一种利用再生骨料的自愈合复合式路面结构的制作方法

1.本实用新型属于道路工程领域，尤其涉及一种利用再生骨料的自愈合复合式路面结构。


背景技术：

2.21世纪以来，我国建筑业的快速发展以及基础设施的不断完善驱动着经济增长的同时也带来了越来越多的建筑垃圾。据统计，2017年我国共计产生建筑垃圾15.93亿吨，2018 年约为17.04亿吨，而碎砖、混凝土、砂浆、桩头、包装材料等主要成分，约占到建筑施工垃圾总量的80％。“十三五”规划依然将推进新型城镇化建设作为发展的重点之一，城镇化的改造过程依然是未来我国城乡发展的方向。与此同时可以预见城镇住房建设产生的建筑废弃物也会呈现增长的趋势，如何处理越来越多的建筑废弃物是一个很重要的问题。
3.另一方面，道路工程对砂石资源的需求量大，水泥混凝土的生产对骨料的需求比例达到75％。而且我国正处于发展的高速时期，非常重视在交通运输基础设施的建设投入。“十三五”规划交通运输公路建设投资7.8万亿，增加里程约42万公里，新建改建高速公通车里程预期达到15万公里。如果道路建设所用的砂石资源都通过开采而来，必定会加快自然资源的消耗，影响可持续发展。
4.复合式路面是指面层由两种不同材料类型和力学性质的结构层复合而成的路面。水泥混凝土与沥青混凝土组成复合式路面具有非常大的优势。其中水泥混凝土板作为刚性层提高了路面的承载能力，满足重载、超载、大交通量等荷载条件的要求；沥青混凝土面层改善和提高混凝土路面表面的使用品质，满足汽车高速行驶性能要求，并且维修养护方便。水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面能充分满足重载交通条件下路面结构的耐久性、舒适性、美观性要求，是我国目前环境和条件下长寿命路面主要结构形式之一。
5.水泥混凝土与沥青混凝土由于材料特性不同，模量相差较大，变形协调性差，在高温及车辆荷载作用下，沥青材料的劲度模量降低，粘聚力减小，抗剪强度也随之减小，沥青层尤其是层间结合面容易出现因抗剪能力不足而引起滑移、开裂和变形等病害。受温缩、干缩、荷载作用等因素影响水泥混凝土表面会出现很多微裂缝，且通常为贯穿裂缝，当裂缝宽度逐渐增大时会向上反射，导致对应位置的沥青面层出现裂缝，雨水进入后会进一步加速路面结构的破坏。因此，为了保证路面的长期使用性能，需要对水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面层间进行抗剪、防裂处理。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种利用再生骨料的自愈合复合式路面结构，达到以下效果：将废弃建筑物加工为再生骨料，掺加于水泥混凝土中，消纳建筑废弃物，为垃圾围城难题提供绿色解决方案；对水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面层间结合状态、抗裂防水进行改良，充分延长路面使用寿命。
7.本实用新型为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
8.一种利用再生骨料的自愈合复合式路面结构，包括表面经过露石构造处理的再生水泥混凝土层、洒布于水泥混凝土层表面的高粘弹沥青膜和摊铺于沥青膜上的自愈合沥青混凝土层，所述再生水泥混凝土层中包含再生骨料。
9.再生水泥混凝土层中包含有再生骨料，可以消耗建筑废弃物，再生水泥混凝土层经过露石构造处理，并且在再生水泥混凝土层和自愈合沥青混凝土层之间设有高粘弹沥青膜，可以很好地将再生水泥混凝土层和自愈合沥青混凝土层黏结成一个整体，使得再生水泥混凝土层和自愈合沥青混凝土层层间连续，因为露石而形成的层间嵌挤结构极大提高了层间抗剪切能力，有效防止剪切推移变形。高粘弹沥青膜的设置还可以吸收再生水泥混凝土层向上扩散的集中应力，有效防止裂缝扩展及向上反射。
10.上述方案中，所述再生水泥混凝土层中再生骨料的含量按重量比为10～40％。对再生骨料比例的控制可保证再生水泥混凝土的力学性能满足设计要求。
11.上述方案中，所述再生水泥混凝土层经过露石构造处理，露骨率40％～70％，构造深度为2.0～3.0mm。控制露骨率和构造深度目的在于形成较佳的层间嵌挤结构。
12.上述方案中，所述高粘弹沥青膜是以热沥青的形式洒布在所述的再生水泥混凝土层表面而制成，所述高粘弹沥青膜的厚度为1.3～1.8mm。将沥青膜厚度要求为1.3～1.8mm在于保证沥青膜在起到层间黏结作用的同时，不影响嵌挤结构的形成。
13.上述方案中，所述热沥青为橡胶改性沥青，洒布量在1.4～1.8kg/m2。
14.上述方案中，所述自愈合沥青混凝土层中的沥青混合料类型为sma
‑
10。
15.上述方案中，所述自愈合沥青混凝土层中包含有铁基颗粒。自愈合沥青混泥土层中包含铁基颗粒，通过感应加热铁基颗粒，可以使沥青混合料中部分沥青转变为流动状态，从而可以填补微裂缝，实现自愈合。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.(1)水泥混凝土层采用再生水泥混凝土，为建筑废弃物中再生骨料的高层次资源化回收利用提供了一途径，具有明显的环境、社会、经济效益，应用前景广阔；
18.(2)再生水泥混凝土层表面通过露石工艺，去除了表层强度薄弱的浮浆，露出了丰富的表面构造，与洒布的热沥青接触面积更大，并通过沥青膜与其上的沥青混凝土层形成很好的嵌挤、黏结效果；
19.(3)利用露石工艺与高粘弹沥青，很好地将两种模量相差较大的材料黏结成一个整体，使两种材料层间连续，层间的嵌挤结构极大提高了层间抗剪切能力，有效防止自愈合沥青混凝土层的剪切推移变形；
20.(4)洒布的高粘弹沥青同时具有极佳变形自愈能力，能吸收混凝土板表面裂缝向上扩散的集中应力，有效防止裂缝扩展及向上反射；
21.(5)沥青混凝土层自愈合技术，可修复沥青层出现的早期微裂缝，有效防止裂缝发展，大幅延长了路面寿命。
附图说明
22.图1是本实用新型自愈合复合式路面结构的说明图；
23.图中：1为再生水泥混凝土层，2为高粘弹沥青膜，3为自愈合沥青混凝土层。
具体实施方式
24.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
25.如图1所示，为本实用新型一较佳实施例的利用再生骨料的自愈合复合式路面结构，包括表面经过露石构造处理的再生水泥混凝土层1、洒布于水泥混凝土层表面的高粘弹沥青膜 2和摊铺于沥青膜上的自愈合沥青混凝土层3，所述再生水泥混凝土层1中包含再生骨料。
26.在再生水泥混凝土层1摊铺后进行露石构造处理，形成凸凹不平的接触面，接触面保证露骨率40％～70％，构造深度控制在2.0～3.0mm。所述露石构造处理有两种方法，一种为在混凝土摊铺之后初凝之前，撒布粒径为2.36～4.75mm的单一级配碎石，再进行二次振捣压实，覆盖率控制在50～65％；另一种为洒布露石剂，延缓表层混凝土凝结，并在洗刷窗口期冲刷再生水泥混凝土层表面，冲洗出露石构造。露石剂喷洒量为250
±
15g/m2，优选蔗糖与黄原胶作为露石剂的缓凝组分与增稠组分，其每100g水的添加量分别是0.25g和0.4g。
27.待养护施工完成后，将热沥青洒布在再生水泥混凝土层1表面，在表面形成厚度为1.3～ 1.8mm的高粘弹沥青膜2，热沥青优选橡胶改性沥青，洒布量在1.4～1.8kg/m2。紧接着经采用9～16吨胶轮压路机将自愈合沥青混凝土层3碾压1～2遍成型。通过以上步骤即可制得本实施例提供的利用再生骨料的自愈合复合式路面结构。橡胶改性沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒，再按一定的粗细级配比例进行组合，同时添加多种高聚合物改性剂，并在充分拌合的高温条件下(180℃以上)，与基质沥青充分溶胀反应后形成的改性沥青胶结材料。橡胶沥青在高温下具有较大的弹性和弹性恢复能力，可以改善路面抗变形能力和抗疲劳开裂的性能；具有较好的高低温性能，降低了沥青对温度的敏感性；同时，橡胶沥青具有粘度高的特点。
28.优选地，自愈合沥青混凝土层3中的沥青混合料类型为sma
‑
10。sma是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛碲脂填充问断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料，经过碾压成型后具有抗车辙、抗裂、抗滑、不透水、耐久性强等技术优点。sma
‑
10 是指集料最大粒径为10mm的sma沥青混合料。
29.所述自愈合沥青混凝土层中所用沥青掺入了1～3％的铁基颗粒，在路面通车后，可驾驶装载有电磁感应加热设备的养护车，通过感应加热铁基颗粒，使沥青混合料中的部分沥青转变为流动状态，填补修复微裂缝。
30.本实施例提供的复合式路面结构可以实现以下有益效果：(1)水泥混凝土层采用再生水泥混凝土，为建筑废弃物中再生骨料的高层次资源化回收利用提供了一途径，具有明显的环境、社会、经济效益，应用前景广阔；(2)再生水泥混凝土层表面通过露石工艺，去除了表层强度薄弱的浮浆，露出了丰富的表面构造，与洒布的热沥青接触面积更大，并通过沥青膜与其上的自愈合沥青混凝土层形成很好的嵌挤、黏结效果；(3)利用露石工艺与高粘弹沥青，很好地将两种模量相差较大的材料黏结成一个整体，使两种材料层间连续，层间的嵌挤结构极大提高了层间抗剪切能力，有效防止沥青表面层的剪切推移变形；(4)洒布的高粘弹沥青同时具有极佳变形自愈能力，能吸收混凝土板表面裂缝向上扩散的集中应力，有效防止裂缝扩展及向上反射；(5)沥青混凝土层自愈合技术，可修复沥青层出现的早期微裂缝，有效防止裂缝发展，大幅延长了路面寿命。
31.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。