一种耐久型复合排水路面铺装结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种路面结构，尤其涉及一种环保耐久型复合排水路面铺装结构。


背景技术：

2.近年来，我国公路上的超载运输现象十分普遍和严重，尽管我国的汽车保有量与发达国家相比有较大的差距，公路上的交通量也远远小于发达国家。如美国州际公路上的交通量水平一般在10～20万辆/天，而我国一般在2～6万辆/天。但由于我国的轴载水平远远大于欧美国家，因此实际上我国公路上的单车道的累积轴载作用次数却远远大于欧美国家，如美国州级公路上15年的设计年限内的累积轴载作用次数一般为1500～2000万次，而我国据统计平均已达到了1亿次左右，有些路段可以达到近2亿次，这是摆在我们面前的客观现实。对于这样大的交通荷载什么类型的路面结构能够承受？目前，国外提出的耐久型路面对我国尤其迫切需要，正适合我国超重载严重的特殊情况。什么样的路面结构才叫耐久型路面呢？借鉴国外的说法：结构性寿命能在50年及以上的路面结构属于耐久型路面的范畴。耐久型路面在日本东京都称为长期使用路面，简称lsp。这种路面的目标在于补偿2倍于现行路面的使用性能，因功能破坏的维修周期在15年以上，结构性寿命在40～60年。
3.半刚性基层沥青路面早期损坏主要表现为车辙、拥包、推移、剥落、唧浆和坑塘。比较有代表性的有山西的太旧公路，通车数天之内出现毁灭性的路面损坏；河北石太公路，开通初期出现严重的唧浆现象，进而形成剥落、坑塘；辽宁的铁四公路，通车后不久出现大面积的水损害：江苏广靖、锡澄公路通车不到一年，沥青路面出现了车辙、拥包、坑洞、龟裂等破坏，等等。公路沥青路面早期损害给我们敲响了警钟，使我们不得不对沥青路面早期损坏引起重视，研究其破坏的原因及对策。近年来国内各省市开展了一系列延长半刚性基层沥青路面的使用寿命的课题，从结构、材料及施工控制等方面着手提出系列技术措施，完善半刚性基层沥青路面结构设计和施工，有效控制了半刚性基层沥青路面的早期病害问题。
4.半刚性基层沥青路面面临的更主要问题是路面耐久性差，使用寿命短，这是从更深层次所说的“早期病害”。目前我国半刚性沥青路面的使用寿命普遍达不到路面设计要求的设计年限(大部分是15年，少数是20年)，更不能与国际上更长的设计年限甚至“永久性路面”相比，一般为7～8年，或者10年左右就必须进行大修，而且这种大修经常是“开膛破肚”式的，不仅仅对沥青面层维修，还必须同时维修基层甚至底基层，这种大修不仅成本很高，而且对工程所在地的社会影响很大。在重载和超载车辆对路面的损伤超出预期的情况下，如何系统解决半刚性基层沥青路面的问题，是困扰国内道路工程界的技术难题。
5.另一方面，道路上面层作为行车磨耗层，其功能的优劣直接影响着汽车行驶舒适度和安全性。特别是在降雨时，路面会产生水雾，在轮胎与路表之间形成“水膜效应”，降低汽车轮胎与路面的摩擦系数，对行车安全造成极大威胁。因此，在路面上面层设计一种开级配排水降噪磨耗层铺装面层，解决雨天汽车轮胎的水滑难题，显得尤为必要。同时，为减少后期路面养护成本，采用超薄排水降噪磨耗层作为路面的上面层，这样在后期路面养护中，
可铣刨厚度降低，节约资源，降低成本。
6.综上可知，为了提高公路沥青路面的整体质量和寿命，减少路面的维修，提升公路路面服务水平和雨天行车安全，降低胎噪，降低原材料消耗，节约能源资源，提高公路的经济社会效益，需针对公路半刚性基层的特点，调整路面结构，降低建设成本，延长路面使用寿命。
7.鉴于上述现有的路面铺装结构存在的问题，本专利申请人积极加以研究创新，以期发明一种新型结构的耐久型复合排水路面铺装结构，使其更具有更广的实用性。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服现有的路面铺装结构存在的耐久性不足、行车安全性差、舒适性不足的问题，设计一种新型耐久型复合排水路面铺装结构，提高路面耐久性能、抗重载能力、行车安全性和舒适性，从而更加适于实用，且具有产业上的应用推广价值。
9.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种耐久型复合排水路面铺装结构，该铺装结构包括从下往上依次设置的高模量层、层间防水粘结层和排水降噪磨耗层，所述高模量层、层间防水粘结层和排水降噪磨耗层共同构成层状复合结构，所述高模量层为复合高模量沥青混合料面层，其用于作为承重层，在高模量层的上表面为层间防水粘结层，所述层间防水粘结层为二阶水性树脂沥青粘结层，在层间防水粘结层的上表面为排水降噪磨耗层，所述排水降噪磨耗层开级配超薄排水降噪铺装面层。
10.进一步的，所述高模量层为5～8cm厚的复合高模量沥青混合料面层；高模量层作为铺装层的承重层，具有较高的整体强度，外表均匀密实，渗水系数0～20ml/min，具有优异的防水性能，空隙率2％～3％，油石比5.5％～6.5％，15℃、10hz的动态模量大于14000mpa，60℃动稳定度大于8000次/mm，提高了路面的高温抗车辙性能和耐久性。
11.进一步的，所述层间防水粘结层采用二阶水性树脂沥青粘结材料，二阶水性树脂沥青洒布量为0.3～0.6l/
㎡
；其中二阶水性树脂沥青，属于绿色环保、常温喷洒、快速破乳、高强粘结的新型层间粘结材料，具有高抗剪性能和抗渗透的特点。
12.进一步的，所述排水降噪磨耗层为1.5～2.5cm厚的开级配超薄排水降噪铺装面层；磨耗层沥青混合料采用低分子量多链聚烯烃改性剂对sbs改性沥青进行复合改性，改性剂以直投方式掺加，拌和楼无需改造，采用普通摊铺工艺，无需一体化摊铺，施工简单，成本较novachip降低15％～20％，后期养护成本低，不影响铺装各层的整体性，减少养护工作量，铺装完成后可快速开放交通。
13.综合上述技术方案，现将该新型路面结构各层技术特点阐述如下。
14.(1)高模量承重层：近年来，柔性基层和全厚式沥青路面应用越来越广泛，并出现了耐久型沥青路面设计的理念，为解决沥青路面耐久性问题提供了研究思路和方向。高模量沥青路面技术(简称hmac路面)源于法国高模量设计理念，采用低高模量沥青改性剂、连续级配的集料组成的沥青混合料，具有高强、高模量，抗疲劳性能优异等特点，同时可减薄路面结构层厚度，作为路面承重层可保持20年以上使用寿命，因此高模量沥青混合料被用来作为耐久型路面结构的重要组成部分。
15.复合高模量沥青混合料为低标号硬质沥青高模量剂与低分子量多链聚烯烃改性剂以及sbs改性沥青进行复合改性而成的新型高模量沥青，复合高模量沥青层可提高路面
结构整体强度，延长重载交通道路的使用寿命，在保证优异的抗车辙性能同时，提升了路面的抗水损害性能和低温抗裂性，延长路面维修周期，增加道路使用寿命。高模量沥青路面技术广泛适用于不同等级公路沥青路面各结构层，尤其是夏季连续35℃以上的高温地区、重载交通道路、长大坡路段、道路交叉口和公交站台处更为适用。
16.(2)层间防水粘结层：公路施工过程中往往出现层间粘层油粘结强度低、易被施工车辆带走，导致粘层破坏、路面污染等工程问题。同时，粘结层的粘结效果不良，后期会带来路面拥包、脱皮、推移等系列次生病害。本专利新型路面结构设计的层间粘结层采用二阶水性树脂沥青防水粘结材料是一种高性能路面层间粘结材料，解决了公路施工过程中层间粘层油被施工车辆破坏的工程难题，同时保证了超薄排水降噪磨耗层在雨天时雨水不易渗透到道路承重层，从而保证了路面结构的防水性能，提升路面结构整体性和使用寿命。二阶水性树脂沥青防水粘结材料在施工过程中不出现粘轮、拉丝、起皮等因施工机械造成的二次损伤，从而提高层间粘结效果。借助与沥青混合料发生的二次反应形成的高强界面层实现高效粘结，确保粘结质量，增强路面粘结整体性和长期使用性能。
17.(3)超薄排水降噪磨耗层：为提升道路行车安全，减少后期养护成本，采用超薄排水降噪磨耗层，超薄排水降噪磨耗层可以减缓路面的破坏速率，改善非荷载性破坏引起的强度问题，阻止沥青老化，具有抗滑、降噪、防水雾、环保等特点。同时，超薄排水降噪磨耗层采用骨架结构，表面形成良好的粗纹理结构，同时特殊的柔性结构使得超薄排水降噪磨耗层能够提供安静的行驶环境。此外由于其独特的改性沥青性能，其沥青混合料具有压敏性能，交通量越大，微薄罩面与原路面粘结越牢固。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
19.本实用新型公开的的耐久型复合排水路面铺装结构，包括：开级配超薄排水降噪磨耗层、二阶水性树脂沥青防水粘结层和高模量层；磨耗层主要为病害发生层，采用1.5～2.5cm厚的开级配超薄排水降噪磨耗层，级配最大公称粒径为8mm，设计为utac
‑
8沥青混合料，混合料空隙率在18％～25％，磨耗层沥青混合料采用低分子量多链聚烯烃改性剂对sbs改性沥青进行复合改性，低分子量多链聚烯烃改性剂以直投方式掺加，拌和楼无需改造，采用普通摊铺工艺，无需一体化摊铺，施工简单，成本较开级配novachip混合料降低15％～20％，后期养护成本低，不影响铺装各层的整体性，节约资源，铺装完成后快速开放交通。
20.路面高模量层采用复合高模量沥青混合料hmac
‑
16，厚度为5～8cm，具有较高的整体强度，作为铺装结构的承重层，具有外表均匀密实，空隙率2％～3％；层间防水粘结层材料采用二阶水性树脂沥青，洒布量0.3～0.6l/
㎡
，属于绿色环保、常温喷洒、快速破乳、高强粘结的新型层间粘结材料，具有高抗剪性能和抗渗透的特点。
21.本实用新型通过优化耐久型路面铺装结构，减少养护成本，提高耐久性复合排水路面铺装层的功能性和耐久性，具有显著的经济效益和社会效益。此外，本实用新型所涉及材料绿色环保，性能优异，既保证了耐久性复合排水路面铺装层的寿命，又提高了环境效益，且铺装层结构受力设计合理，施工操作简单，便于后期养护施工
22.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
23.图1为本实用新型耐久型复合排水路面铺装结构的结构示意图；
24.图中标记含义：1.排水降噪磨耗层，2.层间防水粘结层，3.高模量层。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图1所示的一种耐久型复合排水路面铺装结构，该铺装结构包括从下往上依次设置的高模量层3、层间防水粘结层2和排水降噪磨耗层1。
27.实施例1
28.其中耐久型复合排水路面铺装结构为层状复合结构，层状复合结构的上表面为1.5cm厚的排水降噪磨耗层1，排水降噪磨耗层1为开级配utac
‑
8超薄排水降噪磨耗层，设置在承重层上表面，承重层为7.5cm厚的hmac
‑
16路面高模量层3，路面高模量层3采用复合高模量混合料制备，路面高模量层3的上表面设置有层间防水粘结层2，层间防水粘结层2采用洒布量0.4l/
㎡
二阶水性树脂沥青材料。
29.实施例2
30.其中耐久型复合排水路面铺装结构为层状复合结构，层状复合结构的上表面为2.0cm厚的排水降噪磨耗层1，排水降噪磨耗层1为utac
‑
8开级配超薄排水降噪磨耗层，设置在承重层上表面，承重层为7cm厚的路面高模量层3，路面高模量层3采用hmac
‑
16复合高模量混合料制备，路面高模量层3的上表面设置层间防水粘结层2，层间防水粘结层2采用二阶水性树脂沥青材料,层间防水粘结层2采用洒布量0.5l/
㎡
二阶水性树脂沥青材料。
31.实施例3
32.其中耐久型复合排水路面铺装结构为层状复合结构，层状复合结构的上表面为2.5cm厚的排水降噪磨耗层1，排水降噪磨耗层1为utac
‑
8开级配超薄排水降噪磨耗层，设置在承重层上表面，承重层为6.5cm厚的路面高模量层3，路面高模量层3采用hmac
‑
16复合高模量混合料制备，路面高模量层3的上表面设置层间防水粘结层2，层间防水粘结层2采用二阶水性树脂沥青材料,层间防水粘结层2采用洒布量0.6l/
㎡
二阶水性树脂沥青材料。
33.实施例4
34.其中耐久型复合排水路面铺装结构为层状复合结构，层状复合结构的上表面为2.0cm厚的排水降噪磨耗层1，排水降噪磨耗层1为utac
‑
8开级配超薄排水降噪磨耗层，设置在承重层上表面，承重层为8cm厚的路面高模量层3，路面高模量层3采用hmac
‑
16复合高模量混合料制备，路面高模量层3的上表面设置层间防水粘结层2，层间防水粘结层2采用二阶水性树脂沥青材料，层间防水粘结层2采用洒布量0.45l/
㎡
二阶水性树脂沥青材料。
35.在实施例1～实施例4中，utac
‑
8开级配超薄排水降噪磨耗层混合料由sbs改性沥青、低分子量多链聚烯烃复合增效剂组成，集料采用玄武岩，材料路用性能如下表所示：
[0036][0037][0038]
复合高模量混合料hmac
‑
16的沥青为特种沥青，采用低标号硬质沥青高模量剂与低分子量多链聚烯烃改性剂以及sbs改性沥青进行复合改性而成的新型高模量沥青，集料为石灰岩，复合高模量承重层可提高路面结构整体强度，使粗集料形成良好的骨架结构以提高混合料的抗剪与抗压性能，并通过高油石比的设计使矿料表面具有较厚的沥青膜厚度，提高混合料的密水性，提高路面耐久性。材料性能如下表所示：
[0039][0040]
二阶水性树脂沥青是由一种高性能路面层间粘结材料，解决了道路施工过程中粘层油被施工车辆破坏的工程难题，本材料在施工过程中不出现粘轮、拉丝、起皮等因施工机械造成的二次损伤，从而提高层间粘结效果，借助与沥青混合料发生的二次反应形成的高强界面层实现高效粘结，确保粘结质量，增强路面粘结整体性和长期使用性能。该材料各项性能如下表所示：
[0041][0042][0043]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。
[0044]
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。