一种除雪用复合沥青路面材料以及复合沥青路面的铺设方法

摘要

一种除雪用复合沥青路面材料及复合沥青路面的铺设方法，路面材料包括组分A和组分B；组分A由以下重量百分比的原料制成：粗集料占40%、细集料占26%、基础沥青占8%、添加料占7%、石墨占8%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、稳定剂占0.5%、抗氧化剂占0.5%以及助剂占2%；组分B中石墨的含量为组分A的两倍。本发明选用A-B-A结构的路面，不仅改善了传统上相同物料铺设沥青路面的强度，还提高了除雪效率；可利用回收的废旧塑料，具有好的经济效益和环保功能；具有很好的稳定性、抗老化性，低温抗裂优良，适应寒冷温差地区，使用寿命长的特性；易于按施工条件加工成形，现场道路施工操作简单；无污染，耐腐蚀，保护环境。

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程施工技术领域，具体为一种除雪用复合沥青路面材料以及复合沥青路面的铺设方法。

背景技术

交通运输是衡量国民经济发展的重要因素。在我国北方以及高海拔的地区普遍冬季持续时间长，降雪量大，浮雪、积雪、积冰滞留于路面，对交通运输业以及人身安全造成了严重的影响。为响应国家的发展战略，缩小贫富差距，我们首先必须攻克现有交通运输的难题，改善现有交通运输业的现状。

传统的除冰雪方式有物理、化学以及机械三种方式，这些除雪方式存在着如下弊端：一、物理方法在中型规模及以上雨雪天气情况或温度较低时，效率低，速度慢，功耗大，并且容易二次结冰，影响消除冰雪的效果；二、在温度较低，降水较大时，化学方法不宜使用，并且化学方法还会影响路面质量，破坏路面，污染环境；三、机械方法在冰层紧贴路面时容易损伤路面，需要人工在路面操作，费时费力并且容易产生故障，力度过大还很容易损伤路面。

近年来，国内外在这方面的研究取得了一些进展，相继开发研究了红外加热、电阻加热以及微波加热路面的除雪方法。目前这些除雪方式的不足在于：一、红外加热、电阻加热方法功率过大成本过高，与国家节能政策相斥；二、微波除冰雪方式由于冰基本上不吸收微波，并且路面材料微波吸收率低，造成除雪效率极低。再者，在使用的微波常用频率下，加热的厚度约十几厘米，更多的能量浪费在路面深处使路面表层的能量不足，造成能量浪费，制约了除冰雪效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种除雪用复合沥青路面材料以及复合沥青路面的铺设方法，采用夹芯结构的复合沥青路面，不仅能保证沥青路面具有耐久性、抗磨性、高温不软化、低温抗开裂、高强度等特性，更重要的是在材料结构分布上改善材料好热导，磁穿透性以及材料间的粘结性等性能，提高除雪效率。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：

一种除雪用复合沥青路面材料，所述路面材料包括组分A和组分B；

所述组分A由以下重量百分比的原料制成：粗集料占40%、细集料占26%、基础沥青占8%、添加料占7%、石墨占8%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、稳定剂占0.5%、抗氧化剂占0.5%以及助剂占2%；

所述组分B由以下重量百分比的原料制成：粗集料占36%、细集料占22%、基础沥青占8%、添加料占7%、石墨占16%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、稳定剂占0.5%、抗氧化剂占0.5%、助剂占2%。

所述的基础沥青为道路石油沥青、煤沥青SBS改性沥青或者SBR改性沥青其中的一种。

所述的添加料由重量比为15:10:1:5的聚乙烯、聚丙烯、POE、玻璃纤维组成。

所述石墨的粒径为15nm；所述稳定剂为AT168；所述的抗氧化剂为1076；所述助剂为KH550。

除雪用复合沥青路面的铺设方法，包括以下步骤：

步骤一、按照重量百分比取：粗集料占40%、细集料占26%、基础沥青占8%、添加料占7%、石墨占8%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、稳定剂占0.5%、抗氧化剂占0.5%以及助剂占2%，记为组分A；

按照重量百分比取：粗集料占36%、细集料占22%、基础沥青占8%、添加料占7%、石墨占16%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、稳定剂占0.5%、抗氧化剂占0.5%、助剂占2%，记为组分B；

步骤二、按照组分A配比将基础沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据A组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、稳定剂、抗氧化剂和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅰ，备用；根据A组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅰ和混合料Ⅱ混合后搅拌10min，得到A组分沥青路面混合料，备用；

步骤三、按照组分B配比将基础沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据B组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、稳定剂、抗氧化剂和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅲ，备用；根据B组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅳ；将混合料Ⅲ和混合料Ⅳ混合后搅拌10min，得到B组分沥青路面混合料，备用；

步骤四：首先将组分A沥青路面混合料铺设于路基之上，压实；然后将组分B沥青路面混合料铺设于组分A沥青路面之上，压实；最后将组分A沥青路面混合料铺设于组分B沥青路面之上，压实；即得复合沥青路面。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种除雪用复合沥青路面材料以及复合沥青路面的铺设方法，铺设方式为组分A-组分B-组分A-路基，且组分B中石墨的含量为组分A的两倍，石墨作为稳定性极佳且具有导电性的材料，是理想的沥青混合材料，能有效提升路面导电效果，配合使用能产生电磁场的除雪装置使用时，石墨在电磁场的作用下发热，因组分B中石墨含量比组分A中高，所以相应的温度也较高，组分B下层接触的组分A路面能够起到保温的作用，降低了能耗，组分B上层接触的组分A路面，能将组分B路面发出的热量缓慢的传递上来，达到长时间除雪的目的，而且对组分A中的石墨含量进行控制，避免复合沥青路面与车辆和行人接触的位置温度过高而引发危险。石墨还可以作为抗老化剂，有效防止紫外线引起的老化。添加料在与沥青混料的搅拌、碾压过程中软化，与沥青和集料紧密结合，同时填充骨架中的空隙，形成交联加筋作用，大大提高沥青玛蹄脂的粘度，加强集料间的粘结能力和对集料的附着力，起到增强沥青混合料的作用，在低温情况下，可防止路面开裂，减少温缩裂缝，同时降低混合料的渗透性，提高路面的耐磨性；同时在POE的作用下，使路面有很好的变形回弹、复原能力，显著地减小了沥青混合料的永久性变形；使用的抗氧化剂能有效的抑制和减缓高分子材料的降解作用，同时稳定剂能有效的提高材料的耐热耐寒性能；黄铜矿粉具有高温条件下降温，低温条件下储热的功效。

本发明选用夹芯结构的路面，不仅改善了传统上相同物料铺设沥青路面的强度，还提高了除雪效率；可利用回收的废旧塑料，经过再生处理可作为添加料的基础原料，具有好的经济效益和环保功能；具有很好的稳定性、抗老化性，低温抗裂优良，弹性效果好，适应寒冷温差地区，使用寿命长的特性；易于按施工条件加工成形，现场道路施工操作简单；无污染，耐腐蚀，保护环境。

具体实施方式

结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护范围不局限于以下实施例。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

实施例1

除雪用复合沥青路面的铺设方法，包括以下步骤：

步骤一、按照重量百分比取：粗集料占40%、细集料占26%、道路石油沥青占8%、添加料占7%、石墨占8%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、AT168占0.5%、1076占0.5%和KH550占2%，记为组分A；

按照重量百分比取：粗集料占36%、细集料占22%、道路石油沥青占8%、添加料占7%、石墨占16%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、AT168占0.5%、1076占0.5%和KH550占2%，记为组分B；

步骤二、按照组分A配比将道路石油沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据A组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、AT168、1076和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅰ，备用；根据A组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅰ和混合料Ⅱ混合后搅拌10min，得到A组分沥青路面混合料，备用；

步骤三、按照组分B配比将道路石油沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据B组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、稳定剂、抗氧化剂和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅲ，备用；根据B组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅳ；将混合料Ⅲ和混合料Ⅳ混合后搅拌10min，得到B组分沥青路面混合料，备用；

步骤四：首先将组分A沥青路面混合料铺设于路基之上，压实；然后将组分B沥青路面混合料铺设于组分A沥青路面之上，压实；最后将组分A沥青路面混合料铺设于组分B沥青路面之上，压实；即得复合沥青路面。

实施例2

除雪用复合沥青路面的铺设方法，包括以下步骤：

步骤一、按照重量百分比取：粗集料占40%、细集料占26%、煤沥青SBS改性沥青占8%、添加料占7%、石墨占8%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、AT168占0.5%、1076占0.5%和KH550占2%，记为组分A；

按照重量百分比取：粗集料占36%、细集料占22%、煤沥青SBS改性沥青占8%、添加料占7%、石墨占16%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、AT168占0.5%、1076占0.5%和KH550占2%，记为组分B；

步骤二、按照组分A配比将煤沥青SBS改性沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据A组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、AT168、1076和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅰ，备用；根据A组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅰ和混合料Ⅱ混合后搅拌10min，得到A组分沥青路面混合料，备用；

步骤三、按照组分B配比将煤沥青SBS改性沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据B组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、稳定剂、抗氧化剂和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅲ，备用；根据B组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅳ；将混合料Ⅲ和混合料Ⅳ混合后搅拌10min，得到B组分沥青路面混合料，备用；

步骤四：首先将组分A沥青路面混合料铺设于路基之上，压实；然后将组分B沥青路面混合料铺设于组分A沥青路面之上，压实；最后将组分A沥青路面混合料铺设于组分B沥青路面之上，压实；即得复合沥青路面。

实施例3

除雪用复合沥青路面的铺设方法，包括以下步骤：

步骤一、按照重量百分比取：粗集料占40%、细集料占26%、SBR改性沥青占8%、添加料占7%、石墨占8%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、AT168占0.5%、1076占0.5%和KH550占2%，记为组分A；

按照重量百分比取：粗集料占36%、细集料占22%、SBR改性沥青占8%、添加料占7%、石墨占16%、废旧轮胎粉占4%、黄铜矿粉占4%、AT168占0.5%、1076占0.5%和KH550占2%，记为组分B；

步骤二、按照组分A配比将SBR改性沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据A组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、稳定剂、抗氧化剂和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅰ，备用；根据A组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅰ和混合料Ⅱ混合后搅拌10min，得到A组分沥青路面混合料，备用；

步骤三、按照组分B配比将SBR改性沥青预热，温度保持在80℃-110℃，根据B组分比例加入添加料、石墨、废旧轮胎粉、黄铜矿粉、AT168、1076和助剂用搅拌器搅拌15min，混合均匀，升温至165℃-175℃，搅拌30min，制得混合料Ⅲ，备用；根据B组分比例将粗集料和细集料混合后预热至 180℃-215℃，得到混合料Ⅳ；将混合料Ⅲ和混合料Ⅳ混合后搅拌10min，得到B组分沥青路面混合料，备用；

步骤四：首先将组分A沥青路面混合料铺设于路基之上，压实；然后将组分B沥青路面混合料铺设于组分A沥青路面之上，压实；最后将组分A沥青路面混合料铺设于组分B沥青路面之上，压实；即得复合沥青路面。

实验及数据分析

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)，对比实施例1和实施例2沥青路面混合料制备车辙板试件。

室温为 23.2℃的条件下，利用涡流对各车辙板试件均加热 60s，分别测量各车辙板试件的表面温度升高值，每个车辙板试件均测试4次取平均升高值，试验结果如表1所述。

表1各车辙板试件的加热测试结果

温度          材料实例1实例2初始温度（℃）23.223.2平均末温（℃）50.647.8升高值（℃）27.424.6

在上述室温下，停止涡流工作对比实例1和实例2在由温度40℃降低到室温23.2℃所用的时间，实验结果如表2所述。

表2各车辙板试件的冷却测试结果

时间              材料实例1实例2冷却至室温所用时间（min）4533

在相同测试条件下，对比实例1和实例2，从表1中可以看出，夹芯结构的沥青复合路面比相同物料的传统沥青路面的表面温度平均升温值大；同时从表2中可以发现夹芯结构的沥青复合路面比相同物料的传统沥青路面有更好的储热能力。

因此，采用本发明的夹芯结构沥青复合路面，在冬季路面覆盖有积雪时，利用涡流装置除雪，路面的温度升高会快，提高除雪效率，同时由于其较好的储热能力，能够更加节省能源。

以上所述，仅是本发明的较好实施例，本发明的实施不限于此。凡是在上实施例的基础上所作的任何简单修改、变更以及等效变化如交替层叠结构，组分呈梯度分布结构等，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。