CN102505601B

CN102505601B - 一种沥青混凝土路面快速修复方法

Info

Publication number: CN102505601B
Application number: CN201110371270.XA
Authority: CN
Inventors: 钱觉时; 吴洲; 马英; 王庆珍; 苏柳铭; 尤超; 裴妍; 杨之赟
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: CN102505601A

Abstract

本发明公开了一种沥青混凝土路面快速修复方法，采用如下质量份配比的材料：磷酸镁水泥：1-40份；5-10mm粒径的碎石：10-30份；11-16mm粒径的碎石：20-40份；小于5mm粒径的石屑：20-50份；中砂：5-15份；矿粉：0-10份；乳化沥青：按照油石比4%~10%添加。将上述质量份的材料搅拌均匀后浇筑到清理好的破损路面上，捣实铺平之后，养护3小时左右即可。本发明在实际应用中以浇筑方式成型，在实施过程中无需采用搅拌设备和施工设备，施工方便，养护时间短，对交通影响低，力学性能和耐久性能均能满足应用要求，特别适合于沥青混凝土路面快速修补，也能适用于需要冷施工的小面积沥青混凝土工程。

Description

一种沥青混凝土路面快速修复方法

技术领域

本发明涉及一种路面修复材料，尤其是用于沥青混凝土路面的快速修复。

背景技术

沥青混凝土路面是目前世界各国高等级公路的主要路面铺装类型。沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、振动小、噪声低、行车舒适、养护维修方便等优点。但是受国产沥青本身质量的影响，我国的沥青在路面的强度、稳定性等方面受温度影响比较大，路面易于破坏。如果路面破坏面积比较小，会使用热拌沥青，但使用热拌沥青工作量比较大，同时由于在热拌沥青的使用过程中需要加热，不符合低碳经济的要求。现在小规模的沥青混凝土道路修补主要采用乳化沥青修补，即冷拌沥青。但是乳化沥青的破乳速度比较慢，使用乳化沥青修补时往往需要3天，甚至更长的时间，会严重影响道路通行。因此，快速、早强、节能的新型沥青混凝土道路修补材料具有非常重要的应用前景和现实意义。

在世界性的能源危机的背景下，修补道路过程中要求节约能源、节约资金、保护环境、减少污染的呼声越来越高。在这种形势下，以及长期的修路实践中，人们越来越认识到，使用乳化沥青修复路面，是达到上述要求的可取途径之一。使用乳化沥青与热拌沥青相比，节约能源，同时施工简单方便，不需要大型机械设备。此外乳化沥青会使路面长期处于良好的状态，提高运输效率，减少油耗及车辆磨损。但是在乳化沥青与骨料接触之后，需要经过与骨料的粘结破乳、排水、蒸干等过程，乳液才能恢复其沥青的性能，形成坚实的路面结构。施工中乳化沥青混凝土在刚经过碾压之后，乳液中的沥青微粒只是发生吸附聚结，没有发挥粘结作用，其中又有一定的水分，所以路面强度比较低，路面开放较迟。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是：怎样提供一种能够加快乳化沥青的破乳速度同时提高乳化沥青混凝土早期强度的沥青混凝土路面快速修复方法。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种沥青混凝土路面快速修复方法，其特点在于，采用了如下质量份配比的材料：5-10mm粒径的碎石：10-30份；11-16mm粒径的碎石：20-40份；小于5mm粒径的石屑：20-50份；中砂：5-15份；矿粉：0-10份；磷酸镁水泥：1-40份；乳化沥青按照油石比4%~10%添加；所述的磷酸镁水泥由磷酸二氢铵、氧化镁、硼砂按质量比1: （1~6）:（ 0.1~0.6）配制而成；路面修复时，先将上述质量份的碎石、石屑、中砂、矿粉和磷酸镁水泥搅拌均匀后加入乳化沥青继续搅拌，搅拌均匀后将拌合物浇筑到清理好的破损路面上，捣实压实铺平之后，养护3小时后即可。

本发明具体包括有以下步骤：（1）准备原材料；其中，采用比表面积大于200m²/kg氧化镁，采用含油量30%~60%的乳化沥青；（2）清理破损路面：沥青混凝土路面：将破损的旧沥青混凝土清除；其他类型路面：破损处表面清理干净；（3）拌合；按照所述配比称量氧化镁、硼砂、磷酸二氢铵配合，拌合均匀即成磷酸镁水泥，然后将乳化沥青与砂、碎石、石屑、矿粉，搅拌均匀后加入已拌合的磷酸镁水泥继续搅拌，人工搅拌2-3分钟，如果搅拌机搅拌只需1-2分钟；（4）浇筑：将拌合好的沥青拌合料浇筑到清理好的路基上捣实铺平；（5）养护；养护时需要防雨，养护3小时后可开放路面通车。

本发明的机理为：乳化沥青混合料的最终强度的形成机理从本质上讲就是热拌沥青的强度形成机理，即是通过矿物质骨料之间的内摩擦力和挤嵌力，以及沥青粘结料和矿物粘结力所构成的。但是乳化沥青必须经过破乳、排水、蒸干等过程才能完全恢复原有的粘结性能。加入磷酸镁水泥后，磷酸镁水泥的水化消耗了乳化沥青中的水分，加速乳化沥青的破乳速度，而且能保证破乳后的沥青材料具有较好的稳定性。

从胶浆理论分析，在乳化沥青混合料中掺加磷酸镁水泥后形成了多级空间双重网络结构体系，由有机胶凝材料沥青的粘结和无机胶凝材料磷酸镁水泥的凝固两种粘结料的共同作用构成复合力，使乳化沥青混合料成为一个坚实的、既富有刚性又有柔性的整体，它与刚性大但易于脆性破坏的磷酸镁水泥混凝土不同，也不同于普通沥青混合料的柔性，其性能介于两者之间。

本发明利用乳化沥青在实际使用中节约能源、拌合简单等优点，通过掺加磷酸镁水泥，在加快乳化沥青的破乳速度同时提高乳化沥青混凝土的早期强度。同时本发明在实际应用中以浇筑方式成型，在实施过程中对于小面积修补工程无需采用搅拌设备和施工设备，施工方便，同时养护时间短，对交通影响低，力学性能和耐久性能均能满足应用要求。

本发明采用上述技术方案后，主要有以下特点：（1）乳化沥青破乳时间短。掺加磷酸镁水泥后，乳化沥青立即大量破乳，凝固硬化时间控制在3小时以内。（2）凝结固化快，3小时后就可以开放路面通车，如在夜间施工对交通的影响很低。（3）粘结强度高，与拌合物之间既有柔性粘结又有刚性粘结，与旧沥青混凝土路面形成化学粘结和物理粘结两种作用。

附图说明

图1为本发明采用不同材料配比进行混合搅拌并浇注成型后测试其凝结固化时间及其粘结强度的对比结果表。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和部分实验数据对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：一种沥青混凝土路面快速修复方法，采用了如下质量份配比：5-10mm粒径的碎石：22份；11-16mm粒径的碎石：27份；小于5mm粒径的石屑：27份；中砂：9份；矿粉： 10份；磷酸镁水泥：5份；乳化沥青按照油石比6%（乳化沥青含油量为60%）添加；所述的磷酸镁水泥由磷酸二氢铵、氧化镁（采用比表面积300m²/kg的氧化镁）、硼砂按质量比1:2:0.15配制而成；路面修复时，先将上述质量份的碎石、石屑、中砂、矿粉和乳化沥青搅拌均匀后加入磷酸镁水泥继续搅拌，搅拌均匀后将拌合物浇筑到清理好的破损路面上，铺平之后压实，养护3小时后即可。

具体实施时包括有以下步骤：（1）按照上述要求准备原材料；（2）将破损的旧沥青混凝土清除；（3）拌合；即按照所述配比称量氧化镁、硼砂、磷酸二氢铵配合，拌合均匀后成磷酸镁水泥，然后将乳化沥青与砂、碎石、石屑、矿粉搅拌均匀，搅拌1分钟后加入磷酸镁水泥继续搅拌3分钟；（4）浇筑；即将拌合好的沥青拌合料浇筑到清理好的路基上，铺平之后压实；（5）养护；养护3小时后即达到修补效果，开放路面交通。

实施例二，本具体实施方式和具体实施方式一仅仅是下述材料比例份大小不同，其余部分相同。本具体实施方式中，采用的材料比例份为：5-10mm粒径的碎石：22份；11-16mm粒径的碎石：27份；小于5mm粒径的石屑：27份；中砂：9份；矿粉：5份；磷酸镁水泥：10份；乳化沥青按照油石比6%添加。本具体实施方式实施时，养护2小时后即可开放路面通车。

实施例三，本具体实施方式和具体实施方式一仅仅是下述材料比例份大小不同，其余部分相同。本具体实施方式中，采用的材料比例份为：5-10mm粒径的碎石：22份；11-16mm粒径的碎石：27份；小于5mm粒径的石屑：27份；中砂：9份；矿粉：0份；磷酸镁水泥：15份；乳化沥青按照油石比6%添加。本具体实施方式实施时，养护1.5小时后即可开放路面通车。

为了进一步验证本发明的效果，申请人采用将本发明的材料，采用上述不同的配比进行混合搅拌均匀，然后直接浇注成型，测试其凝固硬化时间及其粘结强度。同时测试硅酸盐水泥改性乳化沥青以及直接用乳化沥青拌合砂石集料时的凝固硬化时间及其粘结强度，进行对比判断。试验时，拌合物的初凝时间参照《乳化沥青稀浆封层混合料初凝时间试验》(GB/T 0753—1993)测定，拌合物的粘结强度按照《沥青与石料的低温粘接性实验》(GB/T 0660—2000)测定，试验结果参见图1。图1中，剩余石子率的测算方法是将乳化沥青与相应的其它材料拌合后平铺在铁板上，厚度大约6mm，乳化沥青凝固硬化后，将铁板翻转过来，用一个质量35克的钢球从500mm高度自由坠落到铁板上，铁板上剩余的石子质量除以初始石子质量就是剩余石子率。

根据图1的试验数据可以看出：本发明中乳化沥青的凝固硬化时间在2小时以内，随磷酸镁水泥掺量的增加，凝固硬化时间可以缩短至30分钟左右。在常规施工条件下，普通硅酸盐水泥改性沥青混凝土的凝固硬化时间约为6小时，直接采用乳化沥青混凝土的凝固硬化时间则长达72小时。

破乳后乳化沥青的粘结强度很好，在乳化沥青掺量相同时，与普通硅酸盐水泥改性乳化沥青混凝土相比，不仅磷酸镁水泥乳化沥青混凝土凝结固化时间提前5小时，而且1小时剩余石子率提高15%，2小时剩余石子率提高40%，说明磷酸镁水泥不仅可以加快乳化沥青的破乳速度和凝固硬化，还可以显著增强乳化沥青与集料的粘结强度。

由上述实验结果可知，采用本发明制备的新型沥青混凝土路面修补材料不仅修复需要时间短而且效果显著提高，满足快速修补破损路面的应用要求，完全可以用于沥青混凝土路面的简便快速修复。

Claims

1.一种沥青混凝土路面快速修复方法，其特征在于：（1）准备原材料：采用比表面积大于200m²/kg的氧化镁，采用含油量30%~60%的乳化沥青；（2）清理破损路面：沥青混凝土路面：将破损的旧沥青混凝土清除；其他类型路面：破损处表面清理干净；（3）拌合：按照磷酸二氢铵、氧化镁、硼砂按质量比1:（ 1~6） :（ 0.1~0.6）的配比称量氧化镁、硼砂、磷酸二氢铵配合，拌合均匀即成磷酸镁水泥，然后采用如下质量份配比的材料：磷酸镁水泥：1-40份； 5-10mm粒径的碎石：10-30份；11-16mm粒径的碎石：20-40份；小于5mm粒径的石屑：20-50份；中砂：5-15份；矿粉：0-10份；乳化沥青：按照油石比4%~10%添加；将砂、碎石、石屑、矿粉与乳化沥青拌匀，最后加入已拌合的磷酸镁水泥继续搅拌形成多级空间双重网络结构体系，人工搅拌需要2-3分钟，如果用搅拌机搅拌只需1-2分钟；（4）浇筑：将拌合好的沥青拌合料浇筑到清理好的路基上捣实铺平；（5）养护；养护时需要防雨，养护3小时后可开放路面通车。