用于沥青铺设应用的孔隙减少沥青膜组合物、方法和设备技术

一种用于沥青铺设应用的孔隙减少沥青膜组合物、方法和设备，所述孔隙减少沥青膜组合物包含：沥青结合料；弹性体聚合物；蜡改性剂；以及以下各项中的至少一种：i)气相二氧化硅或气相氧化铝；以及ii)皂化脂肪酸和树脂酸凝胶化合物。组合物在施加时是抗流动的，并且迁移进入纵向接缝区域中的热拌沥青混合料中以将气孔减少至7％或更低，并且降低透水性。组合物在施加之后迅速变为非粘性的。组合物结合至沥青、混凝土、砖、石料和金属。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及沥青铺设的表面的安装和保护性维护。更特别地，本专利技术涉及孔隙减少沥青膜组合物及用于在各种铺设表面施工接缝应用中，结合并减小纵向沥青路面施工接缝中的孔隙的方法，以及用于在纵向沥青路面施工接缝的垂直面之上或之下施加孔隙减少的沥青膜的装置/设备。
技术介绍
纵向沥青路面施工接缝的开裂是与沥青路面相关的常见的路面损坏。当建造沥青路面时，路面的宽度是由砂浆层(screed)或砂浆层的延长部限定的。该宽度可以在8英尺至最大约35英尺(在特殊情况下)中变化。大于最大砂浆层宽度的路面宽度需要形成纵向沥青路面施工接缝，其中，将热拌沥青混合料抵靠路面的先前铺放的部分的边缘进行铺设。在许多情况下，道路的改造可能不允许完全封闭交通。在这种典型的情形下，铺设宽度限于单车道(通常12英尺或3.6米宽)同时将车辆交通改向至相邻的路面。该限制迫使要抵靠第一路面放置的邻近车道在车道之间形成纵向的沥青路面施工接缝。存在与纵向沥青路面施工接缝相关的多种不足。例如，路面的第一道铺设的无边界的边缘不能压实至与第一道的中心压实的相同的程度。压实增加密度并减少气孔，这对于沥青路面的性能是关键的。在第一道完成之后，相邻的道将热铺设混合物抵靠现在冷却的第一铺设道放置，在两个铺设道或车道之间产生纵向沥青路面施工接缝。结果是，沿纵向沥青路面施工接缝的区域的气孔率较高，产生对空气和水的渗透性，使得接缝经受比其余的路面更快速的氧化和老化。沿纵向沥青路面施工接缝的区域可以为一英尺宽，其中，气孔率高于铺设的车道的中间区域。在冷冻/解冻发生的区域，水可以侵入可渗透的接缝以及相邻区域并冷冻。随着这些现象发生，接缝变得显著地弱于其余的路面，导致接缝因相邻路面的加热和冷却(膨胀和收缩)开裂的更大倾向。一旦开裂沿纵向沥青路面施工接缝形成，这使得更多的水和空气渗入路面的下层，导致对接缝和在下面的路面层的更多的损害。这会加速疲劳开裂从纵向裂纹向外辐射的发展，这经常使纵向裂纹加宽并加速对路面结构的总体损害。纵向沥青路面施工接缝开裂的引发是由沥青表面的收缩(由于从白天到夜晚和夏季至冬季的加热和冷却循环)引起的。该开裂发生在纵向沥青路面施工接缝，因为接缝的密度低于其余的路面导致形成较弱的连接。该接缝具有路面中最低的拉伸强度并且当路面随着其冷却而收缩时首先失效。纵向沥青路面施工接缝开裂的第二个因素是由于接缝区域中的混合物中的高气孔率的沥青的氧化硬化，这使得材料特别容易受到开裂和随后的散开的影响。与纵向沥青路面施工接缝开裂相邻的沥青混合物暴露于空气和水的侵入，这可以导致沥青和集料(aggregate)之间的粘附力不佳，这进一步导致更快速的解体(散开)。在早期阶段，通常通过密封修复开裂。在散开开始发展之后，由于必须移除并置换相邻开裂的材料，修复更广。这些维护活动是劳动密集的，并且产生对于维护人员的安全顾虑，因为它们通常是在路面处于交通条件下时进行的。这也导致对于驾驶的公众的交通延迟。纵向沥青路面施工接缝开裂和随后的散开使路面耐用性劣化，缩短路面寿命并增加寿命周期成本。因此减少或消除纵向沥青路面施工接缝开裂导致减少的寿命周期成本和增加的路面寿命。存在两种已经传统地用于延迟纵向沥青路面施工接缝开裂问题的主要途径。一种途径是使接缝比相邻材料更加坚固，使得路面不会在接缝处在热膨胀/收缩下失效。接缝压实技术试图以这种方式防止开裂。第二种防止开裂的途径是在路面建造过程中将非常弹性柔软的材料置于接缝中。当使用此方法时，随着路面收缩，接缝材料简单地流动以释放应力。已经开发了旨在压实路面的无边界的边缘或者从路面切除高气孔率边缘的机械装置。实际上，该途径没有解决产生与路面持续同样久的坚固接缝的问题。其他途径包括以条带形式在路面接缝设置弹性的柔软材料。将该条带抵靠冷却的路面的纵向沥青路面施工接缝放置。在使用之前，清洁接缝以使其不含污垢和未结合的材料。然后将接缝条带的边缘施加为与路面的表面齐平。接着移除非粘性防粘纸(release paper)并完成相邻路面部分的放置。一旦将热拌沥青混合料针对条带放置，条带融化，将接缝结合在一起。装有接缝条带和那些没有安装接缝条带的路面的比较显示，接缝条带提供了在颗粒之前持续更久的接缝。接缝紧邻区域处的气孔含量减少，并且因此接缝对水的渗透性较低。虽然接缝条带可以帮助解决相邻路面层之间的接合并减少紧邻接缝面的气孔，但不能解决远离接缝多达一英尺的较高的气孔率。接缝条带的另一不足是物理地准备/清洁区域和安装材料的较高的劳动力。在公路上进行的有关寿命周期的研究发现，美国北部的路面在放置热拌沥青混合料之后2至3年内发展出纵向沥青路面施工接缝开裂。目前的处理策略是用标准聚合的沥青或碎橡胶沥青填充接缝开裂。问题是这种局部处理并没有处理由水引起的损害，这在处理前进一步深入至路面。公路部门发现，当前的处理方案在裂缝填充重复之后仅持续3至4年。通常目前的路面平均持续13年。该相对较短的13年寿命通常是由于接近纵向沥青路面施工接缝的损害。本专利技术提供了克服了关于已知的接缝材料和安装技术的许多缺点的孔隙减少的沥青膜组合物和放置。
技术实现思路
根据随着其描述进行而变得显而易见的各种特性、特征和本专利技术的实施方式，本专利技术提供了可以置于现存路面表面上的带中的孔隙减少的沥青膜组合物，所述带限定了其中将建造新的(一个或多个)纵向接缝的区域中的第一基底。孔隙减少沥青膜的带足够宽以处于通常密度较低，气孔体积较高的新的路面升高区域之下。孔隙减少沥青膜的带有足够的厚度以使其移入新的沥青混合物升高覆盖物，并且减少气孔体积以及降低水渗透并损害新的沥青混合物覆盖物和下层结构的能力。孔隙减少沥青膜的带可以由建造设备或行驶的公众驶过，并且不会移位或带起(pick-up)在轮胎/车辙(tracks)上并从其目的位置上移除。孔隙减少沥青膜的带不会由其旨在放置的位置侧向流动。孔隙减少沥青膜将粘附至现存的路面表面，无论其是沥青混凝土、波特兰水泥混凝土(Portland cement concrete)、研磨的沥青混凝土或波特兰水泥混凝土、砖或碎石封层(chip seal)表面等。孔隙减少沥青膜组合物通常包含沥青结合料、弹性体聚合物、增稠剂和降低粘性的添加剂的混合物。根据一种实施方式，本专利技术提供了包含以下各项的孔隙减少沥青膜组合物：沥青结合料；弹性体聚合物；以及蜡改性剂，并且可以进一步包含以下各项中的至少一种：i)气相二氧化硅或气相氧化铝；以及ii)皂化脂肪酸和树脂酸凝胶化合物。本专利技术另外提供了包含以下各项的沥青路面孔隙减少沥青膜组合物：沥青结合料；弹性体聚合物；蜡改性剂；以及以下各项中的至少一种：i)气相二氧化硅或气相氧化铝；以及ii)皂化脂肪酸和树脂酸凝胶化合物。本专利技术还提供形成纵向沥青路面施工接缝的包括以下的方法：在其中预备建造纵向路面接缝的沥青混合物路面的升高部下方施加孔隙减少沥青膜带。孔隙减少沥青膜还可以在新建造的沥青混合物纵向路面接缝的垂直面上，在其建造完成时施加；所述孔隙减少沥青膜包含：沥青结合料；弹性体聚合物；以及蜡改性剂；并且在孔隙减少沥青膜组合物的带上提供热拌混合料。具体实施方式用于进行本专利技术的最优方式本专利技术涉及新的保护性维护产品和用于包括热拌沥青混合料的路面建造的方法，并且特别地涉及相邻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，包括限定现存的路面表面部分的第一基底，热拌混合料施加部分和设置在所述第一基底和所述热拌混合料施加之间的孔隙减少沥青膜组合物，所述孔隙减少沥青膜组合物包含：沥青结合料；弹性体聚合物；以及蜡改性剂。

【技术特征摘要】
2015.03.09 US 62/130,293;2016.03.02 US 62/302,3351.一种用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，包括限定现存的路面表面部分的第一基底，热拌混合料施加部分和设置在所述第一基底和所述热拌混合料施加之间的孔隙减少沥青膜组合物，所述孔隙减少沥青膜组合物包含：沥青结合料；弹性体聚合物；以及蜡改性剂。2.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述弹性体聚合物占所述组合物的2-5wt.％。3.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述蜡改性剂占所述组合物的2-4wt.％。4.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述孔隙减少沥青膜组合物进一步包含以下各项中的至少一种：ii)皂化脂肪酸和树脂酸凝胶化合物。5.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述孔隙减少沥青膜组合物进一步包含1-10wt.％的气相二氧化硅和/或气相氧化铝。6.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，皂化脂肪酸和树脂酸凝胶化合物占所述组合物的0-3wt.％。7.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述第一基底包括沥青、混凝土、砖、石料或金属中的至少一种。8.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述热拌混合料施加部分包括第一和第二相邻铺设道，并且所述孔隙减少沥青膜组合物在所述纵向沥青路面施工接缝的预期区域中设置在所述第一和第二相邻铺设道下方。9.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述孔隙减少沥青膜组合物在放置过程中是抗侧向流动的。10.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述孔隙减少沥青膜组合物迁移进入所述热拌混合料接缝部分以减少气孔和透水性。11.根据权利要求10所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，施工接缝区域中的气孔减少至7％或更低。12.根据权利要求1所述的用于路面建造的改善的纵向沥青路面施工接缝区域，其中，所述孔隙减少沥青膜组合物在施加之后约30分钟对通过建造交通车辆的带起是基本无粘性的。13.一种沥青路面孔隙减少沥青膜组合物，包含：沥青结合料；弹性体聚合物；蜡改性剂；以及以下各项中的至少一种：i)气相二氧化硅或气相氧化铝；以及ii)皂化脂肪酸和树脂酸凝胶化合物。14.根据权利要求13所述的沥青路面孔隙减少沥青膜组合物，其中，所述弹性体聚合物占所述组合物的2-5wt.％。15.根据权利要求13所述的沥青路面孔隙减少沥青膜组合物，其中，所述气相二氧化硅和/或气相氧化铝占所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·J·克里奇，赫伯特·L·维塞尔，蒂莫西·P·里斯，马文·凯勒·埃克斯林，
申请(专利权)人：海瑞研发部，
类型：发明
国别省市：美国;US