路面低噪声微表处功能层及其施工方法

摘要

一种路面低噪声微表处功能层，铺筑厚度为8～10mm的路面低噪声微表处功能层是由集料100、橡胶粉3～6、SBR阳离子改性乳化沥青15～19、水泥1～4、助剂0.4～0.8、水7～14重量份配比的原料组成。施工方法由清扫路面、放样划线、摊铺罩面、初期养护、质量检验组成，铺筑成厚度为厚度为8～10mm的路面低噪声微表处功能层。在本发明的原料配比中采用了橡胶粉、不同粒径的石屑集料配比以及不同原料的配比，解决了沥青路面对行车车辆所产生的噪声污染的技术问题，保留了现有微表处功能层的防水性能好、耐磨性能好的优点。经实验室试验以及在沥青路面上铺筑试验，符合交通部部颁标准路用性能要求，可推广使用。

说明书

技术领域

本发明属于高速公路及市政道路的凝结性铺面技术领域，具体涉及到用几种不同材料室内配合比设计和在现场铺筑的铺面技术。

背景技术

微表处功能层是采用专用设备将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和添加剂按一定配比拌和成稀浆混合料并迅速摊铺到原路面上，在摊铺后可在较短时间内开放交通的薄层结构，简称微表处。是一种经济、快捷、有效的路面预防养护技术，它具有和易性好、施工快、施工季节长、劳动强度低、粘附力强、密实性高、无污染等许多优点，而且还可以改善路面外观，对路面起到起到保护、磨损、防滑等作用。

但微表处功能层在使用过程中存在的一个很大的技术问题就是噪声较高，由于微表处功能层摊铺厚度只有1cm，最大公称粒径为9.5mm，最大粒径针片状石料的长度会大于10mm，而且按照现行微表处级配制的混合料又没有足够的填充集料对其周围进行填充，微表处稀混合料摊铺后这些石料有可能“竖立”起来，在工作面中会形成凸起，当车辆行驶到这些凸起之处时，轮胎与凸起石料产生撞击，使得行驶车辆产生激振，最终导致微表处路面车内、车外噪声增大。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述微表处功能层的缺点，提供一种设路用性能好、耐磨性能好、抗滑性能好、噪声污染小的路面低噪声微表处功能层。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种路面低噪声微表处功能层的施工方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案它是由下述重量份配比的原料铺筑成：

集料                    100份

橡胶粉                  3～6份

SBR阳离子改性乳化沥青   15～19份

水泥                    1～4份

助剂                    0.4～0.8份

水                      7～14份。

上述配比中的集料是粒径为5～8mm的中粗石屑料、粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料的混合料，在其配比中，粒径为5～8mm的中粗石屑料与粒径为3～6mm中细石屑料、粒径为0.075～3mm的细石屑料的重量比为1∶1.5～2∶3～3.5；橡胶粉采用濮阳市金利化工有限公司常温研磨法粉碎的30目的橡胶粉；SBR阳离子改性乳化沥青的油水比为62％，由河南省威森德道路材料有限公司生产；水泥为325#普通硅酸盐水泥或425#普通硅酸盐水泥；助剂为河南省威森德道路材料有限公司生产的质量浓度为80％的El慢裂快凝型乳化剂乳液；配比中的水包括SBR阳离子改性乳化沥青及助剂中所含的水。

铺筑本发明路面低噪声微表处功能层所用原料的优选重量份配比是：

集料                    100份

橡胶粉                  3～5份

SBR阳离子改性乳化沥青   16～18份

水泥                    1～3份

助剂                    0.5～0.8份

水                      7～13份。

铺筑本发明路面低噪声微表处功能层所用原料的最佳重量份配比是：

集料                      100份

橡胶粉                    4份

SBR阳离子改性乳化沥青     17份

水泥                      2份

助剂                      0.6份

水                        10份。

本发明配比中的集料是粒径为5～8mm的中粗石屑料、粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料的混合料，在其配比中，粒径为5～8mm的中粗石屑料与粒径为3～6mm中细石屑料、粒径为0.075～3mm的细石屑料的最佳重量比为1∶1.7∶4；

本发明路面低噪声微表处功能层的厚度为8～10mm。

上述路面低噪声微表处功能层的施工方法如下：

1、清扫路面

清扫路面上的松散材料、泥土、杂草、油污以及其他杂物。

2、放样划线

沿摊铺方向划出控制线。

3、摊铺罩面

将微表处摊铺车开至施工起点，对准控制线，放下摊铺箱，调整摊铺箱使其周边与原路面贴紧，按预先设定的重量配比将集料、SBR阳离子改性乳化沥青、橡胶粉、填料、水和添加剂注入摊铺箱内，并搅拌成流动状态的乳液砂浆，将乳液砂浆用微表处摊铺车摊铺在路面上。

4、碾压

当混合料初步成型时采用10吨左右的轮胎压路机喷水碾压1-2遍，厚度为8～10mm。

5、初期养护

(1)禁止一切车辆和行人通行。

(2)在交叉路口处的封层，进行撒砂保护。

(3)当抗滑磨耗层的粘聚力大于2.0N·M时，开放交通。

(4)现场清理。

6、质量检验

除按交通部发布的《公路路基路面现场测试规程》JTJ059-95进行检测外，还对特定测试车辆通过测试路段，对其车内车外噪声进行检测，检验合格后移交使用。

本发明路面低噪声微表处功能层与现有的微表处功能层相比，在原料配比中采用了橡胶粉，不同粒径的石屑集料配比以及不同原料的配比，解决了沥青路面对行车车辆所产生的噪声污染的技术问题，保留了现有微表处功能层的防水性能好、耐磨性能好的优点。本发明路面低噪声微表处功能层及其施工方法经过大量的实验室研究试验以及在沥青路面上进行了现场铺筑试验，试验结果表明，采用本发明原料及其重量配比以及施工方法摊铺的路面低噪声微表处功能层，完全符合交通部部颁标准路用性能要求。本发明路面低噪声微表处功能层具有设计合理、噪声低、防水性能好、耐磨性能好等优点，可在新建沥青路面和旧沥青路面的维修进行推广使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

以100kg集料为例在沥青路面上铺筑成厚度为8～10mm的路面低噪声微表处功能层所用的原料及其重量配比如下：

粒径为5～8mm的中粗石屑料        15kg

粒径为3～6mm的中细石屑料        25kg

粒径为0.075～3mm的细石屑料      60kg

橡胶粉                          4kg

SBR阳离子改性乳化沥青           17kg

325#普通硅酸盐水泥              2kg

El阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液    0.6kg

水                              10kg。

本实施例粒径为5～8mm的中粗石屑料、粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料混合成集料，在其配比中，粒径为5～8mm的中粗石屑料与粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料的重量比为1∶1.7∶4。SBR阳离子改性乳化沥青的油水比为60％，由河南省威森德道路材料有限公司生产；橡胶粉采用濮阳市金利化工有限公司常温研磨法粉碎的30目的橡胶粉；325#普通硅酸盐水泥也可用425#普通硅酸盐水泥替换，用量与325#普通硅酸盐水泥相同；El阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液的质量浓度为80％，由河南省威森德道路材料有限公司生产；配比中的水包括SBR阳离子改性乳化沥青以及El阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液中所含的水。

其施工方法如下：

1、清扫路面

清扫路面上的松散材料、泥土、杂草、油污以及其他杂物。

2、放样划线

沿摊铺方向划出控制线。

3、摊铺照面

将微表处摊铺车开至施工起点，对准控制线，放下摊铺箱，调整摊铺箱使其周边与原路面贴紧，按预先设定的重量配比或体积配比将集料、聚合物改性阳离子乳化沥青、橡胶粉、填料、水和添加剂注入摊铺箱内，并搅拌成流动状态的乳液砂浆，将乳液砂浆用微表处摊铺车摊铺在路面上。

4、碾压

当混合料初步成型时采用10吨左右的轮胎压路机喷水碾压1-2遍，厚度为8～10mm。

5、初期养护

(1)禁止一切车辆和行人通行。

(2)在交叉路口处的封层，进行撒砂保护。

(3)当抗滑磨耗层的粘聚力大于2.0N·M时，开放交通。

(4)现场清理。

6、质量检验

除按交通部发布的《公路路基路面现场测试规程》JTJ059-95进行检测，并对特定测试车辆通过测试路段，对其车内车外噪声进行检测，检验合格后移交使用。

实施例2

以100kg集料为例在沥青路面上铺筑成厚度为8～10mm的路面低噪声微表处功能层所用的原料及其重量配比如下：

粒径为5～8mm的中粗石屑料        18.18kg

粒径为3～6mm的中细石屑料        27.27kg

粒径为0.075～3mm的细石屑料      54.55kg

橡胶粉                          3kg

SBR阳离子改性乳化沥青            15kg

325#普通硅酸盐水泥               1kg

El阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液     0.4kg

水                               7kg。

本实施例粒径为5～8mm的中粗石屑料、粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料混合成集料，在其配比中，粒径为5～8mm的中粗石屑料与粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料的重量比为1∶1.5∶3。所用的其它原料与实施例1相同，用量不相同。

实施例3

以100kg集料为例在沥青路面上铺筑成厚度为8～10mm的路面低噪声微表处功能层所用的原料及其重量配比如下：

粒径为5～8mm的中粗石屑料            15.38kg

粒径为3～6mm的中细石屑料            30.77kg

粒径为0.075～3mm的细石屑料          53.85kg

橡胶粉                              6kg

SBR阳离子改性乳化沥青               19kg

325#普通硅酸盐水泥                  4kg

El阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液        0.8kg

水                                  14kg。

本实施例粒径为5～8mm的中粗石屑料、粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料混合成集料，在其配比中，粒径为5～8mm的中粗石屑料与粒径为3～6mm的中细石屑、粒径为0.075～3mm的细石屑料的重量比为1∶2∶3.5。所用的其它原料与实施例1相同，用量不相同。

其施工方法与实施例1相同。

为了确定本发明最佳配比及其施工方法，发明人进行了大量的实验室研究试验，各种试验情况如下：

实验仪器：湿轮磨耗试验仪，型号为WTAT-120，由美国生产；负荷轮碾压试验仪，型号为GYFN567-355，由河南省高远公路养护设备有限公司生产；离子电荷测定仪，型号为GYCY050007，由河南省高远公路养护设备有限公司生产；电脑全自动沥青针入度仪，型号为ZBZR-V，由江苏省沭阳县公路检测仪器设备厂生产；水平延度仪，型号为GYSY2000A，由河南省高远公路养护设备有限公司生产；全自动沥青软化点试验仪，型号为SYD-2806E，由江苏省沭阳县公路检测仪器设备厂生产。

1、原料配比确定

路面低噪声微表处功能层原料配比确定实验主要包括原材料选择、集料级配确定、最佳沥青用量确定、最佳含水量确定实验。

(1)级配确定

按照交通部部颁标准JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》T 0302-2005以及T 0327-2005试验方法对粒径为5～8mm的中粗石屑料、粒径为3～6mm的中细石屑料和粒径为0.075～3mm的细石屑料进行筛分试验，当粒径为5～8mm的中粗石屑料、粒径为3～6mm的中细石屑料、粒径为0.075～3mm的细石屑料的重量比为1∶1.7∶4时，混合级配连续性较好，级配上限、下限、中值以及合成级配的通过率见1。

表1集料筛分结果

(2)SBR阳离子改性乳化沥青用量及橡胶粉加量的确定

本试验所采用的SBR阳离子改性乳化沥青用量的油水比为62％。

①湿轮磨耗试验

选用集料质量14.0％、15.0％、16.0％、17.0％、18.0％、19.0％、20.0％的SBR阳离子改性乳化沥青用量，集料质量的3％、4％、5％、6％、7％的橡胶粉用量为试验组。

取橡胶粉0.03kg、0.04kg、0.05kg、0.06kg、0.07kg 5组，每组分别加入SBR阳离子改性乳化沥青0.14kg、0.15kg、0.16kg、0.17kg、0.18kg、0.19kg、0.2kg。共35个试验点，每个试验点制作三个试件进行平行试验。每个试件其余材料用量为：粒径为5～8mm的玄武岩中粗石屑料0.15kg，粒径为3～6mm的玄武岩中细石屑料0.25kg，0.075～3mm的玄武岩细石屑料0.6kg，集料共重1kg；325#普通硅酸盐水泥0.02kg，质量浓度为80％的El阳离子慢裂快凝型乳化剂乳液0.006kg。根据拌和试验确定外加水量。

将称量好的橡胶粉加入集料中，按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0752-1993试件成型方法成型试件105个，试件尺寸为Φ279mm×6mm，将试件放入60℃±3℃的烘箱内烘至恒重，并按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0752-1993试验方法采用湿轮磨耗试验仪进行试验，测定1小时的磨耗值。试验和计算结果见表2。

②负荷轮粘附砂试验

选用集料质量14.0％、15.0％、16.0％、17.0％、18.0％、19.0％、20.0％的SBR阳离子改性乳化沥青用量，集料质量3％、4％、5％、6％、7％的橡胶粉用量为试验组。

制作试件所用的原料及其重量配比与实验①相同。

将称量好的橡胶粉加入集料中，按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0755-2000试件成型方法成型试件105个，试件尺寸为50mm×380mm×12mm，将试件放入60℃±3℃的烘箱内烘至恒重，并按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0755-2000试验方法采用负荷轮碾压试验仪进行试验，测定粘砂值。

试验和计算结果见表2。

表2磨耗值和粘附砂量与油石比对应表

由表2可见，随着橡胶粉掺量的增加混合料的耐磨耗性能明显下降，当橡胶粉掺量超过集料质量的6％时，磨耗值过大，且混合料稳定性差，结合以往经验橡胶粉掺量应控制在集料质量的3％～6％之间，当橡胶粉掺量为集料质量4％时磨耗值与粘砂值都能满足要求且均衡性较好，将此值作为橡胶粉的最佳掺量。

SBR阳离子改性乳化沥青的用量随着橡胶粉掺量的变化对应有不同的最佳掺量，当橡胶粉掺量为集料质量的3％～6％之间时，从试验结果可以看出满足试验要求的SBR阳离子改性乳化沥青的用量范围为集料质量16％～19.0％，与集料质量4％的橡胶粉对应的SBR阳离子改性乳化沥青的用量为集料质量17％。

为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1的原料及其重量配比以及施工方法，2007年11月在上海市A30高速136k-137k段铺筑了路面低噪声微表处功能层试验段。2008年6月在长沙市岳麓大道、金星路部分路段铺筑了路面低噪声微表处功能层。除按交通部JTJ05-95《公路路基路面现场测试规程》对施工路段的构造深度、摩擦系数、渗水系数进行了检测以外，还按照业主要求进行了车外、车内噪声进行了检测。

测试仪器：摆式仪，由江苏省沭阳科兴公路仪器有限公司生产；橡胶片、标准量尺、路面温度计市售、皮尺，市售；人工铺砂仪，由江苏省沭阳科兴公路仪器有限公司生产；量砂，粒径0.15～0.3mm；钢板尺、钢卷尺，市售；渗水系数仪，由江苏沭阳通达仪器厂生产。噪声测量采用TES-1352A噪音计由台湾泰仕电子公司生产；噪声测试车辆为桑塔纳2000型轿车(车况良好)，由上海大众汽车有限公司生产。

1、检测抗滑性能及渗水系数

构造深度采用人工铺砂仪测试；摩擦系数采用摆式仪测试；渗水系数采用渗水系数仪测试。测试结果见表3。

表3抗滑性能及渗水系数检测

由表3可见，采用本发明原料及其重量配比以及施工方法摊铺的路面低噪声微表处功能层，完全符合交通部部颁标准路用性能要求。

2、检测车内噪声

测试车辆分别以100km/h、80km/h、60km/h的速度对岳麓大道金星路至杜鹃路段进行噪声测试，测距长度为500m，测试时测试车辆以以预定测试速度直线通过指定的实验路段测试区，试验时，车内工作人员不说话，关闭所有的车窗、空调，避免其它声音的干扰，将噪音计(采用A计权声压级)在乘客和司机左右耳附近各测试记录10秒。车外噪声采取整车远场测试法。测试结果见表4。

表4噪音检测平均值对比分析表

注：原路面为AC-13C型热拌热铺沥青混凝土路面。

由表4可见，普通微表处路面的车内、车外噪声均明显高于原路面1～4dB，而路面低噪声微表处功能层车内、车外噪声的大小与原路面基本相同，达到了降低微表处功能层噪声的目的。