CN106087676A - 治理沥青路面拥包病害的强化结构件及路面施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种治理沥青路面拥包病害的强化结构件，包括转接头(1)和强化板(2)，转接头(1)和强化板(2)通过插接组装成正六边形强化件结构单元(3)，多个强化件结构单元(3)组装成一个蜂窝状强化结构件组元(4)；所述转接头(1)和强化板(2)的表面均设有纵横垂直设置的凹槽(5)。本发明提供的一种治理沥青路面拥包病害的强化结构件，能够分散沥青承受的载荷，强化沥青路面，约束面层沥青的流变。采用本发明的强化结构件，使沥青道路拥包病害程度减轻60％以上，治理后病害复发率降低50％左右，道路寿命延长近一倍，节省因拥包导致的养护费约50％，产生了良好的社会经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及治理沥青路面拥包病害的强化结构件及路面施工工艺，属于城市道路和公路工程技术领域。
背景技术
拥包是沥青路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候等因素综合作用下沥青面层材料的抗剪强度不足、沥青永久性纵向流变而引起的路面病害。拥包是高速公路和市政道路最常见的路病，最常见于收费站口、服务区及交通灯处。拥包直接危害路面的质量，降低了路面的使用寿命，缩短了维修周期，此外拥包病害严重影响了车辆行驶的安全性、舒适性。
当前常用的治理拥包病害的方法为：当由于沥青面层原因而引起拥包时，可采用铣刨掉原面层后直接重铺面层；当病害由基层原因引起时应挖除原面层和基层，清除不稳定层，喷洒粘层油后重做与原结构层等厚的结构层。但是，治理后拥包病害常常复发，拥包病害没有得到有效的遏制。表明现有治理拥包技术措施尚不能有效地减少与防止拥包病害的发生，尤其是公路运输量日益增长和运输向重型化发展趋势以及高等级公路渠化交通运行的今天，防治沥青路面拥包病害及复发仍是我们面临的一项艰巨而重大的课题。因此，研究一种治理沥青路面拥包病害的强化结构件及路面施工工艺，能够防治沥青路面拥包病害，有效遏制拥包病害复发，显得尤为必要。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种治理沥青路面拥包病害的强化结构件及路面施工工艺，可以有效分散沥青承受的载荷、强化沥青路面、约束面层沥青的流变，从而有效治理沥青路面拥包病害。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
治理沥青路面拥包病害的强化结构件，包括转接头和强化板，转接头和强化板通过插接组装成正六边形强化件结构单元，多个强化件结构单元组装成一个蜂窝状强化结构件组元；所述转接头和强化板的表面均设有纵横垂直设置的凹槽。
前述治理沥青路面拥包病害的强化结构件中，转接头为八面体，其中转接头上底面和转接头下底面为间隔设置三个等长短边和三个等长长边的六边形，转接头上底面、转接头下底面以及包含长边的三个侧面上均设有纵横垂直设置的凹槽，其中，转接头上底面和转接头下底面的凹槽个数均为垂直方向和水平方向上分别设置3个；包含长边的三个侧面的凹槽个数为在平行于底面方向上设置5个，在垂直于底面方向上设置2个；包含短边的三个侧面上设有梯形凹槽，相邻梯形凹槽间夹角为120°。
前述治理沥青路面拥包病害的强化结构件中，转接头的高度H2为40mm，所述短边的长度L3为20mm，所述长边的长度L4为40mm；梯形凹槽的梯形上底长度L1为12mm，下底长度L2为16mm，高H1为14mm。
前述治理沥青路面拥包病害的强化结构件中，强化板的两端设置有凸块，凸块与梯形凹槽相匹配；强化板的中心设置有半圆形凹槽，半圆形凹槽、强化板上底面、强化板下底面和强化板侧面均设有纵横垂直设置的凹槽。半圆形凹槽的设置是为了使沥青有足够的板体厚度，保证沥青路面的板体强度，否则冬季可能会出现路面裂纹。
前述治理沥青路面拥包病害的强化结构件中，强化板的长度L5为80mm，宽度K1为20mm，高度H3为40mm；所述半圆形凹槽的直径D为40mm。
前述治理沥青路面拥包病害的强化结构件中，凹槽的截面为正三角形，三角形的边长为4mm，长度为12mm。
前述治理沥青路面拥包病害的强化结构件中，转接头和强化板均采用含25％玻璃纤维的强化尼龙复合材料，通过注塑技术制造而成。先采用混料机将玻璃纤维与尼龙混合均匀，再通过造粒机制成玻璃纤维和尼龙复合材料颗粒，最后采用注塑机制造含25％玻璃纤维的强化尼龙复合材料。
一种采用前述治理沥青路面拥包病害的强化结构件的路面施工工艺，包括以下步骤：
S1、根据路面拥包病害程度，铣刨去除拥包路面；铣刨深度>60mm；铣刨面积、形状可根据拥包病害而定；根据沥青路面厚度及拥包病害深度、面积对拥包发生路面进行铣刨，要求完全去除流变的沥青路面，铣刨面积主要取决于拥包病害面积；路面铣刨深度由路面厚度及拥包病害深度决定；
S2、在步骤S1铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层；或者在步骤S1铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层随后在沥青粘结层上表面摊铺沥青混合料，并根据沥青混合料密实度摊铺至一定厚度并分层碾压，形成下面层和中面层；根据沥青路面厚度及拥包病害深度、面积对拥包发生路面进行铣刨，当铣刨深度略大于60mm时，直接在铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层即可；当铣刨深度远大于60mm时，铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层后，还需摊铺、碾压形成下面层和中面层；
S3、按照拥包铣刨沟槽形状组装好强化结构件，在沥青粘结层或者在步骤S2中摊铺、碾压的得到的中面层上面铺设强化结构件组元；可根据拥包的面积和形状任意组装成形状、尺寸不一的强化构件单元体；
S4、根据沥青混合料密实度，在铺设完强化结构件组元的中面层上摊铺沥青混合料，碾压强化结构件组元所处的中面层，待中面层和下面层压实后，再用沥青混合料摊铺上面层。
前述路面施工工艺，步骤S4中，中面层和下面层压实后，上面层厚度满足：上面层厚度h1+强化结构件高度＝60mm。
前述路面施工工艺，步骤S4中，摊铺、碾压强化结构件组元所处的中面层时，压实后使得中面层厚度h2>40mm。以防止后续碾压施工时强化结构件单独承载、沥青碾压不实；下面层厚度h3由路面厚度和拥包病害深度决定，h3≥0mm。
本发明的强化结构件及其施工工艺适用于面层厚度≥60mm的所有沥青道路。本发明通过设计一种强化沥青道路面层的结构，即强化结构件，并将该强化结构件放置于沥青道路面层内，以提高面层承载能力和约束面层沥青混合料的纵向流变，达到防治病害产生的目的。也可用于新建沥青路面的拥包病害防治。本发明的强化结构件受力均匀、结构稳定；可进行现场组装，并可根据拥包病害的尺寸、形状与防治需求任意组装形状、尺寸不一的强化结构件组元。
本发明的强化结构件采用玻璃纤维(25％左右)强化尼龙的复合材料，通过注塑技术制造。材料的软化温度高于160℃，软化温度高于沥青混合料施工温度。本发明的强化结构件的结构设计与选材基本不影响今后沥青路面的养护与沥青再生。由于构件材质和结构特点，道路养护铣刨过程中可使强化结构件分解，可保证沥青的再生。
本发明的强化结构件由转接头和强化板构成。转接头和强化板的表面均设计有截面为等边三角型、边长为4mm的纵横垂直设置的凹槽。可以有效增大强化构件的表面积，与光滑平面结构比较，表面积增加了49％。从而使沥青和强化结构件的结合力增大，对沥青路面的强化及流变约束更强。还可以使得强化构件的内摩擦力增大，强化效果更佳显著；也增大了上面层与中面层间的结合力，预防发生搓皮现象。
在强化板中心设置半圆形凹槽，可以使沥青有足够的板体厚度，保证沥青路面的板体强度，避免冬季可能会出现的路面裂纹。
本发明的有益之处在于：本发明提供的一种治理沥青路面拥包病害的强化结构件，能够分散沥青承受的载荷，强化沥青路面，约束面层沥青的流变。本发明的强化结构件受力均匀、结构稳定；可进行现场组装，并可根据拥包病害的尺寸、形状与防治需求任意组装形状、尺寸不一的强化结构件组元。采用本发明的强化结构件，使沥青道路拥包病害程度减轻60％以上，治理后病害复发率降低50％左右，道路寿命延长近一倍。本发明路面施工工艺可灵活有效地用于不同厚度路面拥包病害的防治，并对道路后续养护作业及资源再生、环保不产生影响。不仅可应用于已产生了拥包病害沥青道路的养护，恢复路面功能、提高道路寿命，还可以应用于新建设的沥青道路中防止拥包病害发生。通过实施本发明的路面是施工工艺，节省因拥包导致的养护费约50％，产生了良好的社会经济效益。
附图说明
图1是本发明的转接头的俯视图和主视图：(a)俯视图，(b)主视图；
图2是本发明的强化板的俯视图和主视图：(a)俯视图，(b)主视图；
图3是本发明的强化结构件的俯视图和主视图：(a)俯视图，(b)主视图；
图4是本发明的强化件结构单元示意图；
图5是本发明的强化结构件组元示意图；
图6是路面面层结构示意图；
图中附图标记的含义：1-转接头，2-强化板，3-强化件结构单元，4-强化结构件组元，5-凹槽，11-转接头上底面，12-转接头下底面，13-短边，14-长边，15-梯形凹槽，21-凸块，22-半圆形凹槽，23-强化板上底面，24-强化板下底面，25-强化板侧面，6-下面层，7-中面层，8-上面层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍。
实施例1
如图3～图5所示，治理沥青路面拥包病害的强化结构件，包括转接头1和强化板2，转接头1和强化板2通过插接组装成正六边形强化件结构单元3，多个强化件结构单元3组装成一个蜂窝状强化结构件组元4；所述转接头1和强化板2的表面均设有纵横垂直设置的凹槽5。
如图1所示，转接头1为八面体，其中转接头上底面11和转接头下底面12为间隔设置三个等长短边13和三个等长长边14的六边形。转接头上底面11、转接头下底面12以及包含长边14的三个侧面上均设有纵横垂直设置的凹槽5，其中，转接头上底面11和转接头下底面12的凹槽5个数均为水平方向和垂直方向上分别设置3个；包含长边14的三个侧面的凹槽5个数为在平行于底面方向上设置5个，在垂直于底面方向上设置2个；包含短边13的三个侧面上设有梯形凹槽15，相邻梯形凹槽15间夹角为120°。转接头1的高度H2为40mm，短边13的长度L3为20mm，长边14的长度L4为40mm；梯形凹槽15的梯形上底长度L1为12mm，下底长度L2为16mm，高H1为14mm。
如图2所示，强化板2的两端设置有凸块21，凸块21与梯形凹槽15相匹配；强化板2的中心设置有半圆形凹槽22，半圆形凹槽22、强化板上底面23、强化板下底面24和强化板侧面25均设有纵横垂直设置的凹槽5。强化板2的长度L5为80mm，宽度K1为20mm，高度H3为40mm；所述半圆形凹槽24的直径D为40mm。
以上凹槽5的截面为正三角形，三角形的边长为4mm，长度为12mm。
实施例2
如图3～图5所示，治理沥青路面拥包病害的强化结构件，包括转接头1和强化板2，转接头1和强化板2通过插接组装成正六边形强化件结构单元3，多个强化件结构单元3组装成一个蜂窝状强化结构件组元4；所述转接头1和强化板2的表面均设有纵横垂直设置的凹槽5。
如图1所示，转接头1为八面体，其中转接头上底面11和转接头下底面12为间隔设置三个等长短边13和三个等长长边14的六边形。转接头上底面11、转接头下底面12以及包含长边14的三个侧面上均设有纵横垂直设置的凹槽5，其中，转接头上底面11和转接头下底面12的凹槽5个数均为水平方向和垂直方向上分别设置3个；包含长边14的三个侧面的凹槽5个数为在平行于底面方向上设置5个，在垂直于底面方向上设置2个；包含短边13的三个侧面上设有梯形凹槽15，相邻梯形凹槽15间夹角为120°。转接头1的高度H2为40mm，短边13的长度L3为20mm，长边14的长度L4为40mm；所述梯形凹槽15的梯形上底长度L1为12mm，下底长度L2为16mm，高H1为14mm。
如图2所示，强化板2的两端设置有凸块21，凸块21与梯形凹槽15相匹配；强化板2的中心设置有半圆形凹槽22，半圆形凹槽22、强化板上底面23、强化板下底面24和强化板侧面25均设有纵横垂直设置的凹槽5。强化板2的长度L5为80mm，宽度K1为20mm，高度H3为40mm；半圆形凹槽24的直径D为40mm。
以上凹槽5的截面为正三角形，三角形的边长为4mm，长度为12mm。
转接头和强化板均采用含25％玻璃纤维的强化尼龙复合材料，通过注塑技术制造而成。
实施例3
一种采用实施例1-2的治理沥青路面拥包病害的强化结构件的路面施工工艺，包括以下步骤：
S1、根据路面拥包病害程度，铣刨去除拥包路面；铣刨深度>60mm；
S2、在步骤S1铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层；
S3、按照拥包铣刨沟槽形状组装好强化结构件，在沥青粘结层上面铺设强化结构件组元4；
S4、根据沥青混合料密实度，在铺设完强化结构件组元4的中面层上摊铺沥青混合料，碾压强化结构件组元所处的中面层，待中面层和下面层重新压实后，再用沥青混合料摊铺上面层。施工完成后路面面层结构如图6所示。
其中，中面层和下面层重新压实后，上面层厚度满足：上面层厚度h1+强化结构件高度＝60mm。摊铺、碾压强化结构件组元所处的中面层时，压实后使得中面层厚度h2>40mm；下面层厚度h3由路面厚度和拥包病害深度决定，h3≥0mm。
实施例4
一种采用实施例1-2的治理沥青路面拥包病害的强化结构件的路面施工工艺，包括以下步骤：
S1、根据路面拥包病害程度，铣刨去除拥包路面；铣刨深度>60mm；
S2、在步骤S1铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层，随后在沥青粘结层上表面摊铺沥青混合料，并根据沥青混合料密实度摊铺至一定厚度并分层碾压，形成下面层和中面层；
S3、按照拥包铣刨沟槽形状组装好强化结构件，在步骤S2中摊铺、碾压得到的中面层上面铺设强化结构件组元4；
S4、根据沥青混合料密实度，在铺设完强化结构件组元4的中面层上摊铺沥青混合料，碾压强化结构件组元所处的中面层，待中面层和下面层重新压实后，再用沥青混合料摊铺上面层。中面层和下面层重新压实后，上面层厚度满足：上面层厚度h1+强化结构件高度＝60mm。施工完成后路面面层结构如图6所示。
其中，中面层和下面层重新压实后，上面层厚度满足：上面层厚度h1+强化结构件高度＝60mm。摊铺、碾压强化结构件组元所处的中面层时，压实后使得中面层厚度h2>40mm；下面层厚度h3由路面厚度和拥包病害深度决定，h3≥0mm。
实施例5对于新建设沥青路面时，可参照实施例3和实施例4的施工工艺直接将强化构件植于路面内。
Claims (10)
1.治理沥青路面拥包病害的强化结构件，其特征在于：包括转接头(1)和强化板(2)，转接头(1)和强化板(2)通过插接组装成正六边形强化件结构单元(3)，多个强化件结构单元(3)组装成一个蜂窝状强化结构件组元(4)；所述转接头(1)和强化板(2)的表面均设有纵横垂直设置的凹槽(5)。
2.根据权利要求1所述的治理沥青路面拥包病害的强化结构件，其特征在于：所述转接头(1)为八面体，其中转接头上底面(11)和转接头下底面(12)为间隔设置三个等长短边(13)和三个等长长边(14)的六边形，转接头上底面(11)、转接头下底面(12)以及包含长边(14)的三个侧面上均设有纵横垂直设置的凹槽(5)，其中，转接头上底面(11)和转接头下底面(12)的凹槽(5)个数均为垂直方向和水平方向上分别设置3个；包含长边(14)的三个侧面的凹槽(5)个数为在平行于底面方向上设置5个，在垂直于底面方向上设置2个；包含短边(13)的三个侧面上设有梯形凹槽(15)，相邻梯形凹槽(15)间夹角为120°。
3.根据权利要求2所述的治理沥青路面拥包病害的强化结构件，其特征在于：所述转接头(1)的高度H2为40mm，所述短边(13)的长度L3为20mm，所述长边(14)的长度L4为40mm；所述梯形凹槽(15)的梯形上底长度L1为12mm，下底长度L2为16mm，高H1为14mm。
4.根据权利要求2所述的治理沥青路面拥包病害的强化结构件，其特征在于：所述强化板(2)的两端设置有凸块(21)，凸块(21)与梯形凹槽(15)相匹配；强化板(2)的中心设置有半圆形凹槽(22)，半圆形凹槽(22)、强化板上底面(23)、强化板下底面(24)和强化板侧面(25)均设有纵横垂直设置的凹槽(5)。
5.根据权利要求4所述的治理沥青路面拥包病害的强化结构件，其特征在于：所述强化板(2)的长度L5为80mm，宽度K1为20mm，高度H3为40mm；所述半圆形凹槽(24)的直径D为40mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的治理沥青路面拥包病害的强化结构件，其特征在于：所述凹槽(5)的截面为正三角形，三角形的边长为4mm，长度为12mm。
7.根据权利要求1所述的治理沥青路面拥包病害的强化结构件，其特征在于：转接头(1)和强化板(2)均采用含25％玻璃纤维的强化尼龙复合材料，通过注塑技术制造而成。
8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的治理沥青路面拥包病害的强化结构件的路面施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据路面拥包病害程度，铣刨去除拥包路面；铣刨深度>60mm；
S2、在步骤S1铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层；或者在步骤S1铣刨沟槽底面涂撒沥青粘结层，随后在沥青粘结层上表面摊铺沥青混合料，并根据沥青混合料密实度摊铺至一定厚度并分层碾压，形成下面层和中面层；
S3、按照拥包铣刨沟槽形状组装好强化结构件，在沥青粘结层或者在步骤S2中摊铺、碾压得到的中面层上面铺设强化结构件组元(4)；
S4、根据沥青混合料密实度，在铺设完强化结构件组元(4)的中面层上摊铺沥青混合料，碾压强化结构件组元所处的中面层，待中面层和下面层压实后，再用沥青混合料摊铺上面层。
9.根据权利要求8所述的路面施工工艺，其特征在于：步骤S4中，中面层和下面层压实后，上面层厚度满足：上面层厚度h1+强化结构件高度＝60mm。
10.根据权利要求9所述的路面施工工艺，其特征在于：步骤S4中，摊铺、碾压强化结构件组元所处的中面层时，压实后使得中面层厚度h2>40mm；下面层厚度h3由路面厚度和拥包病害深度决定，h3≥0mm。
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