CN102352592B - 一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：它包括明色化碎石材料和胶结材料；所述明色化碎石材料，采用满足特定性能要求指标的市售的人造白色石料。本发明基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，具有优异的抗车辙能力和抗水损能力；其中，特制的明色碎石具有鲜亮的色泽以及良好的棱角性，使其与沥青基胶结料具有良好的粘附性，使其具有更为优异的结构整体性和路表功能性。
Description
技术领域
本发明涉及隧道路面工程用的铺装结构，尤其涉及一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层。
技术背景
公路隧道内是一个相对封闭、空间狭小的管状环境。隧道内没有隧道外一般路段的日晒雨淋气候，全年气温相对稳定，温度变化幅度小，温差小；但隧道内湿度大，比较潮湿，地下水丰富。隧道内空气流动性小，空气易污染；隧道内没有日照，常年处于黑暗中，能见度低。因此，隧道路面铺装、养护要求及其技术，与高速公路一般路段的路面结构存在较大的差别。
沥青路面具有的技术优势令其在土木工程中的应用日益广泛，但是由于各方面的原因，我国目前针对隧道沥青路面的专项研究仍比较欠缺。对于隧道沥青路面存在的技术薄弱环节，通过近十年来的研究与应用，使隧道沥青路面施工烟雾大、防水性差、阻燃性不良等问题已逐步得到改善和解决，唯独隧道沥青路面亮度不足的技术劣势，除加强照明外，一直未能得出良好的解决办法。
面对隧道在运营中由于路面能见度不足而消耗大量能源，屡次造成交通安全事故等严峻问题，目前主要有以下两类解决方案：一是采用荧光性材料，通过吸收紫外线能量而发光；二是采用玻璃晶体材料，利用其发射特性来提高光照反射能力。但其应用效果并不好，究其原因：①荧光性材料耐久性差，使用时间短，在行车荷载的反复作用下，极易脱落；②玻璃晶体材料坚固性差，不能承受重载交通，在嵌入原有路面的同时破坏了原有路面结构，造成路用性能的衰减。可以认为，保持沥青混凝土的路用性能与提高光照反射能力之间的矛盾，是目前影响隧道沥青路面性能完善和推广应用的一大主要问题。
路面功能层是一种很好的路面结构保护层，在不改变原有路面结构的前提下，能够有效改善行车环境，提高行车舒适性。但是现有路面功能层采用碎石材料一般为玄武岩、石灰岩、辉绿岩、花岗岩等，其石料的变异性以及偏深的石料外观色泽使其难以满足隧道内明色化铺装的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，本发明不仅保持了原有沥青路面的使用性能，还显著提高了隧道路面反光效果。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：它包括明色化碎石材料和胶结材料；所述明色化碎石材料，采用满足下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：
| 明色碎石材料指标 | 要求值 |
| 莫氏硬度 | 7.0～8.0 |
| 洛杉矶磨耗值（%） | 13～18 |
| 磨光值PSV | 45～50 |
| 压碎值（%） | 15～20 |
| 颜色 | 白色 |
这种人造白色石料，是经过高温煅烧特制而成的，其自身具有一定的棱角性与级配，石料性能指标均须满足沥青路面集料使用性能需求，该石料的粒径与撒布量，根据隧道具体照明环境条件而定。
上述所述明色化碎石材料，优选采用碎石粒径为1~3mm，碎石撒布覆盖率（面积比）为70%~80%，石料预热温度为120℃～160℃，也可根据隧道具体照明环境条件而定。
上述胶结材料，是指专用于道路工程层间粘结材料，通常采用基质沥青、改性沥青、乳化沥青或改性乳化沥青等，但不局限于此，具体指标要求见下表所示：
为进一步提高隧道沥青路面明色化功能层的明色化程度，上述胶结材料，优化采用脱色沥青材料；所述脱色沥青材料，能够有效脱离沥青组分当中的黑色沥青质，使得沥青呈现出浅色或彩色的外观，具体采用满足下表中所示的各项性能指标的市售的脱色沥青材料：
上述胶结材料，经洒布车慢速均匀喷涂于隧道路面表面，喷涂量为0.7~1.5kg/m2，在30min内撒布明色碎石颗粒材料，经有效压实温度降至常温后即可形成3~5mm厚的明色化铺装层。
上述明色化功能层结构铺装前后路面的路用性能检测结果见下表所示：
本发明具有以下有益效果：
1、本发明基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，具有优异的抗车辙能力和抗水损能力；其中，特制的明色碎石具有鲜亮的色泽以及良好的棱角性，使其与沥青基胶结料具有良好的粘附性，使其具有更为优异的结构整体性和路表功能性。
2、本发明基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层应用中，明色碎石直接替换了原有深灰色的路用碎石材料，将原有黑色沥青路面转变为灰白色路面，在保留原有路面使用性能的前提下，该功能层承担了路面磨耗层的功效，并有效改善了原路面在昏暗的隧道使用环境下的光照反射能力，一定程度地提高了其光照反射强度，增强了隧道内沥青路面的照明程度，降低了光照输出的能源消耗，节能减排的同时减少了安全事故的发生隐患。这对于提高隧道运营效率，降低能源消耗，增强隧道行车安全性，以适应隧道这种特殊交通环境的使用要求，加快沥青混凝土在隧道内的推广应用对具有重大社会和经济意义。
3、本发明基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，保留了原有路面结构具有的一些优异特性，如沥青路面稳定的高温性能、低温抗裂性能、抗水损坏性能，同时还同承担路面磨耗层，提高了路面使用性能，对原有路面有一定的保护作用
具体实施方法
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，它包括胶结材料和明色化碎石材料；其中，明色化碎石材料，采用下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：
| 明色碎石材料指标 | 检测值 |
| 莫氏硬度 | 8.0 |
| 洛杉矶磨耗值（%） | 13 |
| 磨光值PSV | 50 |
| 压碎值（%） | 15 |
| 颜色 | 白色 |
该明色碎石材料，采用粒径为1~3mm，碎石撒布覆盖率为80%，石料预热温度为160℃；
其中，胶结材料采用热熔改性沥青，其具体指标要求见下表所示：
| 胶结材料指标 | 检测值 |
| 针入度（100g，25℃，5s）0.1mm | 40.0 |
| 延度（5cm/min，15℃）cm | ≥100 |
| 软化点 ℃ | 75.0 |
| 60℃动力粘度 Pa·s | 220 |
施工中，经洒布车慢速均匀将该胶结材料喷涂于隧道路面表面，喷涂量为0.7~1.5kg /m2，在30min内撒布预热后的明色碎石材料颗粒，经有效压实温度降至常温后即得到3~5mm厚的明色化功能层。
该实施例中，加铺该功能层前后路面路用性能对比如下：
| 技术经济指标 | 加铺了本实例中的功能层的路面结构 | 原隧道沥青路面结构 | 试验方法 |
| 动稳定度（60℃）（次/mm） | 3200 | ≥3000 | JTJ 052-2000 T0719 |
| 最大弯拉应变（-10℃） | 2800 | ≥2500 | JTJ 052-2000 T0715 |
| 浸水车辙（次/mm） | 3100 | ≥3000 | JTJ 052-2000 T0719 |
| 构造深度（mm） | 0.88 | ≥0.45 | JTJ 052-2000 T0731 |
| 渗水系数（ml/min） | 87 | ≤200 | JTJ 052-2000 T0730 |
| 摩擦系数摆值（BPN） | 85 | ≥42 | JTG E60-2008 T0964 |
| 拉拔粘结强度（MPa，25℃） | 1.2 | — | 交公便字[2006]274号 |
| 路面结构磨耗值（g/m2） | 675 | ＜800 | JTJ 052-2000 T0752 |
| 路面亮度值（ld/m2） | 13.6 | ≤7.0 | GBT 5700-2008 |
| 路面光照反射系数 | 0.17 | ≤0.1 | GBT 5700-2008 |
结论：可见本发明在成本没有较大增长的情况下，大幅度地提高了隧道沥青路面的光照反射能力，提高了隧道内的照明亮度，适用于对光照亮度没有高要求的使用环境，且保持了原沥青路面稳定的高温性能、低温抗裂性能、抗水损坏性能，具有推广应用价值。
实施例2
一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，它包括胶结材料和明色化碎石材料；其中，明色化碎石材料，采用下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：
| 明色碎石材料指标 | 检测值 |
| 莫氏硬度 | 7.0 |
| 洛杉矶磨耗值（%） | 18 |
| 磨光值PSV | 47 |
| 压碎值（%） | 20 |
| 颜色 | 白色 |
该明色碎石材料，采用粒径为1~3mm，碎石撒布覆盖率为80%，石料预热温度为120℃；
其中，胶结材料采用改性乳化沥青，其具体指标要求见下表所示：
施工中，经洒布车慢速均匀将该胶结材料喷涂于隧道路面表面，喷涂量为0.7~1.5kg /m2，在30min内撒布预热后的明色碎石材料颗粒经有效压实温度降至常温后即得到3~5mm厚的明色化功能层。
该实施例中，加铺该功能层前后路面路用性能对比如下：
| 技术经济指标 | 加铺了本实例中的功能层的路面结构 | 原隧道沥青路面结构 | 试验方法 |
| 动稳定度（60℃）（次/mm） | 3100 | ≥3000 | JTJ 052-2000 T0719 |
| 最大弯拉应变（-10℃） | 2600 | ≥2500 | JTJ 052-2000 T0715 |
| 浸水车辙（次/mm） | 3100 | ≥3000 | JTJ 052-2000 T0719 |
| 构造深度（mm） | 0.89 | ≥0.45 | JTJ 052-2000 T0731 |
| 渗水系数（ml/min） | 90 | ≤200 | JTJ 052-2000 T0730 |
| 摩擦系数摆值（BPN） | 90 | ≥42 | JTG E60-2008 T0964 |
| 拉拔粘结强度（MPa，25℃） | 0.6 | — | 交公便字[2006]274号 |
| 路面结构磨耗值（g/m2） | 737 | ＜800 | JTJ 052-2000 T0752 |
| 路面亮度值（ld/m2） | 10.9 | ≤7.0 | GBT 5700-2008 |
| 路面光照反射系数 | 0.13 | ≤0.1 | GBT 5700-2008 |
结论：可见本发明在成本没有较大增长的情况下，一度幅度地提高了隧道沥青路面的光照反射能力，提高了隧道内的照明亮度，适用于对光照亮度没有高要求的使用环境，且保持了原沥青路面稳定的高温性能、低温抗裂性能、抗水损坏性能，具有推广应用价值。
实施例3
一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，它包括胶结材料和明色化碎石材料；其中，胶结材料采用脱色沥青，其具体指标要求见下表所示：
明色化碎石材料，为满足下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：
| 明色碎石骨料 | 检测值 |
| 莫氏硬度 | 7.5 |
| 洛杉矶磨耗值（%） | 15 |
| 磨光值PSV | 48 |
| 压碎值（%） | 18 |
| 颜色 | 白色 |
施工中，经洒布车慢速均匀将该胶结材料喷涂于隧道路面表面，喷涂量为0.7~1.5kg /m2，在30min内撒布预热后的明色碎石材料颗粒经有效压实温度降至常温后即得到3~5mm厚的明色化功能层。
该实施例中，加铺该功能层前后路面路用性能对比如下：
结论：明色胶结料优异的粘结强度以及明亮的外观色泽，决定了本发明具有更强的粘附性能，结构整体性和路表功能性更为突出，其抗车辙能力、抗低温弯拉能力和抗水损能力更加优越，并在成本没有较大增长的情况下，极大程度地提高了隧道沥青路面的光照反射能力，提高了隧道内的照明亮度，适用于对光照亮度有较高要求的使用环境，具有巨大的市场推广应用价值。
Claims (7)
1.一种基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：它包括明色化碎石材料和胶结材料；所述明色化碎石材料，采用满足下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：
。
2.如权利要求1所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：所述明色化碎石材料，粒径为1~3mm，碎石撒布覆盖率为70%~80%，石料预热温度为120℃～160℃。
3.如权利要求1或2所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：所述胶结材料，采用基质沥青、改性沥青、乳化沥青或改性乳化沥青，具体指标要求见下表所示：
4.如权利要求1或2所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：所述胶结材料，采用脱色沥青材料，具体采用满足下表中所示的各项性能指标的脱色沥青材料：
5.如权利要求1或2所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：所述胶结材料，经洒布车慢速均匀喷涂于隧道路面表面，喷涂量为0.7~1.5kg/m2，之后在30min内撒布所述明色化碎石材料，经有效压实温度降至常温后，即可形成3~5mm厚的所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层。
6.如权利要求3所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：所述胶结材料，经洒布车慢速均匀喷涂于隧道路面表面，喷涂量为0.7~1.5kg/m2，之后在30min内撒布所述明色化碎石材料，经有效压实温度降至常温后，即可形成3~5mm厚的所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层。
7.如权利要求4所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层，其特征在于：所述胶结材料，经洒布车慢速均匀喷涂于隧道路面表面，喷涂量为0.7~1.5kg/m2，之后在30min内撒布所述明色化碎石材料，经有效压实温度降至常温后，即可形成3~5mm厚的所述的基于明色碎石的隧道沥青路面明色化功能层。
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