CN105256688A - 保水降温沥青层状路面 - Google Patents

Abstract

一种保水降温沥青层状路面，包括基层及保水层，基层为内部呈实体表面为平整面结构，保水层位于基层的表面，保水层由保水砂浆灌注在多个排沥青混合料骨架的表面至终凝后形成，各沥青混合料骨架间呈间隙布置，保水砂浆由水灰比为1.38～1.5、河砂18～24%、矿粉8～13%、保水剂4～8%及粉煤灰4～8%构成。本发明具有如下优点：表面具有较强的吸水性和保水能力，能快速消除路面、广场、小区积水，减轻城市排水负担，减轻路面水雾，提高道路行车安全；能将雨水储存起来并进行热交换，调节城市空间的温度和湿度，缓解城市热岛效应；在保证足够的抗压强度和抗折强度的情况下，能明显减少材料用量，降低了成本。

Description

保水降温沥青层状路面

技术领域

本发明属于道路施工技术，特别涉及一种具有保持路面水分、能够降低路面以及环境温度的保水降温路面。

背景技术

由于城市区域发展日益庞大，人口密集、不透水建筑面积增加、排热机器繁多，其结果自然降雨渗入地面土壤的机率大大降低，城市热平衡受到破坏，以致路面热量无法释放，甚至引发居住环境日渐高温的都市“热岛”效应。改善城市“热岛”效应，减少对生态的影响、节约水资源，成为当今世界生态和水资源保护的主要课题之一，也是我国公路工程建设领域亟待研究和发展的新技术。目前，我国公路类型主要有二种形式：水泥路面和沥青路面，其中，水泥路面虽然具有强度高、平整度好、使用寿命长的优点；但存在刚性大、行驶颠簸、修补难度大的缺点；沥青路面具有柔韧性好、行车舒适、维修方便的优点；，缺点是承载能力低、易破坏、高温车辙、使用寿命短及保水性能达不到设计要求。由此可见，水泥路面刚性有余，而柔韧不足；而沥青路面柔韧有余，而刚性不足，若能将两者特点有机结合，则可达到优势互补、刚柔相济的目的。另外，两种路面都有一个共同点，即内部为实心结构，不透水，所需材料较多，因此，现有的路面，无论是水泥路面还是沥青路面，都不具有吸收水分、保水降温，以至于调节周围生态环境的作用。因此，设计保水降温沥青路面是一种保护环境、调节生态平衡、缓解城市热岛效应的优良新技术，有利于营造良好的生态和人居环境。然而，保水降温沥青路面发展时间很短，现阶段施工工艺简陋，工人操作多凭经验，管理相当不规范，路面强度、耐久性与设计大打折扣，工程质量保修问题突出，严重影响了该技术的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种保水降温沥青层状路面，它不但表面具有较强的吸水性，能快速消除路面、广场、小区积水，减轻城市排水负担；能减轻路面水雾，提高道路行车安全；而且还能将雨水储存起来并进行热交换，调节城市空间的温度和湿度，缓解城市热岛效应，具有良好的保水降温性。

本发明的目的是采用以下技术方案如下：一种保水降温沥青层状路面，包括基层及保水层，基层为内部呈实体表面为平整面结构，保水层位于基层的表面，保水层由保水砂浆灌注在多个排沥青混合料骨架的表面至终凝后形成，各沥青混合料骨架间呈间隙布置，所述保水砂浆由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.38～1.5、河砂18～24％、矿粉8～13％、保水剂4～8％及粉煤灰4～8％；各组分按所述配合比混合后使保水砂浆的抗压强度为10～30MPa，抗折强度大于2.0MPa，砂浆的流动度为10～14s。

本发明采用灌注法，将保水砂浆和沥青混合料骨架相结合形成层状路面，施工时，可先在基层的表面采用钢轮、静压方法碾压成型出沥青混合料骨架，其次采用人工和平板振动器等机械相辅助的方法灌注保水砂浆，使保水砂浆充分填满各个沥青混合料骨架间的间隙，以保证路面的整体性和强度，解决了工程保水砂浆施工灌注困难的同时，确保了保水降温沥青路面的质量。沥青混合料骨架呈间隙布置与保水砂浆形成的保水层，可以减少沥青用量，节约沥青及其他材料的使用数量，达到了节约成本的目的。拌制沥青混合料骨架所用粗骨料为碎石，宜选用5～10mm和10-20mm两种规格，细骨料为石灰岩石屑，矿粉为石灰石磨细的石粉，将水灰比、河砂、矿粉、保水剂及粉煤灰的按上述配合比的组分混合后，使其在节约材料的同时又能达到足够的抗压强度和抗折强度，保水砂浆硬化体保水率又能不低于20％，达到良好的保水降温性。各个沥青混合料骨架间的间隙可使保水层内部形成多个孔隙，一旦遇水，能够迅速地吸收周围环境的水分，形成膨胀性的水溶性结构而持续保留水分。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点：

(1)、表面具有较强的吸水性，能快速消除路面、广场、小区积水，减轻城市排水负担，减轻路面水雾，提高道路行车安全；

(2)、吸水、保水能力强，能将雨水储存起来并进行热交换，调节城市空间的温度和湿度，缓解城市热岛效应；

(3)、制作方便，在保证足够的抗压强度和抗折强度的情况下，能明显减少材料用量，降低了成本；

(4)、路面平整度高，提高路面质量。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：

如图1所示，本发明包含基层1及保水层2，基层1为内部呈实体表面为平整面结构，保水层2位于基层1的表面，保水层2由保水砂浆3灌注在多个排沥青混合料骨架4的表面至终凝后形成，各沥青混合料骨架4间呈间隙布置，所述保水砂浆3由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.38～1.5、河砂18～24％、矿粉8～13％、保水剂4～8％及粉煤灰4～8％；各组分按所述配合比混合后使保水砂浆的抗压强度为10～30MPa，抗折强度大于2.0MPa，砂浆的流动度为10～14s。

本发明采用灌注法，将保水砂浆和沥青混合料骨架相结合形成层状路面，施工时，可先在基层的表面采用钢轮、静压方法碾压成型出沥青混合料骨架，其次采用人工和平板振动器等机械相辅助的方法灌注保水砂浆，使保水砂浆充分填满各个沥青混合料骨架间的间隙，以保证路面的整体性和强度，解决了工程保水砂浆施工灌注困难的同时，确保了保水降温沥青路面的质量。沥青混合料骨架呈间隙布置与保水砂浆形成的保水层，可以减少沥青用量，节约沥青及其他材料的使用数量，达到了节约成本的目的。拌制沥青混合料骨架所用粗骨料为碎石，宜选用5～10mm和10-20mm两种规格，细骨料为石灰岩石屑，矿粉为石灰石磨细的石粉，将水灰比、河砂、矿粉、保水剂及粉煤灰的按上述配合比的组分混合后，使其在节约材料的同时又能达到足够的抗压强度和抗折强度，保水砂浆硬化体保水率又能不低于20％，达到良好的保水降温性。各个沥青混合料骨架间的间隙可使保水层内部形成多个孔隙，一旦遇水，能够迅速地吸收周围环境的水分，形成膨胀性的水溶性结构而持续保留水分。

保水砂浆可由搅拌站厂进行搅拌，搅拌站生产能力与容量与路面机械灌注能力相匹配，一般采用15m3/h的拌和设备即可。搅拌站的拌和能力可用下式计算：

M＝60ubhV(VV₁-VV₂)

式中：M——搅拌站总拌和能力(m3/h)；

b——灌注宽度(m)；

V——灌注速度(m/min)；

h——灌注深度(m)；

u——搅拌站可靠性系数，1.2～1.5；

VV₁——基体混合料连通空隙率(％)；

VV₂——灌浆后的剩余空隙率(％)。

实施例1

保水砂浆由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.4、河砂19％、矿粉9％、保水剂5％及粉煤灰5％。

将水泥、河砂、矿粉、保水剂及粉煤灰按上述配合比依次加入搅拌池内，加料的同时持续搅拌2min左右，至混合均匀；加入相应配比的水，搅拌3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表1。

表1

指标	实验结果	要求范围
			流动度(s)	12.5	10-14
7d抗折强度(MPa)	2.1	>2
			7d抗压强度(MPa)	19	10-30
保水率(％)	25.5	>20

实施例2

保水砂浆由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.5、河砂24％、矿粉13％、保水剂8％及粉煤灰8％。

将水泥、河砂、矿粉、保水剂及粉煤灰按上述配合比依次加入搅拌池内，加料的同时持续搅拌2min左右，至混合均匀；加入相应配比的水，搅拌3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表2。

表2

指标	实验结果	要求范围
			流动度(s)	13.8	10-14
7d抗折强度(MPa)	2.5	>2
			7d抗压强度(MPa)	24.5	10-30
保水率(％)	30	>20

实施例3

保水砂浆由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.45、河砂20％、矿粉10％、保水剂6％及粉煤灰6％。

将水泥、河砂、矿粉、保水剂及粉煤灰按上述配合比依次加入搅拌池内，加料的同时持续搅拌2min左右，至混合均匀；加入相应配比的水，搅拌3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表3。

表3

指标	实验结果	要求范围
			流动度(s)	13.5	10-14
7d抗折强度(MPa)	2.3	>2
			7d抗压强度(MPa)	22.1	10-30
保水率(％)	27.7	>20

如图1所示，基层1及保水层2之间铺筑有应力吸收层5，应力吸收层5由下层为2.0～2.6kg/m2热改性沥青层6及上层为9～14kg/m2瓜米石层7构成。应力吸收层采用热洒改性沥青表处，瓜米石层选取9.5～13.2mm。可采用沥青摊铺机进行摊铺，摊铺机开工前提前预热熨平板不低于100℃，铺筑过程缓慢、均匀、连续，不得随意变速或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析，摊铺速度宜控制2-6m/min。

保水砂浆的灌浆量由基体沥青混合料路面体积、基体混合料连通空隙率、灌浆后的剩余空隙率及砂浆损失率计算得出，通过以下公式计算：

G＝V_l×(VV₁-VV₂)×(1+K)

上式中：G为灌浆量(m3)；V_l为基体沥青混合料路面体积(m3)；VV₁为基体混合料连通空隙率(％)；VV₂为灌浆后的剩余空隙率(％)；K为砂浆损失率(一般取10％)；其中：基体混合料连通空隙率VV₁按下式计算：

${\mathrm{VV}}_1=\frac{V-V_1}{V}\×100$

式中：V为试件的体积(cm3)；V₁为矿料与封闭空隙的体积(cm3)，且m_干为试件在空气中的质量(g)；m_水为试件在水中的质量(g)；

ρ_水——水的密度(g/cm3)，一般取1.0g/cm3。

当沥青混合料骨架冷却至50℃以下时，才能开始灌浆，灌浆之前，需采用流动度仪测试砂浆流动度，确保施工和易性满足要求，若不满足，应分析原因并重新拌和。砂浆灌注主要采用人工灌注法，利用手推车或砂浆搅拌车将搅拌好的砂浆倾倒在基体沥青混合料表面，人工使用路耙迅速将砂浆均匀摊铺灌注。摊铺灌注顺序应遵循以下原则：横向由较低一侧向较高一侧，纵向由坡底向坡顶方向。人工灌注的同时，应辅助采用小型机具联合灌注，若人工路拌法制作砂浆，小型机具可采用平板振动器，边灌注边振动，一般按照“灌注—振动—灌注”的方式重复3次，注意振动充分，严格避免漏振，若搅拌站厂拌法，小型机具应采用小吨位的振动压路机。

灌浆完毕后，可在路表上喷洒缓凝剂形成缓凝剂层，喷洒前，根据缓凝要求将缓凝剂和水按照一定比例混合。以便于在保水砂浆终凝之前，可采用洒水车或清扫车，清洗路表面多余的水泥浆。

沥青混合料骨架配合比设计宜符合下列规定：

1)粗骨料的空隙率V_VS应按下式计算：

$V_{VS}=(1-\frac{{\mathrm{\ρ}}_{sc}}{{\mathrm{\ρ}}_{tc}})\×100$

式中:V_VS——粗骨料的空隙率(％)；

ρ_sc——粗骨料紧装密度(g/cm3)；

ρ_tc——粗骨料表观密度(g/cm3)

2)根据经验确定矿粉、沥青用量，一般粉胶比为0.8-1.2。

3)根据功能要求确定沥青混合料的设计空隙率V_VS。一般设计空隙率为20％-28％。

4)粗集料和细集料用量应按下式计算：

q_c+q_f+q_p＝100

$\frac{q_c}{100{\mathrm{\ρ}}_{sc}}(V_{VC}-V_{VS})=\frac{q_f}{{\mathrm{\ρ}}_{tf}}+\frac{q_{\mathrm{\ρ}}}{{\mathrm{\ρ}}_{t\mathrm{\ρ}}}+\frac{q_a}{{\mathrm{\ρ}}_a}$

式中：q_c——粗集料重量百分数(％)；

q_f——细集料重量百分数(％)；

q_p——矿粉重量百分数(％)；

q_a——沥青用量质量百分数(％)；

V_VC——粗骨料的空隙率(％)；

V_VS——沥青混合料设计空隙率(％)；

ρ_tf——细集料的表观密度(g/cm3)

ρ_tp——矿粉的表观密度(g/cm3)

ρ_a——沥青密度(g/cm3)

5)最佳沥青用量采用肯塔堡飞散试验和谢伦堡析漏试验综合确定。

沥青混合料的拌制可采用沥青拌和厂和间歇式拌和机生产，拌和厂的设置必须符合国家有关环境保护、消防、安全等规定，拌和厂距离应适宜且具有完备的排水设施。间歇式拌和机拌和能力满足施工要求，冷料仓数量满足配合比要求，配备计算机自动采集和打印设备。间歇式拌和机的振动筛规格应与矿料规格相匹配，最大筛孔宜略大于混合料的最大粒径，其余筛的设置应考虑混合料的级配稳定，并尽量使热料仓大体均衡，不同级配混合料必须配置不同的筛孔组合。

Claims (5)

1.一种保水降温沥青层状路面，包括基层(1)及保水层(2)，其特征在于：基层(1)为内部呈实体表面为平整面结构，保水层(2)位于基层(1)的表面，保水层(2)由保水砂浆(3)灌注在多个排沥青混合料骨架(4)的表面至终凝后形成，各沥青混合料骨架(4)间呈间隙布置，所述保水砂浆(3)由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.38～1.5、河砂18～24％、矿粉8～13％、保水剂4～8％及粉煤灰4～8％；各组分按所述配合比混合后使保水砂浆的抗压强度为10～30MPa，抗折强度大于2.0MPa，砂浆的流动度为10～14s。

2.如权利要求1所述的保水降温沥青层状路面，其特征在于保水砂浆由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.4、河砂19％、矿粉9％、保水剂5％及粉煤灰5％。

3.如权利要求1所述的保水降温沥青层状路面，其特征在于保水砂浆由下列配合比的组分混合而成：水与水泥的水灰比为1.45、河砂20％、矿粉10％、保水剂6％及粉煤灰6％。

4.如权利要求1、2或3所述的保水降温沥青层状路面，其特征在于：基层(1)及保水层(2)之间铺筑有应力吸收层(5)，应力吸收层由下层为2.0～2.6kg/m2热改性沥青层(6)及上层为9～14kg/m2瓜米石层(7)构成。

5.如权利要求1所述的保水降温沥青层状路面，其特征在于：保水砂浆的灌浆量由基体沥青混合料路面体积、基体混合料连通空隙率、灌浆后的剩余空隙率及砂浆损失率计算得出，通过以下公式计算：

G＝V_l×(VV₁-VV₂)×(1+K)

上式中：G为灌浆量(m3)；V_l为基体沥青混合料路面体积(m3)；VV₁为基体混合料连通空隙率(％)；VV₂为灌浆后的剩余空隙率(％)；K为砂浆损失率(一般取10％)；其中：基体混合料连通空隙率VV₁按下式计算：

${\mathrm{VV}}_1=\frac{V-V_1}{V}\×100$

式中：V为试件的体积(cm3)；V₁为矿料与封闭空隙的体积(cm3)，且m_干为试件在空气中的质量(g)；m_水为试件在水中的质量(g)；

ρ_水——水的密度(g/cm3)，一般取1.0g/cm3。