冷拌冷铺改性乳化沥青混合料及其施工设备与方法 【技术领域】 [0001]本发明属道路铺面材料及其加工制备【技术领域】，具体涉及一种冷拌冷铺改性乳化浙青混合料及其施工设备与方法。 [0002]目前，道路工程中使用的浙青混合料，根据拌合施工温度可分为热拌浙青混合料、温拌浙青混合料和冷拌浙青混合料三种类型。其中，以热拌浙青混合料应用最为广泛而且路用性能良好，但是要将浙青和矿料从常温加热到160°C左右拌和并且运到施工现场摊铺碾压，不仅需消耗大量的能源，排放大量废气、烟尘，严重影响环境，而且不适于在偏远地区应用。而温拌浙青混合料性能与热拌料相似，其特点在于通过温拌剂可降低混合料的拌和温度20~30°C，但也需将浙青和矿料从常温加热到120°C左右。随着建设资源节约型和环境友好型社会要求的提出，环保理念逐渐深入人心，因此迫切需要能够大面积应用于道路各结构层的环保型冷拌浙青混合料。 [0003]目前，已有的冷拌浙青混合料主要分为溶剂型和乳剂型冷拌浙青混合料两大类。溶剂型冷拌浙青混合料属预拌式冷拌浙青混合料，主要采用各种有机溶剂来稀释加热后的粘稠浙青制备而成。由于其多用于道路坑槽修补，因此也常被称作冷补料。乳剂型冷拌浙青混合料最常见的应用有稀浆混合料，目前大多采用普通乳化浙青与石料、水等通过稀浆封层专用摊铺车现场拌和并直接摊铺到原路面上形成薄层，起到改善和恢复路面表面功能的作用，主要用于道路的预防性养护领域，而不作为道路的结构层。 [0004]申请号为201 210198508.8的中国发明专利，公开了一种冷拌相变储热型浙青混合料，该混合料由集料、多孔基相变储热颗粒、填料、水、乳化浙青或改性乳化浙青常温拌合而成，其中，多空基相变储热颗粒是以多孔火岩集料为基体，在真空条件下将有机固-液相变材料吸附在基体孔结构中。方案能够子啊一定程度上降低路面温度，但其制作成本较高，不易控制，主要用于道路的预防性养护领域，而不作为道路的结构层。 [0005]另已申请号为201110282803.7的中国发明专利，公开了一种浙青路面超粘封层及其施工方法，该封层及其施工方法可用于道路坑槽修补，其性能也不能满足用于道路结构层。



[0006]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种性能优良的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料，其不仅可用于道路的预防性养护领域，也可作为道路的结构层；其施工工艺不需要消耗大量的能源，且无废气、烟尘排出，是资源节约型和环境友好型的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料，可用于新建或改建的高等级浙青路面的下面层、水泥路面的下面层、防水联结层或低等级路面的各结构层等。利用本发明提供的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的施工设备及冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的施工方法，能够使本发明的改性乳化浙青混合料发挥出更好的效果。
[0007]一种冷拌冷铺改性乳化浙青混合料，其包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青9-15份，填料0-5份，水0-7份，添加剂O~0.1份。
[0008]上述任一方案优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料由以下重量份数的原料组成:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青9-15份，填料0-5份，水0_7份，添加剂O~0.1 份。
[0009]上述任一方案优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青9-12份，填料2-4份，水3_5份，添加剂0.05-0.08份。
[0010]上述任一方案优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青10份，填料3份，水4份，添加剂0.06份。
[0011]上述任一方案优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青9份，填料4份，水5份，添加剂0.07份。
[0012]上述任一方案优选的是，所述冷拌冷铺改性乳化浙青混合料包括以下重量份数的原料:级配碎石100份，SBS改性乳化浙青10份，填料0.8份，水3份，添加剂0.04份。
[0013]上述任一方案优选的是，所述改性乳化浙青选用慢裂慢凝SBS改性乳化浙青。
[0014]上述任一方案优选的是，所述SBS改性乳化浙青包括以下重量份数的原料:SBS改性浙青50~65份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂0.5~2份，聚乙二醇类乳化剂0.2~0.8份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.5~1.5份，流变改性剂0.02~0.1份，增塑剂0.005~0.05份，水30~45份。
[0015]上述任一方案优选的是，所述改性乳化浙青由以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青50~65份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂0.5~2份，聚乙二醇类乳化剂0.2~0.8份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.5~1.5份，流变改性剂0.02~0.1份，增塑剂0.005~0.05份，水30~45份。
[0016]上述任一方案优选的是，所述改性乳化浙青包括以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青55~60份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂I~1.5份，聚乙二醇类乳化剂0.4~0.6份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.8~1份，流变改性剂0.05~0.08份，增塑剂0.01~0.04份，水35~40份。
[0017]上述任一方案优选的是，所述改性乳化浙青包括以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青58份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂1.2份，聚乙二醇类乳化剂0.5份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂0.9份，流变改性剂0.06份，增塑剂0.02份，水38份。
[0018]上述任一方案优选的是，所述改性乳化浙青包括以下重量份数的原料组成:SBS改性浙青56份，五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂1.4份，聚乙二醇类乳化剂0.4份，烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂1份，流变改性剂0.07份，增塑剂0.03份，水36份。
[0019]上述任一方案优选的是，所述SBS改性浙青的制备方法为:
(O将基质浙青AH70加热后，逐渐加入高分子聚合物线型SBS改性剂，控制温度在175°C~180°C采用胶体磨研磨，随后再加入橡胶软化油；所述SBS改性剂占SBS改性浙青的质量百分比为2%~5%，所述橡胶软化油占SBS改性浙青的质量百分比为1%~6% ；
(2)控制温度在180°C~185°C搅拌2h，降低温度至170°C~175°C后加入稳定剂再搅拌1.5h ;所述稳定剂占SBS改性浙青的质量百分比为0.5%。~2.0%0。
[0020]上述任一方案优选的是，步骤(1)中所述加热是加热到175~180°C。
[0021]上述任一方案优选的是，步骤(1)中所述聚合物线型SBS改性剂为热塑性丁苯橡胶 YH-791。
[0022]上述任一方案优选的是，所述流变改性剂为聚氨酯类。
[0023]上述任一方案优选的是，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
[0024]上述任一方案优选的是，所述SBS改性乳化浙青的制备方法，包括如下步骤:
(A)将SBS改性浙青加热备用；
(B)将增塑剂和流变改性剂分先后顺序加入20-35°C水中分散均匀，随后加入五甲基烷基三亚甲基二季铵盐类乳化剂、聚乙二醇类乳化剂和烷基酚聚氧乙稀烷类乳化剂和适量的水并搅拌均匀，调节温度，制得混合液；
(C)向步骤(B)中加入适量的盐酸调节混合液的PH值，制得皂液备用；
(D)启动乳化设备分先后顺序输入步骤(C)的皂液和步骤(A)中加热的SBS改性浙青，经过胶体磨高速剪切并研磨后,形成褐色SBS改性乳化浙青；
上述任一方案优选的是，步骤(A)中SBS改性浙青加热至170-175°C。
[0025]上述任一方案优选的是，步骤(B)中所述调节温度是把温度调节至55_65°C。
[0026]上述任一方案优选的是，步骤(C)中所述皂液的PH值为1.5-3.0。
[0027]上述任一方案优选的是，所述级配碎石包括集料和矿粉。
[0028]上述任一方案优选的是，所述集料包括粗集料和细集料。
[0029]上述任一方案优选的是，所述的粗集料、细集料选用玄武岩、辉绿岩和/或石灰岩。集料级配参考《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40 — 2004)规定的密级配浙青混合料矿料级配范围，根据对混合料的性能要求选取合适的合成级配。
[0030]上述任一方案优选的是，所述矿粉选用石灰石矿粉。
[0031]上述任一方案优选的是，所述填料为普通P.042.5硅酸盐水泥。
[0032]上述任一方案优选的是，所述水为洁净的饮用水。
[0033]上述任一方案优选的是，所述添加剂为脂肪族季胺盐类添加剂。
[0034]一种冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的施工设备，包括改进的稀浆封层车和改进的摊铺机；所述改进的稀浆封层车去掉了现有技术中稀浆封层车原有的摊铺箱及尾端的橡胶料斗，所述改进的摊铺机的摊铺箱后内侧与螺旋摊铺器之间设置有挡板，所述挡板长3m-5m,高0.2m_0.5m,厚0.05m-0.15m,使挡板与螺旋摊铺器的距离减少为4 cm -6cm。其目的是防止过多冷拌料堆积破乳，影响摊铺。
所述改进的稀浆封层车确保了稀浆封层车与摊铺机对接时，稀浆封层车拌缸居于摊铺机传送带之上，并使两者具有一定的高度差，能够确保拌缸输出的混合料连续通过传送带到达螺旋摊铺器；所述改进的摊铺机减少了摊铺箱里的存料量，防止混合料过多堆积延迟摊铺箱的出料时间，导致乳化浙青破乳。现有技术中并没有这两种设备组合施工的先例，为满足两种设备协同作业的需要，须对两种设备分别进行改造。
[0035]一种冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的施工方法，包括以下步骤:
(i )对改进的稀浆封层车的各种原材料输出系统进行标定，确保拌和设备出料的准确性；
(ii)分别将级配碎石、填料、水、添加剂、SBS改性乳化浙青材料装入步骤(i )中改进的稀浆封层车，调整改进的稀浆封层车与改进的摊铺机的位置，使改进的稀浆封层车出料口与改进的摊铺机传送带紧密衔接；
(iii)启动改进的稀浆封层车与改进的摊铺机进行冷拌冷铺混合料的拌和与摊铺，根据摊铺厚度和稀浆封层车的出料量选择合适的摊铺速度；
(iv)混合料摊铺后进行压实，所述压实分稳压、复压、终压三个阶段；
(V)在常温下自然养生3天，养生期间禁止车辆掉头，防止雨水冲淋，破坏混合料表面浙青膜；
所述改进的稀浆封层车去掉了现有技术中稀浆封层车原有的摊铺箱及尾端的橡胶料斗，所述改进的摊铺机的摊铺箱后内侧与螺旋摊铺器之间设置有挡板，所述挡板长3m-5m，高0.2m-0.5m,厚0.05m-0.15m,使挡板与螺旋摊铺器的距离减少为4_6cm ；
所述级配碎石、填料、水、添加剂、SBS改性乳化浙青的重量份数为:级配碎石100份，填料0-5份，水0-7份，添加剂O~0.1份，SBS改性乳化浙青9-15份。
[0036]上述任一方案优选的是，步骤(iii)中所述摊铺速度为3~12m/min。
[0037]上述任一方案优选的是，步骤(iv)中所述稳压是在SBS改性乳化浙青未完全破乳前采用6-8T钢轮压路机进行碾压，在碾压时开启高频振动。
[0038]进一步优选的是，所述稳压碾压次数1-2遍。
[0039]上述任一方案优选的是，步骤(iv)中所述复压是在摊铺的混合料表面SBS改性乳化浙青恢复到浙青状态后，并且碾压无浙青膜脱落时进行，采用至少25T胶轮压路机进行碾压。
[0040]进一步优选的是，所述复压碾压次数2-3遍。
[0041]上述任一方案优选的是，步骤(iv)中所述终压是在混合料水分大量蒸发以后，当天或次天高温时进行碾压，采用至少25T的胶轮压路机碾压，以使混合料达到密实状态；所述高温为温度大于25°C。
[0042]进一步优选的是，所述终压碾压次数至少3遍。
[0043]本发明涉及的冷拌冷铺改性乳化浙青混合料是一种新型的乳剂型浙青混合料，采用特制改性乳化浙青与矿料在常温下施工现场拌和、摊铺并碾压成型。其不用像热拌浙青混合料需要对矿料、浙青进行高温加热、高温摊铺于碾压。因而，具有节省能源、便于储运、施工便捷而且施工季节延长、能够利用现有的设备进行生产与施工等突出的优点。此外，该混合料有良好的柔韧性、低温延展性等特点，同时兼具防水，与上下结构层之间具有良好的连接能力，可以有效防止温度和疲劳应力产生的开裂。
[0044]本发明中冷拌冷铺改性乳化浙青混合料主要是采用不同粒径的级配碎石、(改性)乳化浙青、水泥(消石灰)、添加剂、水等，按照设计配比由专用拌和设备配套摊铺设备协同作业进行现场拌和、摊铺，最后碾压形成具有一定厚度的浙青混合料。其与目前其它乳化浙青混合料的区别有:
①冷拌冷铺改性乳化浙青混合料在整个拌和过程中外加水量较少，在拌和与摊铺过程中，混合料无乳化浙青稀浆出现，混合料呈现类似热拌浙青混合料的粘稠状态。
[0045]②冷拌冷铺改性乳化浙青混合料中乳化浙青持续破乳时间长，初压前混合料中仍有较少量未破乳的改性乳化浙青，经过碾压使少量的未破乳的乳化浙青起到连续项作用，形成密实结构型浙青混合料。
[0046]③冷拌冷铺改性乳化浙青混合料是采用改进后的乳化浙青混合料拌和设备和摊铺设备协同作业进行现场拌和、摊铺，最后经压路机碾压成型的新型浙青混合料。
[0047]④冷拌冷铺改性乳化浙青混合料可根据路面结构的设计要求，摊铺成一定厚度的浙青路面结构层，用于新建或改建的高等级浙青路面的下面层、水泥路面的下面层、防水联结层或低等级路面的各结构层等。




[0048]图1是按照本发明中冷拌冷铺改性乳化浙青混合料及其施工设备与方法的一优选实施例的矿料的合成级配曲线图。


[0049]为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例对本发明作更为详细的描述，实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本发明的基础上作出的非实质性修改，都应属于本发明保护的范围。
[0050]实施例1
本次实体工程的概况是:内蒙古某新建重载高速公路，双向五车道(重载方向3车道，轻载方向2车道)，设计时速120公里/小时，水泥混凝土路面面层与水泥稳定碎石基层之间采用冷拌冷铺改性乳化浙青混合料防水联结层。冷拌冷铺改性乳化浙青混合料的成分组成及比例、制备方法如下所述。
[0051]根据当地材料供应特点，集料选用玄武岩，矿粉选用石灰石矿粉，水泥选用普通P.042.5硅酸盐水泥，水选用洁净的饮用水，添加剂选用脂肪族季胺盐类表面活性剂，改性乳化浙青选用慢裂慢凝SBS改性乳化浙青。按照《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40 -2004)中的密级配浙青混凝土矿料级配范围，混合料选用AC-10 I级配，合成级配及级配范围见表1，矿料的合成级配曲线图见图1。
[0052]表1 AC-10 I型浙青混合料的矿料合成级配