐久性能。
43.(4)本发明中涉及的极薄磨耗层的施工方法中，首先通过预洒布的常温渗固组分可以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，有效修复原路面缺油、松散等病害，封闭毛细裂缝；同时通过常温交联型特种改性乳化沥青和单一粒径的集料，利用稀浆封层车，提供5-8mm厚度的极薄磨耗层，经过胶轮压路机和自然通车的二次碾压之后，能带来热拌沥青超薄罩面一般的表观效果和低噪音行驶体验；本实施例中的施工方法无需拌合楼支持，完全现场冷态施工，能耗低，碳排量低，施工效率高。
具体实施方式
44.下面通过对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
45.实施例：一种渗固再生型极薄磨耗层，极薄磨耗层由下述原料构成，所需份数均为重量份：石料100份，填料0-3份，常温交联型特种改性乳化沥青9-11份，水0-6份；本实施例中石料为玄武岩石料，其选用粒径为3-6mm的玄武岩石料；填料为普通硅酸盐水泥；本实施例中极薄磨耗层中的水可根据混合料稠度适度添加。
46.常温交联型特种改性乳化沥青由以下重量份的组分组成：沥青100份，有机酸0-3份，芳烃橡胶油3-10份，高温降粘剂8-12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，无机酸0-3份，固化剂0.5-3份，乳化剂1-3份，水180-350份；本实施例中常温交联型特种改性乳化沥青中的沥青优选采用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青；高温降粘剂为c30-c40的聚烯烃；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；固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺的一种或几种；本实施例中为了增加乳化剂的乳化能力，提高乳液的稳定性，需要用无机酸调整皂液的ph值，无机酸为工业盐酸、85％磷酸中的一种或两种；有机酸为c12-c18的直链脂肪酸；乳化剂为18331型乳化剂。
47.本实施例中的常温交联型特种改性乳化沥青的粘度偏大，乳化难度很大；同时各
种改性剂不容易充分分散，因此需要添加高温降粘剂；该高温降粘剂的特点在于：可以降低沥青在135-170℃的高温粘度，降低乳化难度，同时又可以增加乳化沥青残留物在60℃的粘度。
48.本实施例中常温交联型特种改性乳化沥青的制备方法如下：
49.s1、沥青的预处理：测量沥青的酸值，如果沥青的酸值低于3.5mgkoh/g，需要添加有机酸，将沥青的酸值调整至3.5-3.8mgkoh/g；
50.s2、初混沥青的制备：预处理后的沥青温度控制在160
±
5℃，依次加入芳烃橡胶油、高温降粘剂、热塑性弹性体、乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸嵌段共聚物和固化剂，经过高速剪切，高速剪切的时间为30-40min，剪切速率为5000-6000r/min，得到初混沥青；
51.s3、皂液的制备：将水加热至60
±
5℃，将乳化剂加入水中，搅拌15
±
3分钟，得到皂液；
52.s4、皂液的调整：保持步骤s3中皂液的温度，用无机酸将皂液的ph调整至2-3之间；
53.s5、启动乳化设备，将步骤s4中的皂液和步骤s2中的初混沥青分先后顺序依次加入乳化设备中，乳化设备优选采用胶体磨，在胶体磨中进行剪切乳化，剪切乳化的转速为3000-4000r/min，时间为2-3min，得到常温交联型特种改性乳化沥青。
54.本实施例优选地技术方案为，
55.本实施例中制得的常温交联型特种改性乳化沥青的蒸发残留物指标，可以达到软化点指标(≥80℃)、高温pg分级(≥82℃)与粘度指标(60℃动力粘度＞50万pa.s)，5℃延度指标(≥100cm)，具有良好的性能。
56.一种根据上述的极薄磨耗层进行的施工方法，包括以下步骤：
57.1)原路面的预处理；
58.2)常温渗固组分洒布量的勘定：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常温渗固组分的洒布量；
59.3)喷洒常温渗固组分；将常温渗固组分装入洒布车，按照步骤2)预先确定的洒布量进行洒布，一般情况下，常温渗固组分的洒布量为0.2-0.7kg/
㎡
，常温渗固组分破乳下渗后进入下道施工工序，本步骤中常温渗固组分破乳充分下渗时间为2-5小时，依据当天的温度、光照、风力而定；
60.4)采用稀浆封层车，将常温交联型特种改性乳化沥青、石料、水、填料分别装入各自独立的料仓，发动封层车，开动进料阀门，稀浆封层车的拌缸将这四种材料混合均匀，随着摊铺车向前移动，在路面上摊铺一层极薄磨耗层，本实施例中极薄磨耗层的厚度为5-8mm；
61.5)待磨耗层初步养生之后，在表面用手触碰没有明显粘度时，极薄磨耗层初步养生的外观特征为磨耗层颜色由褐色变为黑色，进行碾压，采用胶轮压路机进行碾压，优选采用8-12吨的小型胶轮压路机进行碾压，碾压次数＞2遍；
62.6)碾压完毕之后，即可开放交通。
63.本实施例中常温渗固组分由以下重量份的组分组成：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，环氧树脂16-34份，金属氧化物0.1-0.5份，电荷调整剂1-3份，增稠剂0.1-0.5份，乳化剂5-10份，水250-300份；本实施例中的常温
渗固组分从功能性上来分，可分为下渗组分和粘固组分；其中，下渗组分包括常温渗固组分中的重环烷烃类蒸馏油，其作用是快速渗入原路面的孔隙，充分与原路面的老化沥青发生反应，起到再生还原的作用；粘固组分包括常温渗固组分中的环氧树脂、沥青和苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物，其作用是增加原路面与新加铺的极薄磨耗层之间的界面粘结性，使粘固组分与常温交联型特种改性乳化沥青中所含有的固化剂在常温发生反应，快速形成强度，能够增大原路面与极薄磨耗层之间的层间粘结强度，进一步增加极薄磨耗层的使用寿命。
64.本实施例中常温渗固组分中的沥青优先选用70号石油基质沥青或90号石油基质沥青；重环烷烃类蒸馏油为加氢脱硫的重环烷烃类石油轻质馏分；为了增加常温渗固组分中的粘固组分与常温交联型特种改性乳化沥青中所含有的固化剂反应速率并缩短反应时间，需要添加金属氧化物作为反应的催化剂；金属氧化物为氧化钴、二氧化锰中的一种或两种；为了增加常温渗固组分的系统稳定度，需要添加增稠剂，增稠剂为黄原胶、明胶中的一种或两种；为了增加常温渗固组分中其下身组分渗透速率，需要添加电荷调整剂，使得下渗组分更快与原路面的沥青混凝土产生静电吸引；电荷调整剂为氧化铝、氧化钙、氧化铁中的一种或多种；本实施例中常温渗固组分中的乳化剂优选为18331型乳化剂。
65.本实施例中常温渗固组分的制备方法为：
66.首先，将沥青加热至140
±
5℃，将重环烷烃类蒸馏油、苯乙烯一异戊二烯嵌段共聚物、环氧树脂、金属氧化物加入沥青中，搅拌60
±
10分钟，得到混合物a；
67.其次，将水加热至60
±
5℃，将乳化剂，增稠剂，电荷调整剂加入水中，搅拌15
±
3分钟，得到皂液b；
68.最后，将皂液b和混合物a分先后顺序，依次加入乳化设备中，进行剪切乳化，剪切乳化的转速为3000-4000r/min，时间为2-3min，得到常温渗固组分。
69.本实施例中极薄磨耗层中的常温交联型特种改性乳化沥青，为了促进常温交联型特种改性乳化沥青的愈合速度和成型时间，再一步地是为了促进固化剂与常温渗固组分中的环氧树脂尽快接触，并发生固化反应，需要对沥青的酸值进行调整，对于不符合要求的沥青需要用有机酸进行预处理；有机酸优选为c12-c18的直链脂肪酸。
70.本实施例中公开的常温渗固组分分为乳化体系渗固剂，其包含有下渗组分和粘固组分，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，粘固组分则起到增强原路面与极薄磨耗层之间层间的粘结作用。而常温交联型特种改性乳化沥青，由多种功能性材料复合改性而成；其残留物可以达到软化点指标(≥80℃)、高温pg分级(≥82℃)与粘度指标(60℃动力粘度＞50万pa.s)，5℃延度指标(≥100cm)，保证极薄磨耗层出色的高温低温性能和优秀的抗反射裂缝能力。本实施例中的常温渗固组分中的粘固组分与常温交联型特种改性乳化沥青中所含有的固化剂可以在常温发生反应，快速形成轻度，这是确保原路面与极薄磨耗层之间的层间粘接强度的核心；通过本实施例中公开的配方设计，让粘固组分和固化剂分别存在于本实施例的常温渗固组分和常温交联型特种改性乳化沥青的两个关键材料之中，既能保证这两个材料自身体系日常的储存稳定性，又能保证在它们在接触时迅速发生反应；本施工方法中的常温渗固组分和常温交联型特种改性乳化沥青相互影响可以保证磨耗层的高耐久性能。
71.本实施例中提供一种渗固再生型极薄磨耗层及其施工方法，充分结合了背景技术
中提到的现有的“热施工”和“冷施工”两种工艺的优点，又弥补了它们各自的局限性。本施工方法首先通过预洒布的常温渗固组分可以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，有效修复原路面缺油、松散等病害，封闭毛细裂缝；同时通过常温交联型特种改性乳化沥青和单一粒径的集料，利用稀浆封层车，提供5-8mm厚度的极薄磨耗层，经过胶轮压路机和自然通车的二次碾压之后，能带来热拌沥青超薄罩面一般的表观效果和低噪音行驶体验；本实施例中的施工方法无需拌合楼支持，完全现场冷态施工，能耗低，碳排量低，施工效率高。
72.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。