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CN111206471A - 一种透排水沥青路面铺装结构 - Google Patents

一种透排水沥青路面铺装结构 Download PDF

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CN111206471A
CN111206471A CN202010097898.4A CN202010097898A CN111206471A CN 111206471 A CN111206471 A CN 111206471A CN 202010097898 A CN202010097898 A CN 202010097898A CN 111206471 A CN111206471 A CN 111206471A
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CN
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permeable
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pac
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CN202010097898.4A
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徐德强
陈美娟
许海连
万建军
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Jiangsu Qiancheng Ecological Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Qiancheng Ecological Technology Co Ltd
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    • E01C11/22—Gutters; Kerbs ; Surface drainage of streets, roads or like traffic areas
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    • E01C11/225—Paving specially adapted for through-the-surfacing drainage, e.g. perforated, porous; Preformed paving elements comprising, or adapted to form, passageways for carrying off drainage
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Abstract

本发明属于公路建设技术领域，具体为一种透排水沥青路面铺装结构，从基层顶面，由下而上分别为防水粘结层、高粘改性沥青混凝土PAC‑13下面层、低掺量环氧沥青混凝土PAC‑10中面层、过滤层、高粘改性沥青混凝土PAC‑5上面层、隔热层。本发明提供的透排水沥青路面铺装结构，结构承载能力高，透排水性能优良，还具有良好的降噪效果，此外，还可以有效降低“热岛效应”的产生。

Description

一种透排水沥青路面铺装结构
技术领域
本发明涉及一种道路铺装结构及材料，尤其涉及一种透排水沥青路面铺装结构。
背景技术
由于城市中普遍的混凝土路面没有透水和透气效果，这也使雨水不能及时渗透到地底下，导致地表植物因缺乏水资源而无法存活，地下水位却逐年下降；不透气的普通混凝土路面不能及时调节城市地表温、湿度，也会形成所谓的“热岛现象”。为了提高高等级公路的行车安全，国内进行了很多透排水沥青路面的应用研究。在沥青路面面层铺筑薄层的大空隙、开级配的沥青混合料。这样，在雨天水能够从其多孔的结构中排出，不会在路表形成水膜，减少了车辆漂滑及喷雾现象，提高沥青路面在潮湿气候的行车安全。考虑到重载、超载交通条件下，对混合料的强度和稳定性的要求更高，而普通的排水路面铺装材料的承载能力不够。
有鉴于上述现有的透水路面存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种透排水沥青路面铺装结构，以提高路面的结构承载力，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的是，克服现有透水路面的缺陷，提供一种透排水沥青路面铺装结构及材料为重载、超载交通提供解决方案，同时有效降低“热岛效应”的产生。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种透排水沥青路面铺装结构，从基层顶面，由下而上分别为防水粘结层、高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层、低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层、过滤层、高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层、隔热层。各铺装层的空隙率一般为15％～25％，渗水系数不低于1900ml/min。排水沥青混凝土PAC-5上涂布隔热层，以降低热传导系数，具有隔热效果，可自体降温，防止“热岛效应”的产生。
进一步的，高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层厚度为6～8cm，空隙率为22％～25％。下面层采用高粘改性沥青混凝土PAC-13，可以最大化透水能力。
进一步的，低掺量环氧混凝土PAC-10中面层厚度为4～6cm，空隙率为18％～22％，低掺量环氧沥青胶结料为环氧树脂和70#基质沥青的混合料。低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层可有效提高路面铺装结构的强度和高温稳定性，有效解决排水沥青路面的车辙病害。
进一步的，环氧树脂由双酚环氧树脂和聚酰胺固化剂组成，两者的质量比分别为(55～65)：(35～45)。
进一步的，低掺量环氧沥青胶结料由环氧树脂和70#基质沥青组成，两者的质量比分别为(20～40)：(60～80)。
进一步的，过滤层为透水土织物，它是由合成纤维通过针刺或编制而成的透水性土工合成材料，土工织物的孔径尺寸≤0.15mm。滤层可以进一步对结构上层流出的雨水进行过滤。
进一步的，土工织物中掺杂改性玄武岩纤维，改性玄武岩纤维的质量是土工织物的30％～40％。
进一步的，改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维裁剪成段，浸泡在偶氮二异丁酸二甲酯的柠檬酸酸溶液中0.5～1.5h，取出后干燥，直接浸入2-甲基丙烯酸-四氢吡喃酯溶液中，浸泡0.5～1h，其中，2-甲基丙烯酸-四氢吡喃酯溶液是2-甲基丙烯酸-四氢吡喃酯溶解于0.5M NaCl中配制而成的混合溶液。
改性玄武岩纤维的掺入，提高土工织物与上下沥青混凝土层之间的粘结力，进一步提高了结构的承载力；同时由于2-甲基丙烯酸-四氢吡喃酯的改性，使玄武岩纤维的疏水性能提高，且抗脏污能力和抗菌能力均有提高，进而提高整个过滤层的抗菌性能和排污性能。
进一步的，高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层厚度为3～5cm，空隙率为15％～18％。高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层可以起到筛孔过滤的作用，有效防止大粒径杂物下掉，堵塞塞孔，还能起到良好的降噪效果。
进一步的，隔热层是在高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层的表面均匀地刷涂反射隔热材料形成的。
进一步的，按照重量份数计算，反射隔热材料基体材料包括如下组分：水400份、分散剂5份、润湿剂1份、纤维素2.5份、多功能助剂1份、乳液90份、成膜助剂5份、助溶剂15份、防腐剂2份、消泡剂2.5份、增稠剂1份、流平剂1.5份、白水泥160份、石英砂30份和减水剂4.5份。
进一步的，按照重量份数计算，反射隔热材料填料包括如下组分：钛白粉100份、玻璃微珠180份和50份钛酸酯改性碳酸钙。钛酸酯改性碳酸钙的加入，能够有效提高反射隔热材料与防水面层之间的粘结力，并增强反射隔热材料的机械强度，且钛酸酯改性碳酸钙具有疏水性能，有效提高反射隔热材料的抗水损害能力，且能够与醇酯十二起到协同作用，起到更好的成膜效果，使膜更加致密，进一步提高反射隔热材料的抗水损害能力。
进一步的，按照重量份数计算，反射隔热材料基体材料包括如下组分：水400份、分散剂(5040)5份、润湿剂(LCN407)1份、纤维素(HBR250)2.5份、多功能助剂(AMP-95)1份、乳液(296DS)90份、成膜助剂(醇脂十二)5份、助溶剂(丙二醇)15份、防腐剂(CP11)2份、消泡剂(NXZ)2.5份、增稠剂(601)1份、流平剂(621N)1.5份、白水泥(525)160份、石英砂(200目)30份、减水剂(F10)4.5份。
进一步的，防水粘结层厚度为1～2mm。
进一步的，隔热材料的涂布量为5-50g/m2。
进一步的，多层透排水沥青路面铺装结构总厚度为13～19cm。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明的透排水沥青路面铺装结构，结构承载能力高，透排水性能优良，还具有良好的降噪效果，此外，还能有效降低“热岛效应”的产生。
附图说明
图1是本发明的一种透排水沥青路面结构示意图；
其中，1.防水粘结层、2.高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层、3.低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层、4.过滤层、5.高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层、6.隔热层。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种透排水沥青路面铺装结构，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1：一种透排水沥青路面铺装结构，从基层顶面，由下而上分别为防水粘结层1、高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层2、低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层3、过滤层4、高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层5、隔热层6。
其制备方法包括如下操作步骤：
(1)首先清理基层顶面，然后撒布乳化沥青防水粘结层，撒布量为0.5kg/m2～0.6kg/m2，待乳化沥青破乳后铺装高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层。
其中，乳化沥青采用先改性后乳化的工艺制备，乳化剂含量采用2.0％，稳定剂含量采用0.1％，油水比采用60：40。高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层厚度为7cm，碎石最大公称粒径为13.2mm，油石比采用4.7％，空隙率为23.4％。
(2)待高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层养生完成后，进行低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层的铺装，铺装厚度为5cm。碎石最大公称粒径为9.5mm，油石比采用5.2％，空隙率为20.4％。低掺量环氧沥青混凝土的制备步骤如下所示：
先将环氧树脂组分A和组分B分别加热至60℃，然后按照质量比60:40的比例混合料，用手持电动搅拌器搅拌120s，备用。然后将已经预加热至195℃的粗细集料加入180℃的拌合锅内拌和30s，接着将质量比25:75的环氧树脂和熔融状态下的70#基质沥青加入拌和锅内，搅拌90s，最后加入预热至195℃的矿粉，搅拌90s，制得所述的低掺量环氧沥青混凝土。
(3)待低掺量环氧沥青混凝土养生强度达到30kN以上时，在其上面铺装透水土工织物。
(4)高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5厚度为4cm，碎石最大公称粒径为4.75mm，油石比采用5.6％，空隙率为17.2％。
(5)待高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5养生完成后，在其表面均匀刷涂隔热材料，反光隔热材料的制备方法如下所示：
将反射隔热材料基体材料按照比例置于1L烧杯内，使用高速搅拌机600r/min搅拌三分钟，之后按比例加入反射隔热材料填料，降低转速至50r/min搅拌5分钟，制成反射隔热材料。然后均匀涂布在高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5上面层表面。
其中，反射隔热材料涂刷层用量为5-50g/m2。
其中，反射隔热材料基体材料的质量为：水400份、分散剂(5040)5份、润湿剂(LCN407)1份、纤维素(HBR250)2.5份、多功能助剂(AMP-95)1份、乳液(296DS)90份、成膜助剂(醇脂十二)5份、助溶剂(丙二醇)15份、防腐剂(CP11)2份、消泡剂(NXZ)2.5份、增稠剂(601)1份、流平剂(621N)1.5份、白水泥(525)160份、石英砂(200目)30份、减水剂(F10)4.5份；
其中，反射隔热材料填料的质量为：钛白粉100份，玻璃微珠180份。
(6)隔热材料养生2h后，方可开放交通。
实施例2：一种透排水沥青路面铺装结构，从基层顶面，由下而上分别为防水粘结层1、高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层2、低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层3、过滤层4、高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层5、隔热层6。
其制备方法包括如下操作步骤：
(1)首先清理基层顶面，然后撒布乳化沥青防水粘结层，撒布量为0.5kg/m2～0.6kg/m2，待乳化沥青破乳后铺装高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层。
其中，乳化沥青采用先改性后乳化的工艺制备，乳化剂含量采用2.0％，稳定剂含量采用0.1％，油水比采用60：40。高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层厚度为7cm，碎石最大公称粒径为13.2mm，油石比采用4.7％，空隙率为23.4％。
(2)待高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层养生完成后，进行低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层的铺装，铺装厚度为5cm。碎石最大公称粒径为9.5mm，油石比采用5.2％，空隙率为20.4％。低掺量环氧沥青混凝土的制备步骤如下所示：
先将环氧树脂组分A和组分B分别加热至60℃，然后按照质量比60:40的比例混合料，用手持电动搅拌器搅拌120s，备用。然后将已经预加热至195℃的粗细集料加入180℃的拌合锅内拌和30s，接着将质量比25:75的环氧树脂和熔融状态下的70#基质沥青加入拌和锅内，搅拌90s，最后加入预热至195℃的矿粉，搅拌90s，制得所述的低掺量环氧沥青混凝土。
(3)待低掺量环氧沥青混凝土养生强度达到30kN以上时，在其上面铺装透水土工织物。
(4)高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5厚度为4cm，碎石最大公称粒径为4.75mm，油石比采用5.6％，空隙率为17.2％。
(5)待高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5养生完成后，在其表面均匀刷涂隔热材料，反光隔热材料的制备方法如下所示：
将反射隔热材料基体材料按照比例置于1L烧杯内，使用高速搅拌机600r/min搅拌三分钟，之后按比例加入反射隔热材料填料，降低转速至50r/min搅拌5分钟，制成反射隔热材料。然后均匀涂布在高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5上面层表面。
其中，反射隔热材料涂刷层用量为5-50g/m2。
其中，反射隔热材料基体材料的质量为：水400份、分散剂(5040)5份、润湿剂(LCN407)1份、纤维素(HBR250)2.5份、多功能助剂(AMP-95)1份、乳液(296DS)90份、成膜助剂(醇脂十二)5份、助溶剂(丙二醇)15份、防腐剂(CP11)2份、消泡剂(NXZ)2.5份、增稠剂(601)1份、流平剂(621N)1.5份、白水泥(525)160份、石英砂(200目)30份、减水剂(F10)4.5份；
其中，反射隔热材料填料的质量为：钛白粉100份，玻璃微珠180份和钛酸酯改性碳酸钙50份。
(6)隔热材料养生2h后，方可开放交通。
实施例3：一种透排水沥青路面铺装结构，从基层顶面，由下而上分别为防水粘结层1、高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层2、低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层3、过滤层4、高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层5、隔热层6。
其制备方法包括如下操作步骤：
(1)首先清理基层顶面，然后撒布乳化沥青防水粘结层，撒布量为0.5kg/m2～0.6kg/m2，待乳化沥青破乳后铺装高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层。
其中，乳化沥青采用先改性后乳化的工艺制备，乳化剂含量采用2.0％，稳定剂含量采用0.1％，油水比采用60：40。高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层厚度为7cm，碎石最大公称粒径为13.2mm，油石比采用4.7％，空隙率为23.4％。
(2)待高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层养生完成后，进行低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层的铺装，铺装厚度为5cm。碎石最大公称粒径为9.5mm，油石比采用5.2％，空隙率为20.4％。低掺量环氧沥青混凝土的制备步骤如下所示：
先将环氧树脂组分A和组分B分别加热至60℃，然后按照质量比60:40的比例混合料，用手持电动搅拌器搅拌120s，备用。然后将已经预加热至195℃的粗细集料加入180℃的拌合锅内拌和30s，接着将质量比25:75的环氧树脂和熔融状态下的70#基质沥青加入拌和锅内，搅拌90s，最后加入预热至195℃的矿粉，搅拌90s，制得低掺量环氧沥青混凝土。
(3)待低掺量环氧沥青混凝土养生强度达到30kN以上时，在其上面铺装透水土工织物。土工织物中掺杂改性玄武岩纤维，改性玄武岩纤维的质量是土工织物的30％～40％。改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维裁剪成段，浸泡在偶氮二异丁酸二甲酯的柠檬酸酸溶液中0.5～1.5h，取出后干燥，直接浸入2-甲基丙烯酸-四氢吡喃酯溶液中，浸泡0.5～1h，其中，2-甲基丙烯酸-四氢吡喃酯溶液是2-甲基丙烯酸-四氢吡喃酯溶解于0.5MNaCl中配制而成的混合溶液。
(4)高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5厚度为4cm，碎石最大公称粒径为4.75mm，油石比采用5.6％，空隙率为17.2％。
(5)待高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5养生完成后，在其表面均匀刷涂隔热材料，反光隔热材料的制备方法如下所示：
将反射隔热材料基体材料按照比例置于1L烧杯内，使用高速搅拌机600r/min搅拌三分钟，之后按比例加入反射隔热材料填料，降低转速至50r/min搅拌5分钟，制成反射隔热材料。然后均匀涂布在高粘改性沥青混凝土上面层PAC-5上面层表面。
其中，反射隔热材料涂刷层用量为5-50g/m2。
其中，反射隔热材料基体材料的质量为：水400份、分散剂(5040)5份、润湿剂(LCN407)1份、纤维素(HBR250)2.5份、多功能助剂(AMP-95)1份、乳液(296DS)90份、成膜助剂(醇脂十二)5份、助溶剂(丙二醇)15份、防腐剂(CP11)2份、消泡剂(NXZ)2.5份、增稠剂(601)1份、流平剂(621N)1.5份、白水泥(525)160份、石英砂(200目)30份、减水剂(F10)4.5份；
其中，反射隔热材料填料的质量为：钛白粉100份，玻璃微珠180份和钛酸酯改性碳酸钙50份。
(6)隔热材料养生2h后，方可开放交通。
其中，沥青体系的稳定性按《透水沥青路面技术规程》(CJJ/T 190-2012)要求进行混合料试验，稳定性主要通过稳定度进行体现，高粘改性沥青混合料稳定度的技术标准值为≥5kN，低掺量环氧沥青混合料稳定度的技术标准值为≥35kN，稳定度测试结果如表1所示。
表1本发明实施例性能测试结果
项目 PAC-13混合料 PAC-10混合料 PAC-5混合料
稳定度/kN 10.6 40.6 11.2
技术指标 ≥5 ≥35 ≥5
根据上述测试结果可知，本发明提供的透水路面稳定度均优于技术指标水平，且采用低掺量环氧沥青混凝土可有效提高透排水沥青路面铺装结构的强度和稳定性。
透水路面的各项性能测试结果如表2.
表2.本发明实施例透水路面性能测试结果
Figure BDA0002385825420000111
Figure BDA0002385825420000121
根据上述测试结果可知，本发明提供的透水路面各项性能均优于技术指标水平，且实施例2与实施例1的对比可以得出，改性玄武岩纤维的加入能够有效提高透水路面的抗压强度和抗折强度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，从基层顶面，由下而上分别为防水粘结层（1）、高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层（2）、低掺量环氧沥青混凝土PAC-10中面层（3）、过滤层（4）、高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层（5）和隔热层（6）。
2.根据权利要求1所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，所述高粘改性沥青混凝土PAC-13下面层（2）厚度为6~8cm，空隙率为22%~25%。
3.根据权利要求1所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，所述低掺量环氧混凝土PAC-10中面层（3）厚度为4~6cm，空隙率为18%~22%，其中，低掺量环氧沥青胶结料为环氧树脂和70#基质沥青的混合料。
4.根据权利要求3所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于：所述环氧树脂由双酚环氧树脂和聚酰胺固化剂组成，两者的质量比分别为（55~65）：（35~45）。
5.根据权利要求3所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于：所述低掺量环氧沥青胶结料由环氧树脂和70#基质沥青组成，两者的质量比分别为（20~40）：（60~80）。
6.根据权利要求1所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，所述过滤层（4）为透水土织物，它是由合成纤维通过针刺或编制而成的透水性土工合成材料，土工织物的孔径尺寸≤0.15mm。
7.根据权利要求1所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，所述的高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层（5）厚度为3~5cm，空隙率为15%~18%。
8.根据权利要求1所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，所述隔热层（6）是在高粘改性沥青混凝土PAC-5上面层（5）的表面均匀地刷涂反射隔热材料形成隔热层，所述反射隔热材料由反射隔热材料基体材料和反射隔热材料填料组成。
9.根据权利要求7所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，按照重量份数计算，所述反射隔热材料基体材料的质量为：水400份、分散剂5份、润湿剂1份、纤维素2.5份、多功能助剂1份、乳液90份、成膜助剂5份、助溶剂15份、防腐剂2份、消泡剂2.5份、增稠剂1份、流平剂1.5份、白水泥160份、石英砂30份和减水剂4.5份。
10.根据权利要求7所述的一种透排水沥青路面铺装结构，其特征在于，按照重量份数计算，所述反射隔热材料填料包括如下组分：钛白粉100份、玻璃微珠180份和钛酸酯改性碳酸钙50份。
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