一种超薄抗滑磨耗层生产制备方法与流程

本发明属于高性能沥青混合料材料，尤其涉及超薄抗滑磨耗层生产制备方法。

背景技术：

1、公路在长期使用过程中，收到荷载、环境、雨水等方面的作用，不可避免出现诸如裂缝、坑槽、车辙等各类病害，另一方面，随着汽车保有量的逐年增加，道路承受的交通量及交通荷载也逐渐加大，这也加剧路面内部损伤，诱发相应的病害，一般来说，公路路面在使用3年后，即发生各类早期病害，在此期间需要进行预防性养护，通行5年后，半刚性基层开裂会发展到路面，路面病害较为集中，此时，需要对路面进行功能性恢复，当前最常用的方法是对路面铣刨重铺，路面铣刨重新铺筑处理，成本高、耗时长，且对旧路面没有有效利用，浪费资源。

2、薄层罩面技术，是在原有路面病害处理后，做一个上封层，从而恢复路面行车功能，并有效缓解路面病害的发生，受到加铺厚度条件的限制，薄层罩面一般控制在2cm左右，如此薄的罩面，对于层间粘结要求较高，因此，一般采用密实型的砂粒式沥青混合料，这种罩面空隙小、噪音大，相应的配合比组成缺乏骨架结构理念，沥青中用作填充的自由沥青占比大，而形成粘结强度的结构沥青占比低，在荷载的反复作用下，容易形成硬薄壳，容易脱落，一般2年左右，即发生掉粒、脱皮、坑槽等病害。因此，制备一种抗滑耐久的超薄抗滑磨耗层产品，满足重载交通下路面使用要求。

技术实现思路

1、针对超薄磨耗层噪音大、耐久性差的问题，本发明提供一种超薄抗滑磨耗层，集料空间构成采用骨架填充结构并建立体积关系，掺入纤维增加结构沥青比例，建立沥青用量及裹附集料、矿粉、纤维比表面积关系，通过理论公式反演出集料、矿粉、纤维比例。制备一种空隙可控、粘结性好、稳定耐久的超薄抗滑磨耗层。

2、本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

3、一种超薄抗滑磨耗层生产制备方法，包括如下步骤：

4、(1)超薄磨耗层中包括沥青、集料、矿粉、纤维四部分组成，集料包括粒径0～3mm、粒径3～5mm、粒径5～10mm三挡组成；

5、(2)超薄抗滑磨耗层是一种骨架填充结构，粒径3～5mm、粒径5～10mm两档集料构成骨架结构关系，粒径0～3mm、矿粉、沥青填充骨架结构状态下形成的空隙，结合混合料构成机理及体积参数，建立沥青、集料、矿粉占比与空间体积参数关系式；

6、(3)根据混合料的成膜性能，混合料中的沥青裹附集料、矿粉、纤维表面形成沥青膜，依据预估沥青用量、沥青膜厚度，计算沥青裹附总比表面积，依据纤维产量，计算纤维总比表面积，对集料、矿粉进行筛分，计算相应比表面积，建立沥青裹附总比表面积与沥青、集料、矿粉、纤维各项比表面积关系式；

7、(4)依据上述建立的沥青、集料、矿粉占比与空间体积关系式，沥青裹附总比表面积与沥青、集料、矿粉、纤维各项比表面积关系式，计算并确定粒径0～3mm、粒径3～5mm、粒径5～10mm三档集料以及矿粉用量；

8、(5)拌合站拌制超薄抗滑磨耗层沥青混合料，拌制工艺为：集料在加热滚筒中加热；将矿粉及纤维加入集料中在拌合缸干拌10～15s；再将沥青加入拌合缸中均匀拌合45～60s。

9、本发明的进一步技术：

10、优选的，粒径0～3mm是指集料粒径小于3mm，粒径3～5mm是指集料粒径大于等于3mm、小于5mm，粒径5～10mm指集料粒径大于等于5mm、小于10mm。

11、优选的，粒径3～5mm、粒径5～10mm两档集料构成骨架结构关系，其确定方法，式将集料等效为球体，粒径5～10mm完全被3～5mm粒径集料包裹，两者空间关系如下：

12、

13、

14、

15、式中：

16、p1为粒径5～10mm档集料占比(％)；p2为粒径3～5mm档集料占比(％)；

17、ρ1为粒径5～10mm档集料表观相对密度；ρ2为粒径3～5mm档集料表观相对密度；

18、ri为筛孔尺寸，mm；ri+1为第i挡的上一档筛孔尺寸，mm；qi为5～10mm档集料在筛孔ri的筛余量，％；wi为3～5mm档集料在筛孔ri的筛余量，％；

19、d为粒径5～10mm档集料平均粒径；

20、d为粒径3～5mm档集料平均粒径。

21、优选的，所述的沥青、集料、矿粉占比与空间体积参数关系式如下：

22、p1+p2+p3+p4＝100

23、

24、

25、

26、p3为粒径0～3mm挡集料占比(％)；p4为矿粉占比(％)；

27、p5为沥青用量(％)；ρ3为粒径0～3mm档集料相对密度；

28、ρ4为矿粉的相对密度；ρ5为沥青的相对密度；

29、ρ12为3～5mm、5～10mm档合成相对密度；ρsc为3～5mm、5～10mm档合成击实相对密度；

30、vv为沥青混合料空隙率(％)；vca为3～5mm、5～10mm档填充后空隙率(％)。

31、沥青混合料空隙率为7～10％。

32、优选的，所述的沥青裹附总比表面积与沥青、集料、矿粉、纤维各项比表面积关系式如下：

33、

34、sa＝0.41+0.0041a+0.0082b+0.0164c+0.0287d+0.0614e+0.1229f+0.3277g

35、式中：p6-纤维用量(％)；s6-纤维比表面积，取s1-粒径5～10mm比表面积

36、sa-矿料的比较面积，m2/kg；s2-粒径3～5mm比表面积(m2/kg)；s3-粒径0～3mm比表面积(m2/kg)；

37、s4-矿粉比表面积(m2/kg)；u-沥青膜厚度，um；ρ5-沥青的密度

38、a、b、c、d、e、f、g分别为4.75mm及其以下各筛孔通过率。

39、优选的，3～5mm、5～10mm档合成密度，采用两档集料构成骨架结构关系计算的两档比例配制矿质混合料，马歇尔击实法单面击实50次测定的密度即为击实密度。

40、优选的，所述的纤维为聚酯纤维，纤维掺量为0.3％～0.6％。

41、优选的，所述的沥青为高粘改性沥青，沥青用量为7.0％～8.5％，沥青膜厚度为12～15um。

42、本发明的有益技术效果是：

43、本发明一种超薄抗滑磨耗层生产制备方法，根据混合料体积构成原理，将其设计成骨架结构，粗颗粒采用最佳嵌挤结构，从而确保混合料具有较高的强度和承载能力，以空隙率为预控指标，确保超薄抗滑磨耗层具有较好的空隙结构，实现磨耗层具有抗滑降噪功能。

44、本发明一种超薄抗滑磨耗层生产制备方法，通过对沥青用量控制，并掺入纤维，确保混合料中结构沥青处于一种较高比例，以比表面积建立起沥青与集料、矿粉之间关系，确保沥青膜裹附集料处于最佳状态，使得石料之间的粘结强度较大，从而提升混合料的使用的耐久性。

45、本发明一种超薄抗滑磨耗层生产制备方法，建立原材料空间体积关系式，粗颗粒嵌挤关系式，沥青裹附下集料、矿粉、纤维表面积关系式，通过理论反演计算集料、矿粉的比例，以空隙率、油石比、纤维等参数为控制输入量，可确保混合料预期性能，并以此对性能加以调控。