硅藻土改性沥青混合料路面及其施工工艺

摘要

本发明涉及公路建设领域，尤其是一种硅藻土改性沥青混和料路面及其施工工艺。本发明公开了一种硅藻土改性沥青混和料路面，其特征在于这种沥青混合料路面由一定重量份比的沥青、砂石料和硅藻土混合而成，上述各组分的重量份比如下：沥青和硅藻土共4-5份，砂石料95-96份，其中硅藻土占沥青和硅藻土总重量的12-15%。这种硅藻土改性沥青混和料路面施工工艺包括施工准备、铺筑试验路段、清扫下面（基）层、喷洒透层（粘层）油、硅藻土改性混合料拌和、运输、摊铺机摊铺、碾压成型、检测，最后等路面冷却后开放交通，能较好的改善沥青混合料的路用性能，提高沥青路面的耐久性和抗车辙性，且工艺简单易操作，造价低。

说明书

技术领域

本发明涉及公路建设领域，尤其是一种硅藻土改性沥青混和料路面及其施工工艺。

背景技术

随着我国公路运输事业的蓬勃发展，2010年，国内的公路里程总长达到230万公里，其中高速公路约8.5万公里，由于沥青路面具有良好的行车舒适性和优异的使用性能，以及建设速度快、维修方便和便于回收利用等特点，因此在国内外公路建设中，沥青路面作为高级路面的主要结构类型而得到广泛应用，但是由于交通量的迅速增大、车辆大型化、重载（超载）严重等使许多沥青路面在新建不久就不能适应交通需要，造成不同程度的早期破坏，高温车辙及变形、水损害破坏、低温收缩开裂、表面功能（尤其是抗滑功能）迅速下降等病害已经成为现有沥青路面急需解决的问题。

沥青路面的性能在很大程度上取决于所采用的沥青混合料的使用品质。由于沥青自身存在着高温变软、低温变脆、加热易老化的特性，因而需要对沥青加以改性来弥补其不足，沥青改性剂包括有机改性剂和无机改性剂两大类，目前国内外使用较多的改性剂是有机材料改性剂，尤其SBS改性剂，具有较好的抗车辙、抗疲劳和抗老化性能，但是这类聚合物改性剂价格昂贵，有的还需要进口，其改性技术、设备以及施工工艺也比较复杂；无机改性剂，如矿物填料，不仅可以改善沥青与矿料的界面作用，使沥青混凝土的性质发生变化，满足路用性能的要求，而且无机材料改性沥青具有生产工艺简单、价格低廉、性能优良等特点，非常值得研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过无机改性剂改性的沥青混合料路面及其施工工艺，能较好的改善沥青混合料的路用性能，提高沥青路面的耐久性和抗车辙性，且工艺简单易操作，造价低。

本发明公开了一种硅藻土改性沥青混和料路面，其特征在于这种沥青混合料路面由一定重量份比的沥青、砂石料和硅藻土按照重量份比沥青4-5份，砂石95-96份拌和为集料，沥青加热温度130-170摄氏度，集料加热温度比沥青加热温度高5-20摄氏度；然后采用间歇式拌和机或连续式拌和机进行拌和，在集料中拌入占沥青重量12-15%的硅藻土进行改性。

所述的硅藻土为二氧化硅含量占65%以上的精品成土。

这种硅藻土改性沥青混和料路面施工工艺包括施工准备、铺筑试验路段、清扫基层、喷洒透层油 、 硅藻土改性混合料拌和、运输 、摊铺机摊铺 、碾压成型、检测，最后等路面冷却后开放交通，其特征在于具体如下：

步骤一、施工准备

用于改性的硅藻土采用水洗法提纯，工艺流程为：（1）将开采出的硅藻土原矿投料入ZCX擦洗机加水变细制成浓浆，浓浆中水占体积的30﹪～40﹪，（2）浓浆流入XQT高速分散机，加水稀释为低浓度矿浆，稀释后水占矿浆体积75﹪～85﹪，（3）过WGD分离板去除粗砂和碎屑矿物，（4）进入高速搅拌机，加入硅藻土选矿专用“重磁水”，利用硅藻土主要组分非晶体二氧化硅保持中性呈自由沉淀，其它杂质受“重磁水”带电吸附不沉淀原理，进行硅藻土提纯，(5)在沉淀水槽沉淀硅藻精土,(6)自然晾晒干硅藻精土,(7)风选分级机风选高纯度硅藻土,(8)装袋密封储存；

步骤二、铺筑试验路段

根据设计配合比，铺筑200～500m试验路段，验证生产配合比及确定拌合时间、摊铺温度、摊铺速度、压实温度、压路机类型、压实工艺及压实遍数，检测试验路施工质量等；

当高速公路和一级公路施工气温低于10℃，其他等级公路施工温度低于5℃时，不得进行硅藻土改性沥青混合料路面施工；

步骤三、清扫下层、喷洒粘层沥青

（1）使用人工和空压机清扫，局部污染地段使用高压水车进行冲洗；

（2）采用沥青洒布机进行透层或粘层沥青喷洒，并宜使用乳化沥青，以确保透层和粘层油的均匀性，并对周边进行防护以免污染；

步骤四、硅藻土改性沥青混合料拌和

按照重量份比沥青4-5份，砂石料、矿粉95-96份拌和为集料，沥青加热温度130-170摄氏度，集料加热温度比沥青加热温度高5-20摄氏度；

采用间歇式拌和机或连续式拌和机进行拌和，在集料中拌入占沥青重量12-15%的硅藻土进行改性；

硅藻土改性沥青混合料出场温度控制在130～165℃；

步骤五、 硅藻土改性沥青混合料摊铺

（1）硅藻土改性沥青混合料运输应采用大吨位自卸汽车运输，车厢侧板和底板采用油水混合物，油水混合物比例1：3进行均匀涂擦，防止车厢内壁跟改性沥青混合料粘结；

（2）硅藻土改性沥青混合料应采用带自动调节摊铺厚度及找平装置、具有可加热的振动熨平板或振动夯、摊铺宽度可调节的摊铺设备进行摊铺；

（3）摊铺前，应对摊铺机熨平板等部位进行加温，使其温度高于沥青混合料温度，防止摊铺时产生温度离析，摊铺机的摊铺速度要恒定均匀，速度控制在2m～3m /分，以保证路面的平整度、压实度；

（4）由于使用了硅藻土改性沥青，混合料的摊铺温度宜为110℃到140℃，当施工气温低于10℃时，不宜摊铺硅藻土改性沥青混合料；改性沥青混合料的松铺系数在1.15～1.35之间；

（5）为防止摊铺时产生离析，控制好摊铺机刮料输送器速度，使之与螺旋布料器的工作速度相匹配，保证混合料始终处于螺旋高度2/3处；

步骤六、 硅藻土改性沥青混合料碾压及成型

（1）硅藻土改性沥青混合料碾压必须遵循：紧跟、慢压、高温碾压、低频高辐振动碾压，且温度高于85℃；

（2）硅藻土改性沥青混合料的压实按初压、复压、终压三个阶段进行，压路机应以慢而均匀的速度碾压；

（3）为了防止混合料粘轮，可在钢轮表面均匀洒水使其保持潮湿，水中掺少量的洗涤剂或其它带洗涤效果的材料，但要防止过量洒水引起混合料表面温度的骤降；

（4）硅藻土改性沥青混合料纵、横缝必须进行切缝垂直处理，施工缝必须当天进行处理；

步骤七、检验和路面开放

根据检验标准进行质量检验，合格后等路面冷却再开放交通。

所述步骤六中，硅藻土改性沥青混合料的碾压使用钢筒式压路机、轮胎式压路机和振动式压路机中的一种或者几种配合使用，三种压路机在初压、复压和终压阶段的碾压速度如下：钢筒式压路机的初压的碾压速度1.5～2 km/h、复压速度2.5～3.5 km/h、终压速度2.5～3.5 km/h；轮胎压路机只适用于复压和终压，复压速度3.5～4.5 km/h，终压4～6 km/h；振动压路机初压速度1.5～2 km/h、复压速度4～5 km/h、终压速度2～3 km/h。

在本发明中，硅藻土是一种性能很稳定的工业矿物，具有表面粗糙，硬度较大，耐酸碱、耐磨、抗滑，独特的微孔结构和活性成份等特点，作为改性剂能够较好地改善沥青混合料的路用性能，提高沥青路面的耐久性和抗车辙性：

1）相容性好：硅藻土与沥青的相容性非常好，在拌和温度下加入硅藻土，可在几分钟内均匀地分散在沥青中，形成均匀混合体；

2）粘附性强：硅藻土比表面积大，吸附性强，可将沥青与矿料的粘附性能提高到4-5级；

3）经硅藻土改性后，沥青及混合料的高温稳定性和底温抗开裂性得到改善，粘弹性范围增大，温度敏感性降低，水稳性和抗疲劳、抗老化性能得到明显提高；

4）吸附性好：在生产沥青混合料时，能吸收沥青散发出来的酚、萘、蒽、苯并芘等致癌有毒气体，减轻了对人体健康的危害和环境的污染；

5）造价低，施工简便：硅藻土改性沥青混合料施工，现有国产和进口沥青混合料拌和设备均可生产，从拌和到摊铺、碾压等工序及普通沥青路面的施工相同，基本上不需要专用的改性沥青设备和工艺要求，使用硅藻土改性沥青路面的造价仅为其它改性沥青路面造价的1/3—1/5；

6）适用范围广：可适用于各级公路建设、改建工程及大中修工程热拌热铺沥青砼和沥青碎石路面。

具体实施方式

下面结合具休实施事例，进一步阐述本发明。

实施例1

硅藻土改性沥青混合料施工工艺包括如下步骤：

施工准备、铺筑试验路段、清扫下面（基）层、喷洒透层（粘层）油 、 硅藻土改性混合料拌和、运输 、摊铺机摊铺 、碾压成型、检测，最后等路面冷却后开放交通，具体如下：

步骤一、施工准备

用于改性的硅藻土采用水洗法提纯，工艺流程为：（1）将开采出的硅藻土原矿投料入ZCX擦洗机加水变细制成浓浆，浓浆中水占体积的30﹪～40﹪，（2）浓浆流入XQT高速分散机，加水稀释为低浓度矿浆，稀释后水占矿浆体积75﹪～85﹪，（3）过WGD分离板去除粗砂和碎屑矿物，（4）进入高速搅拌机，加入硅藻土选矿专用“重磁水”，由偏硅酸钠或六偏磷酸钠，氢氧化钠，碳酸钠、植物碱配制成，其配比是：浓度为２０％的偏硅酸钠或浓度为５％的六偏磷酸钠∶浓度为２％的氢氧化钠∶浓度为５％的碳酸钠∶浓度为５％的植物碱＝３－５∶０．３－０．８∶０．３－０．８∶１－１．５，利用硅藻土主要组分非晶体二氧化硅保持中性呈自由沉淀，其它杂质受“重磁水”带电吸附不沉淀原理，进行硅藻土提纯，(5)在沉淀水槽沉淀硅藻精土,(6)自然晾晒干硅藻精土,(7)风选分级机风选高纯度硅藻土,(8)装袋密封储存；

沥青路面专用硅藻土技术要求

每一批次硅藻土应有相应的出厂合格证明；硅藻土应堆放于防雨、防潮的仓库内；硅藻土应采用塑料袋密封包装。

步骤二、铺筑试验路段

根据设计配合比，铺筑200～500m试验路段，验证生产配合比及确定拌合时间、摊铺温度、摊铺速度、压实温度、压路机类型、压实工艺及压实遍数，检测试验路施工质量等。

当高速公路和一级公路施工气温低于10℃，其他等级公路施工温度低于5℃时，不得进行硅藻土改性沥青混合料路面施工。

步骤三、清扫下层、喷洒粘层沥青

1、使用人工和空压机清扫，局部污染地段使用高压水车进行冲洗；

2、采用沥青洒布机进行透层或粘层沥青喷洒，并宜使用乳化沥青，以确保透层和粘层油的均匀性，并对周边进行防护以免污染。

步骤四、硅藻土改性沥青混合料拌和

按照重量份比沥青4-5份，砂石料95-96份拌和为集料，沥青加热温度130-170摄氏度，集料加热温度比沥青加热温度高5-20摄氏度；

采用间歇式拌和机或连续式拌和机进行拌和，在集料中拌入占沥青重量12-15%的硅藻土进行改性。

步骤五、 硅藻土改性沥青混合料摊铺

1、硅藻土改性沥青混合料运输应采用大吨位自卸汽车运输，车厢侧板和底板采用油水混合物（油水混合物比例1：3）进行均匀涂擦，防止车厢内壁跟改性沥青混合料粘结；

2、硅藻土改性沥青混合料应采用带自动调节摊铺厚度及找平装置、具有可加热的振动熨平板或振动夯、摊铺宽度可调节的摊铺设备进行摊铺；

3、摊铺前，应对摊铺机熨平板等部位进行加温，使其温度高于沥青混合料温度，防止摊铺时产生温度离析，摊铺机的摊铺速度要恒定均匀，速度控制在（2m～3m /分），以保证路面的平整度、压实度；

4、由于使用了硅藻土改性沥青，混合料的摊铺温度宜为110℃到140℃，温度低于120℃的混合料禁止使用。当施工气温低于10℃时，不宜摊铺硅藻土改性沥青混合料；改性沥青混合料的松铺系数在1.15～1.35之间；

5、为防止摊铺时产生离析，控制好摊铺机刮料输送器速度，使之与螺旋布料器的工作速度相匹配，保证混合料始终处于螺旋高度2/3处。

步骤六、 硅藻土改性沥青混合料碾压及成型

1、硅藻土改性沥青混合料碾压必须遵循：紧跟、慢压、高温碾压、低频高辐振动碾压，且温度低于85℃时严禁碾压；

2、硅藻土改性沥青混合料的压实按初压、复压、终压三个阶段进行，压路机应以慢而均匀的速度碾压，硅藻土改性沥青混合料的碾压使用钢筒式压路机、轮胎式压路机和振动式压路机中的一种或者几种配合使用，三种压路机在初压、复压和终压阶段的碾压速度如下：

硅藻土改性沥青混合料压实压路机碾压速度（km/h）

3、为了防止混合料粘轮，可在钢轮表面均匀洒水使其保持潮湿，水中掺少量的洗涤剂或其它适当的材料，但要防止过量洒水引起混合料表面温度的骤降；

4、工作中应根据试验路段确定的数据严格控制碾压遍数，同时密切注意路表情况，一旦达到足够的密度后，碾压即应停止，防止过度碾压；

5、硅藻土改性沥青混合料纵、横缝必须进行切缝垂直处理，施工缝必须当天进行处理，处理的废料必须进行统一回收堆放，以免污染环境。