本发明具体涉及一种温拌沥青排水路面混合料、排水路面及制备方法和应用。
背景技术：
排水沥青路面是采用排水沥青混合料作为表面层，其下设置防水层，深入到排水性沥青面层内的水在防水层上横向流入边缘排水设施，而不再向下渗透到下承层的路面。排水沥青路面不仅其骨架具有较高的结构稳定性，还具有较深的构造深度和微观纹理能提高路面抗滑性能，而且极大的空隙率能迅速排出降雨期间的路表积水和结构内部积水，因而具有减少行车水雾、水溅现象以及在汽车荷载下的动水冲刷作用，有利于行车安全，提高耐久性能，降低噪音，在环保日益受到重视的今天尤其显示出其突出的功能。
排水沥青混合料必须采用高粘度改性沥青，主要由于排水沥青混合料的空隙率不小于18％，集料间结合点少，使用普通的SBS改性沥青，路面强度明显不够，在交通荷载下，路面容易被压密变形，空隙率降低而影响排水性能，并影响平整度。而且，普通SBS改性沥青粘度较低，集料颗粒表面的沥青膜较薄，集料颗粒容易脱落，造成路面松散，并且不耐老化，抗水损害性差。
随着高粘度改性沥青的使用，也相继带来了一些问题。如高粘度改性沥青的高粘温度增加了，为了保证混合质量，需要提高施工温度，进而导致能耗和碳排量的增加，对环境造成破坏。如何在保证高粘度改性沥青混合料满足排水路面的情况下，有效的降低粘度，同时降低施工温度，减少能耗，降低对环境的污染，是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明所解决的技术问题在于克服现有技术采用软化点和60℃动力粘度更高的高粘度改性沥青制备排水沥青混合料时，由于粘度较高，导致拌合温度较高的缺陷，提供了一种温拌沥青排水路面混合料、排水路面及制备方法和应用。本发明的制备方法简单易操作；采用软化点和60℃动力粘度更高的高粘度改性沥青作为原料，制得的温拌沥青排水路面混合料在满足《公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)》中对排水路面的要求的前提下，极大的降低了混合料的拌合温度，进而降低了混合料在拌合过程中的能耗，增加了经济效益，降低了在拌合和运输过程中所排放的有毒气体，减少了环境污染。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明的目的之一在于，提供了一种温拌沥青排水路面混合料，其原料包括下述组分：高粘度改性沥青、EWMA-1型温拌添加剂、集料和矿粉；
其中，所述高粘度改性沥青占除温拌剂外的其它原料之和的质量百分比为4.2-5.4％，所述集料占除温拌剂外的其它原料之和的质量百分比为89.6-92.8％，所述矿粉占除温拌剂外的其它原料之和的质量百分比为3-5％，所述EWMA-1型温拌添加剂占所述高粘度改性沥青的质量百分比为0.3-0.9％；
所述的高粘度改性沥青在60℃动力粘度大于10万Pa·s，软化点大于90℃。
本发明中，所述高粘度改性沥青符合公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTGE20-2011)对高粘沥青的要求。所述高粘度改性沥青较佳地购于上海城建日沥特种沥青有限公司的高粘度改性沥青，其在60℃动力粘度为108000Pa·s，软化点为94.5℃。
本领域中，应用于排水路面的高粘度改性沥青只要是符合在60℃动力粘度要求大于2万Pa·s，软化点大于80℃即可。而本发明采用的高粘度改性沥青在60℃动力粘度大于10万Pa·s，软化点大于90℃，由其制备得到的排水路面性能更加优异。
本发明中，所述高粘度改性沥青的用量根据析漏试验和肯塔堡飞散试验确定，所述高粘度改性沥青占除温拌剂外的其它原料之和的质量百分比较佳地为4.5-5.1％，更佳地为4.7％。
本发明中，所述矿粉为本领域常规矿粉，一般为石灰岩矿粉。
本发明中，所述EWMA-1型温拌添加剂为上海龙孚材料技术有限公司市售产品。
本发明中，所述EWMA-1型温拌添加剂占所述高粘度改性沥青的质量百分比较佳地为0.3-0.6％，更佳地为0.5％。
本发明中，所述集料的配合比符合开级配抗滑磨耗层(OGFC)路面级配标准。所述集料占除温拌剂外的其它原料之和的质量百分比较佳地为91.5-92.8％，更佳地为92.3％。
本发明中，所述集料为本领域内常规，较佳地为碎石。所述碎石为本领域常规的碎石，较佳地为粒径0-3mm的碎石、粒径3-5mm的碎石、粒径5-10mm的碎石和粒径10-15mm的碎石中的一种或多种，更佳地为粒径0-3mm的碎石、粒径3-5mm的碎石、粒径5-10mm的碎石和粒径10-15mm的碎石的混合物，最佳地为粒径0-3mm的碎石：粒径3-5mm的碎石：粒径5-10mm的碎石：粒径10-15mm的碎石以质量比为(8-10)：(0-2)：(48-56):(32-35)组成的混合物。
本发明的目的之二在于，提供了一种所述温拌沥青排水路面混合料的制备方法，其包括下述步骤：在140-150℃时，将所述高粘度改性沥青与所述EWMA-1型温拌添加剂的混合物，与所述温拌沥青排水路面混合料的其它原料均匀混合，即可。
较佳的，所述的制备方法包括如下步骤：(1)在170-180℃，将所述高粘度改性沥青与所述EWMA-1型温拌添加剂混合均匀，得混合物；(2)在140-150℃时，将所述集料搅拌50-60秒，再加入步骤(1)所得混合物搅拌50-60秒，最后加入所述矿粉搅拌50-60秒，即得。
步骤(2)中，所述集料搅拌、所述混合物搅拌和所述矿粉搅拌的操作 均为本领域常规，较佳地在沥青混合料拌和机内进行。
本发明的目的之三在于，提供了一种所述温拌沥青排水路面混合料在排水路面铺设中的应用。
本发明的目的之四在于，提供了一种排水路面的制备方法，其包括下述步骤：将所述的温拌沥青排水路面混合料摊铺、碾压，即可。
本发明中，所述摊铺的操作为本领域常规，较佳地使用摊铺机全断面摊铺，更佳地使用一台或两台摊铺机前后错开10-20米成梯队方式同时摊铺。所述摊铺机较佳地为履带式摊铺机。
本发明中，所述摊铺的厚度较佳地为4-8cm。
按照本领域常规，摊铺时采用梯队作业的纵缝应采用热接缝，将已铺部分留下100-200mm宽暂不碾压，作为后续部分的基准面，然后做跨缝碾压以消除缝迹。
按照本领域常规，当半幅施工或因特殊原因而产生纵向接缝时，不宜在冷却后用切割机作纵向切缝；宜加设挡板或加设切刀切齐，也可在混合料尚未完全冷却前用镐刨除边缘留下的毛茬。
本发明中，所述碾压的设备为本领域常规，较佳地使用钢筒式压路机、胶轮压路机和振动压路机中的一种或多种。所述振动压路机较佳地为双钢轮振动压路机。所述的钢筒式压路机一般为小于12吨的压路机。所述振动压路机一般使用两台。
本发明中，所述碾压的操作为本领域常规，较佳地按下述步骤进行：先初压，再复压，最后终压；其中，所述初压为采用双钢轮振动压路机振动压实，所述复压为采用胶轮压路机压实，所述终压为静压。
其中，所述初压较佳地为采用双钢轮振动压路机振动压实2遍。所述初压的压实速度较佳地为2-3km/h。所述双钢轮振动压路机为本领域常规，较佳地为11-18吨双钢轮振动压路机。根据本领域常识，若第一遍前进振动碾压时发生严重推移，则初压采用静压，复压和终压均采用振压。
其中，所述复压较佳地为采用胶轮压路机复压2-4遍。所述复压的压实 速度较佳地为2-4km/h。所述胶轮压路机为本领域常规，较佳地为25-35吨胶轮压路机。
其中，所述终压的压实速度较佳地为3-5km/h。
其中，在不产生严重推移和裂缝的前提下，初压、复压、终压都应紧跟摊铺机，在尽可能高的温度下进行。同时不得在过低温度状况下反复碾压，使石料棱角磨损、压碎，破坏集料嵌挤。
本发明的目的之五在于，提供了一种由上述制备方法制得的排水路面。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的制备方法简单易操作。
本发明采用软化点和60℃动力粘度更高的高粘度改性沥青作为原料，制得的温拌沥青排水路面混合料在满足《公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)》中对排水路面的要求的前提下，极大的降低了混合料的拌合温度，进而降低了混合料在拌合过程中的能耗，增加了经济效益，降低了在拌合和运输过程中所排放的有毒气体，减少了环境污染。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中的高粘度改性沥青购于上海城建日沥特种沥青有限公司；EWMA-1型温拌添加剂购于上海龙孚材料技术有限公司。
实施例1-6
实施例1-6的原料组分均如表1所述。
表1
其中，高粘度改性沥青的用量、集料、矿粉中的百分比均为相对于除温拌剂外的其它原料之和的质量百分比；EWMA-1型温拌添加剂的百分比为相对于高粘度改性沥青的质量百分比。
上述集料均由碎石组成，实施例1-6的碎石为粒径为0-3mm、5-10mm、和10-15mm的混合物。实施例1-3、6中粒径为0-3mm的碎石、粒径为5-10mm的碎石、粒径为10-15mm的碎石和矿粉的质量比为9：56：32：3。实施例4中粒径为0-3mm的碎石、粒径为5-10mm的碎石、粒径为10-15mm的碎石和矿粉的质量比为8：51：38：3。实施例5中粒径为0-3mm的碎石、粒径为5-10mm的碎石、粒径为10-15mm的碎石和矿粉的质量比为12：48：35：5。
实施例1-6的温拌沥青排水路面混合料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将高粘度改性沥青加热到170℃，掺入温拌剂，混合均匀；
(2)在拌和机内，升温至140-150℃，投入热集料搅拌，搅拌60s，再加入掺入温拌剂的高粘度改性沥青，搅拌60s，最后加入矿粉搅拌60s，即得。
实施例1-6的排水路面的制备方法，其包括下述步骤：
(1)将温拌沥青排水路面混合料使用一台或两台履带式摊铺机前后错开10-20米成梯队方式同时摊铺，摊铺的厚度为4-8cm；
按照本领域常规，摊铺时采用梯队作业的纵缝应采用热接缝，将已铺部分留下100-200mm宽暂不碾压，作为后续部分的基准面，然后做跨缝碾压以消除缝迹；
按照本领域常规，当半幅施工或因特殊原因而产生纵向接缝时，不宜在 冷却后用切割机作纵向切缝；宜加设挡板或加设切刀切齐，也可在混合料尚未完全冷却前用镐刨除边缘留下的毛茬；
(2)辗压：先初压，再复压，最后终压；
其中，初压为采用11-18吨双钢轮振动压路机振动压实2遍，压实速度为2-3km/h；根据本领域常识，若第一遍前进振动碾压时发生严重推移，则初压采用静压，复压和终压均采用振压。
其中，复压为采用25-35吨胶轮压路机复压2-4遍，压实速度为2-4km/h；
其中，终压为静压，压实速度为3-5km/h；
其中，在不产生严重推移和裂缝的前提下，初压、复压、终压都应紧跟摊铺机，在尽可能高的温度下进行。同时不得在过低温度状况下反复碾压，使石料棱角磨损、压碎，破坏集料嵌挤。
对比例1
对比例1的原料组分均如表1所述，集料用量如实施例1-3、6。
除拌合温度为180℃外，对比例1的温拌沥青排水路面混合料和排水路面的制备方法均与实施例1-6相同。
对比例2
对比例2中采用的一般市售温拌剂B，温拌剂B不是EWMA-1型温拌剂。
对比例2中温拌剂、高粘度改性沥青的添加量与实施例2相同。
对比例3
对比例3中采用的一般市售温拌剂C，温拌剂C不是EWMA-1型温拌剂。
对比例3中温拌剂、高粘度改性沥青的添加量与实施例2相同。
效果实施例
对实施例1-6、对比例1-3按照本领域常规方法制成试件(马歇尔试件、车辙板)，测定改性沥青常规性能。下述性能的测试标准详见《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0702-2011,T0703-2011。
实验结果如表2和表3所示。表2为实施例1～6、对比例1-3温拌剂改性后的高粘度改性沥青与未加入温拌剂的高粘度改性沥青的测试结果，其中，沥青胶浆指对应的试验材料与矿粉的混合物料，粉胶比为1.2。表3为实施例1～6、对比例1制备的温拌沥青排水路面混合料的测试指标。
表2
表3
由表2可知，对比例1中温拌剂掺量为1.2％时，其在175℃粘度并没有下降，反而大于不掺加温拌剂的高粘度改性沥青，虽然对比例1制得的温拌沥青排水路面混合料可以实现排水路面的效果(见表3)，但是其加入的温拌剂用量却无法降低混合料的拌合效果。综合沥青性能的4个指标和沥青胶浆数据可知，对比例3的温拌剂所起的效果差于对比例2和效果实施例2。虽然对比例2和实施例2中的温拌剂所起的效果相当，但出于成本因素，实施例2中EMNA-1型的温拌剂最佳。
由表3可知，本发明实施例1-6制得的温拌沥青排水路面混合料可达到《公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)》中对排水路面的要求标准，在满足上述要求的前提下，本发明的施工温度均降低30～40℃。