本发明涉及一种建筑材料，具体涉及一种超薄罩面层沥青混合料。
背景技术：
随着我国公路建设的迅速发展,道路养护里程的不断增加，致使养护资金相对短缺，养护水平较低。要改变目前被动养护的局面，最有效的方法是实施预防性养护。薄层罩面作为一种预防性养护措施，经过国外实践证明是一种值得推广的技术，并且具有一定得可靠性。
在外国工程实践证明，超薄沥青混凝土罩面层作为一种预防性养护措施，与微表处相比可以延长高速公路路面使用寿命至少在5年以上，与传统薄层罩面相比，超薄层罩面压实厚度可以低至10～20mm，从而降低道路养护造价。高性能的超薄沥青混凝土罩面层使用寿命可长达6～8年。与此同时，超薄沥青混凝土罩面层表面粗糙可增加车轮的抗滑性，可以降低噪音、渗水性，可以大大减少雨天常见的水雾，提高能见度。尽管罩面层仅有10～20mm厚，但却能与原有路面紧密结合、推移病害，这对节能降耗有较大的实用价值。因此，推广应用超薄罩面在预防性养护中的应用具有良好的经济效益和环境效益,值得推广应用。
超薄沥青混凝土罩面层硬具备较好的构造深度和抗滑性能。从混合料设计理论上来讲，沥青混合料应采用碎石含量较高的矿料级配组成，来满足路面抗滑性能的需要。由于超薄沥青混凝土罩面层厚度仅有10～20mm，集料的公称粒径大多数小于9.5mm。对于公称粒径很小的沥青混合料作为表面层要满足道路抗滑性能，同时还需满足低温抗裂性、高温稳定性和水稳定性等各项路用性能，其集料级配组成和沥青混凝土配合比都是关键问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种超薄罩面层沥青混合料。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种超薄罩面层沥青混合料，包含以下重量百分含量的制备原料：石料88.5％～91％、矿粉4.5％～5.0％、沥青5～6％和纤维0.3～0.5％；所述石料包含粒径为0～3mm的石料和粒径为3～5mm的石料；所述粒径为0～3mm的石料在石料中的重量百分含量为23～27％，所述粒径为3～5mm的石料在石料中的重量百分含量为73～77％。
上述沥青混合料的马歇尔击实试件空隙率vv为4～8％，稳定度＞6kn，流值为20～50×10-1mm，车辙试验动稳定度＞3500次/mm，低温小梁弯曲试验中弯曲破坏应变≥2000με，浸水马歇尔残留稳定度＞85％，冻融劈裂强度比＞80％构造深度＞0.55mm，摆式仪测定摩擦系数试验中摆值(bpn)≥45。
本发明所述超薄罩面层沥青混合料所用石料按粒径分为0～3mm和3～5mm两档，为了保证压实厚度，此处不可选用粒径更大的石料。其中0～3mm和3～5mm两档石料按上述配比可以保证所形成的沥青混合料具有骨架密实结构，大大提高混合料的抗车辙能力和抗滑效果，为行车安全舒适提供保障，能实现路面5年之内无大修的目标。
作为本发明所述超薄罩面层沥青混合料的优选实施方式，所述石料为辉绿岩、花岗岩和石灰岩中的至少一种。
作为本发明所述超薄罩面层沥青混合料的优选实施方式，所述沥青为高粘改性沥青。
本发明所述沥青为高粘改性沥青，本发明选用高粘改性沥青而不选用普通沥青的原因是，高粘沥青能提高沥青混合料的水稳定性能，使得沥青混合料在恶劣的环境条件下能更好的使用。
作为本发明所述超薄罩面层沥青混合料的优选实施方式，所述矿粉为石灰岩矿粉。
石灰岩矿粉与高粘沥青组成的沥青胶浆是使石料形成整体并提供高强粘聚力的关键。
作为本发明所述超薄罩面层沥青混合料的优选实施方式，所述纤维为聚酯纤维。
作为本发明所述超薄罩面层沥青混合料的优选实施方式，所述石料包含粒径为0～3mm的石料和粒径为3～5mm的石料；所述粒径为0～3mm的石料在石料中的重量百分含量为23～27％，所述粒径为3～5mm的石料在石料中的重量百分含量为73～77％；所述石料为辉绿岩、花岗岩和石灰岩中的至少一种；所述沥青为高粘改性沥青；所述矿粉为石灰岩矿粉；所述纤维为聚酯纤维。
本发明所述超薄罩面层沥青混合料制备而成具有优良的高温稳定性、耐疲劳性能、低温抗裂性能和水稳定性等路用性能。
作为本发明所述超薄罩面层沥青混合料的优选实施方式，所述超薄罩面层沥青混合料的油石比为5～6％。
油石比为所用沥青的质量与石料和矿粉的质量之和的比值，混合料的好坏与油石比有较大关系。采用上述油石比的超薄罩面层沥青混合料的性能能满足本发明的性能标准，且具有良好的高温性能、低温抗裂性能、水稳定性能、抗滑性能等路用性能，对有效防止路面早期破坏具有积极的作用。
本发明的另一目的在于提供一种所述超薄罩面层沥青混合料的制备方法，包含以下步骤：
(1)、将石料、矿粉和沥青分别在180～190℃条件下加热3～4h；
(2)、将石料与沥青混合均匀，再加入矿粉和纤维混合均匀，即得所述超薄罩面层沥青混合料。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种超薄罩面层沥青混合料。本发明所述超薄罩面层沥青混合料的类型属于骨架密实型，具有更好的骨架结构，使得合理配合比的超薄罩面层沥青混合料抗变形抗车辙能力更强，同时具有良好的构造深度，满足路面验收抗滑要求；有良好的高温、低温、水稳性能，对有效防止路面早期破坏具有积极的作用。采用最大公称粒径更小(4.75mm)的混合料类型，使超薄沥青混合料加铺层厚度可以薄至10～20mm，在满足道路养护要求的同时能使薄层罩面的造价相对于传统薄层罩面更低、施工更加方便快捷，缩短了摊铺压实时间，能更早的开放交通。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述超薄罩面层沥青混合料的一种实施例，本实施例所述超薄罩面层沥青混合料包含以下重量百分含量的组分：石料89.4％、矿粉4.7％、沥青5.5％和纤维0.4％；
所述石料为辉绿岩；所述石料包含粒径为0～3mm的石料和粒径为3～5mm的石料；所述粒径为0～3mm的石料在石料中的重量百分含量为26％，所述粒径为3～5mm的石料在石料中的重量百分含量为74％。
所述沥青为壳牌pg-76级改性高粘沥青；矿粉为石灰岩矿粉；纤维为聚酯纤维。
合成级配是指石料和矿粉加在一起所通过对应尺寸筛孔的通过率，合成级配是较质量百分含量的一种更专业的表示方法。本实施例所述超薄罩面层沥青混合料的合成级配见表1。
表1合成级配组成表
将高粘沥青、石料和矿粉按配比分开放置于设置温度为180℃的烘箱中3～4h，待高粘沥青烘化成液态、石料矿粉完全烘到设定温度后打开温控搅拌机，设置温度为180℃，倒入烘好的石料与沥青搅拌90s，再倒入矿粉和纤维充分搅拌至完全融合，得沥青混合料。
将本实施例所述超薄罩面层沥青混合料进行以下试验。
(1)马歇尔击实试验
根据所述级配，按jtge20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》成形马歇尔试件，成形后一天脱模，测定毛体积密度，空隙率，稳定度，流值如表2所示，各项指标均符合技术要求。
表2马歇尔击实试验结果
(2)车辙试验
车辙试验是用以评价沥青混合料高温性能最有效可行的办法。采用《沥青及沥青混合料试验规程》t0703-2011的方法成形车辙板，测定其动稳定度，测试结果表3，结果高于技术要求。
表3车辙试验测试结果
(3)小梁弯曲试验
按照《沥青及沥青混合料试验规程》t0709-2011的要求进行了6组-10℃低温小梁弯曲试验，结果平均值见表4，显然本实施例所述沥青混合料的破坏应变高于技术要求。
表4小梁弯曲试验测试结果
(4)水稳性能试验
沥青路面的水损害是公路病害的一大组成部分，采用《沥青及沥青混合料试验规程》t0709-2011的方法击实成形马歇尔圆柱体试件，通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验测定其残留稳定度值，用以评价沥青混合料的水稳性能。试验结果如表5和表6所示，其结果满足技术要求。
表5浸水马歇尔试验结果
表6冻融劈裂试验结果
(5)抗滑性能
沥青路面的抗滑作为验收标准必不可少的一个指标，它有利于行车的安全，采用《沥青及沥青混合料试验规程》t0731-2000铺沙法测定其构造深度、采用《公路路基路面现场测试规程》t0964-2008摆式仪测定其摆值的方法来表征抗滑性能。试验结果如表7和表8所示，其结果满足技术要求。
表7构造深度试验结果
表8摆式仪测定摩擦系数试验结果
实施例2
本发明所述超薄罩面层沥青混合料的一种实施例，本实施例所述超薄罩面层沥青混合料包含以下重量百分含量的组分：石料90.02％、矿粉4.5％、沥青5.1％和纤维0.38％；
所述石料为花岗岩；所述石料包含粒径为0～3mm的石料和粒径为3～5mm的石料；所述粒径为0～3mm的石料在石料中的重量百分含量为24％，所述粒径为3～5mm的石料在石料中的重量百分含量为76％。
所述沥青为壳牌hv改性高粘沥青；矿粉为石灰岩矿粉；纤维为聚酯纤维。
本实施例所述超薄罩面层沥青混合料的合成级配见表9。
表9合成级配组成表
上述材料按比例配置好之后，将高粘沥青、石料、矿粉分开放置于设置温度为180℃的烘箱中3～4h。待高粘沥青烘化成液态、石料矿粉完全烘到设定温度后打开温控搅拌机，设置温度为180℃。倒入烘好的石料与沥青搅拌90s，再倒入矿粉和纤维充分搅拌至完全融合，得沥青混合料。
将本实施例所述超薄罩面层沥青混合料进行以下试验。
(1)马歇尔击实试验
根据所述级配，按jtge20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》成形马歇尔试件，成形后一天脱模，测定毛体积密度，空隙率，稳定度，流值如表10所示，各项指标均符合技术要求。
表10马歇尔击实试验结果
(2)车辙试验
车辙试验是用以评价沥青混合料高温性能最有效可行的办法。采用《沥青及沥青混合料试验规程》t0703-2011的方法成形车辙板，测定其动稳定度，测试结果见表11，结果高于技术要求。
表11车辙试验结果
(3)小梁弯曲试验
按照《沥青及沥青混合料试验规程》t0709-2011的要求进行了6组-10℃低温小梁弯曲试验，结果平均值见表12，显然本实施例所述沥青混合料的破坏应变高于技术要求。
表12小梁弯曲试验结果
(4)水稳性能试验
沥青路面的水损害是公路病害的一大组成部分，采用《沥青及沥青混合料试验规程》t0709-2011的方法击实成形马歇尔圆柱体试件，通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验测定其残留稳定度值，用以评价沥青混合料的水稳性能。试验结果如表13和表14所示。其结果满足技术要求。
表13浸水马歇尔试验
表14冻融劈裂试验
(5)抗滑性能
沥青路面的抗滑作为验收标准必不可少的一个指标，它有利于行车的安全，采用《沥青及沥青混合料试验规程》t0731-2000铺沙法测定其构造深度、采用《公路路基路面现场测试规程》t0964-2008摆式仪测定其摆值的方法来表征抗滑性能。试验结果如表15和表16所示，其结果满足技术要求。
表15构造深度试验
表16摆式仪测定摩擦系数试验
通过以上各路用性能的验证，可以得出，采用此级配和油石比为5～6％时的超薄罩面层沥青混合料的性能满足本发明的性能标准，且具有良好的高温性能、低温抗裂性能、水稳定性能、抗滑性能等路用性能，对有效防止路面早期破坏具有积极的作用。采用最大公称粒径更小(4.75mm)的混合料类型，使超薄沥青混合料加铺层厚度可以薄至10～20mm，在满足道路养护要求的同时能使薄层罩面的造价相对于传统薄层罩面更低、施工更加方便快捷，缩短了摊铺压实时间，能更早的开放交通。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。