CN106758651A - 一种刚柔复合型透排水路面结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刚柔复合型透排水路面结构，包括设置在水泥稳定碎石基层顶面的乳化沥青防水粘结层，所述乳化沥青防水粘结层上依次设置有水泥‑沥青基密水下面层、树脂基排水中面层及高粘改性沥青透水上面层。是一种刚柔并济、结构承载能力高、透排水性能优良的复合型路面结构。

Description

一种刚柔复合型透排水路面结构
技术领域
本发明涉及一种透排水路面结构，尤其涉及一种刚柔复合型透排水路面结构。
背景技术
近年来国内基础道路建设突飞猛进，但随着城市化建设的快速发展，城市内涝日益严重，同时国内道路面临重载、超载极端使用条件，道路作为城市重要的基础设施，协调好其路用性能及排水功能至关重要。
而今随着“海绵城市”的建设理念日益深化，为了解决城市内涝问题，提高雨天行车安全，排水路面的研究已逐步开展和深化。我国对大空隙排水沥青路面的研究较早，但由于国内重载、超载交通现象严重，大空隙储、透、排水设计与结构承载力设计的目标是冲突的，如何在结构承载能力和排水性能之间找到平衡点是亟待解决的关键问题。
专利CN 105862542 A公开了一种小粒径大空隙多层排水沥青路面结构，其由排水沥青混凝土PAC-16下面层、排水沥青混凝土PAC-10中面层和排水沥青混凝土PAC-5上面层组成，各层空隙率均达到20％～25％，为路面排水、降噪及耐久性不佳提供了一种解决方案。专利CN 105884289 A公开了一种透水性混凝土，其由P.0 42.5等级的水泥、3～35mm碎石、苯乙烯-丁二烯类共聚物粘结剂、水按一定比例拌合而成，其透水率为1～40mm/s，混凝土抗压强度为15～35MPa。专利CN 105544341A公开了一种应对城市低洼处道路的快速排水路面结构，采用阶梯形柔性基层结构，路段低洼处的台阶面高，路段高凸处的台阶面低，并在柔性基层与碎石排水通道之间设置过滤层，解决目前城市道路低洼处路面排水不畅，容易积水的技术问题。专利CN 101693611 A公开了一种半柔性路面灌注水泥浆结构，采用低干缩性水泥浆灌入沥青混合料空隙之间，能很好地与沥青混合料结合，改善半柔性路面的路用性能，延长路面使用寿命。
以往对于透排水道路结构和材料主要集中于排水沥青路面和透水混凝土路面，传统的沥青基材料难以克服大空隙结构的高温和水稳定性，而水泥基大空隙材料在低温条件下更易开裂，因此亟需提出一种刚柔复合型透排水路面结构和材料，弥补材料性能自身缺陷问题，为排水路面结构材料强度不足提供解决方案。
鉴于上述现有的排水路面结构和材料存在的缺陷，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，以期创设一种刚柔复合型透排水路面结构和材料，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
本发明所要解决的技术问题是提供一种透排水路面结构，是一种刚柔并济、结构承载能力高、透排水性能优良的复合型路面结构。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种刚柔复合型透排水路面结构，包括设置在水泥稳定碎石基层顶面的乳化沥青防水粘结层，所述乳化沥青防水粘结层上依次设置有水泥-沥青基密水下面层、树脂基排水中面层及高粘改性沥青透水上面层；
其中，所述乳化沥青防水粘结层按照重量份数计包括如下组份：沥青500～600份，皂液500～600份；所述水泥-沥青基密水下面层按照重量份数计包括如下组份：水泥1000～1200份，水300～360份，硅灰内替水泥10～100份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉5～50份，聚羧酸减水剂1～3份，碎石占4000～6000份；
所述树脂基排水中面层按照重量份数计包括如下组份：其中环氧树脂胶结料4～6份，碎石100～130份，矿粉2-5份；
所述高粘改性沥青透水上面层按照重量份数计包括如下组份：沥青胶结料40～50份，高粘改性剂4～5份，碎石1000～1100份，矿粉或水泥增强剂20～22份。
前述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述乳化沥青防水粘结层中的皂液由单季或双季铵盐类阳离子的乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在50～55℃下均匀拌合而成，其中按照重量份数计，乳化剂4～5份，稳定剂2～3份，HCl调酸至PH＝2～3。
前述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述水泥-沥青基密水下面层由大空隙水泥混凝土灌注乳化沥青组成，且碎石选用5～15mm单粒径洁净玄武岩碎石，水泥混凝土空隙率为15％～20％，采用高渗透性乳化沥青灌满空隙。
前述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述水泥-沥青基密水下面层中的高渗透性乳化沥青按照重量份数计包括如下组份：沥青400～500份，皂液600～800份，其中皂液由单季或双季铵盐类阳离子乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在50～55℃下均匀拌合而成，其中按照重量份数计，乳化剂4～5份，稳定剂2～3份，HCl调酸至PH＝2～3。
前述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述树脂基排水中面层中的环氧树脂胶结料为两种组份的混合物，其中一种组份为双酚A或双酚F型，按照重量份数计为8～10份；另一种组份为聚酰胺或改性胺593的常温固化剂，按照重量份数计为5～6份。
前述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述高粘改性沥青透水上面层中的碎石最大公称粒径为13.2mm，且空隙率为18％～20％。
前述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：路面总厚度为13-18cm，其中，乳化沥青防水粘结层的厚度为1-2mm，所述水泥-沥青基密水下面层的厚度为6-8cm，所述树脂基排水中面层的厚度为4-6cm，所述高粘改性沥青透水上面层的厚度为3-4cm。
本发明的有益效果是：
1.采用刚柔复合型面层结构，结构层功能清晰，在保证优良的路用性能的基础上，实现良好的透排水功能；
2.水泥-沥青基密水下面层为刚性承载层，即在透水水泥混凝土骨架结构中灌注高渗透性乳化沥青，使乳化沥青填充水泥混凝土空隙，在保证足够的结构承载能力的基础上，提高水泥混凝土变形、抗裂性能，并提高下面层密水性能；
3.采用乳化沥青防水粘结层，提高基层顶面防水性能及其与面层的粘结性能，同时下面层灌入乳化沥青渗透到层底，与粘结层形成整体，进一步加强结构整体性；
4.树脂基排水中面层作为刚柔过渡层，采用环氧树脂作为胶结料，其粘结强度高，可有效提高结构强度，保证优良的储排水性能和抗水损坏性能；
5.高粘改性沥青透水上面层为柔性面层，采用高粘改性沥青，提高混合料粘结强度及路用性能，最大化透水能力；
6.本发明的刚柔复合式透排水路面结构及材料为重载、超载交通提供了很好的解决方案，有效延长路面使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种刚柔复合型透排水路面结构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明形成的一种刚柔复合型透排水路面结构及材料，其特征在于：从水泥稳定碎石基层顶面，由下到上依次为乳化沥青防水粘结层(1)、水泥-沥青基密水下面层(2)、树脂基排水中面层(3)及高粘改性沥青透水上面层(4)。
实施例1
刚柔复合型透排水路面总厚度为15.15cm，其中乳化沥青防水粘结层厚度为1.5mm、水泥-沥青基密水下面层厚度为7cm、树脂基排水中面层厚度为5cm、高粘改性沥青透水上面层厚度为3cm。
(1)首先清理水泥稳定碎石基层顶面，撒布乳化沥青防水粘结层，待破乳后铺筑下面层大空隙水泥混凝土骨架结构，待水泥混凝土标准养生28天形成强度后，灌注乳化沥青，使其填充满混凝土空隙，形成“骨架-密实”结构。
其中乳化沥青防水粘结层由沥青和皂液组成，按照重量份数计沥青占500份，皂液占500份。皂液由单季或双季铵盐类阳离子乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在55℃下均匀拌合而成，其中按照重量份数计乳化剂占4份，稳定剂占2份，HCl调酸至PH＝2。
其中大空隙水泥混凝土配合比为：按照重量份数计水泥占1000份，水占300份，硅灰内替水泥占10份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉占15，聚羧酸减水剂占1份，碎石占4000份，碎石选用5～15mm单粒径洁净玄武岩碎石，水泥混凝土空隙率为15％。待水泥混凝土养生形成强度后，采用高渗透性乳化沥青灌满空隙。
其中高渗透性乳化沥青由沥青和皂液组成，其中按照重量份数计沥青占400份，皂液占600份。皂液由单季或双季铵盐类阳离子乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在55℃下均匀拌合而成，其中乳化剂占4份，稳定剂占2份，HCl调酸至PH＝2。
(2)待下面层养生形成强度后，清理下面层工作面，摊铺树脂基排水中面层，养生2～3天固化形成强度。
其中按照重量份数计环氧树脂胶结料占4份，碎石占100份，碎石最大公称粒径为16mm，空隙率为20％。环氧树脂胶结料为甲、乙两种组分的混合物，甲组分可优选双酚A、双酚F型，乙组分可优选聚酰胺、改性胺593等常温固化剂，按照重量份数计甲组分占8份；乙组分占5份。
(3)待中面层养生固化后，清理中面层工作面，摊铺高粘改性沥青透水上面层。
其中按照重量份数计甲组分占8份；沥青胶结料占40份，高粘改性剂占4份，碎石占1000份，水泥增强剂占20份，水泥增强剂内替矿粉，碎石最大公称粒径为13.2mm，空隙率为18％。
实施例2
刚柔复合型透排水路面总厚度为18.2cm，其中乳化沥青防水粘结层的厚度为2mm、水泥-沥青基密水下面层厚度为8cm、树脂基排水中面层厚度为6cm、高粘改性沥青透水上面层厚度为4cm。
(1)首先清理水泥稳定碎石基层顶面，撒布乳化沥青防水粘结层，待破乳后铺筑下面层大空隙水泥混凝土骨架结构，待水泥混凝土标准养生28天形成强度后，灌注乳化沥青，使其填充满混凝土空隙，形成“骨架-密实”结构。
其中乳化沥青防水粘结层由沥青和皂液组成，按照重量份数计沥青占600份，皂液占600份。皂液由单季或双季铵盐类阳离子乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在55℃下均匀拌合而成，其中按照重量份数计乳化剂占5份，稳定剂占3份，HCl调酸至PH＝3。
其中大空隙水泥混凝土配合比为：按照重量份数计水泥占1200份，水占360份，硅灰内替水泥占80份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉占25，聚羧酸减水剂占3份，碎石占6000份，碎石选用5～15mm单粒径洁净玄武岩碎石，水泥混凝土空隙率为20％。待水泥混凝土养生形成强度后，采用高渗透性乳化沥青灌满空隙。
上述高渗透性乳化沥青由沥青和皂液组成，其中按照重量份数计沥青占500份，皂液占800份。皂液由单季或双季铵盐类阳离子乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在55℃下均匀拌合而成，其中按照重量份数计乳化剂占5份，稳定剂占3份，HCl调酸至PH＝3。
(2)待下面层养生形成强度后，清理下面层工作面，摊铺树脂基排水中面层，养生2～3天固化形成强度。
其中按照重量份数计环氧树脂胶结料占6份，碎石占130份，碎石最大公称粒径为16mm，空隙率为25％。环氧树脂胶结料为甲、乙两种组分的混合物，甲组分可优选双酚A、双酚F型，乙组分可优选聚酰胺、改性胺593等常温固化剂，按照重量份数计甲组分占10份；乙组分占6份。
(3)待中面层养生固化后，清理中面层工作面，摊铺高粘改性沥青透水上面层。
其中按照重量份数计甲组分占10份；沥青胶结料占50份，高粘改性剂占5份，碎石占1100份，水泥增强剂占22份，水泥增强剂内替矿粉，碎石最大公称粒径为13.2mm，空隙率为20％。
水泥-沥青密水混合料性能见表1，环氧树脂胶结料性能见表2，树脂基排水混合料性能见表3，高粘改性沥青透水混合料性能见表4。
表1水泥-沥青密水混合料性能
试验项目 单位 试验结果 性能指标
水泥混凝土骨架空隙率 ％ 18 15～20
密水混凝土空隙率 ％ 0.3 0～1
28天抗压强度 MPa 35 ≥30
28天弯拉强度 MPa 7 ≥3
25次冻融后抗压强度损失率 ％ 8 ≤20
表2环氧树脂胶结料性能
试验项目 单位 试验结果 性能指标
拉伸强度(25℃) MPa 3.3 ≥1.52
断裂延伸率(25℃) ％ 362 ≥200
固化时间(25℃) h 11 3～24
表3树脂基排水混合料性能
试验项目 单位 试验结果 性能指标
空隙率 ％ 22 20～25
马歇尔稳定度(60℃) kN 45 ≥40
流值 0.1mm 47 20～50
固化时间(25℃) h 15 ＜24
残留稳定度MS ％ 88.2 ≥85
冻融劈裂比TSR ％ 85.5 ≥80
动稳定度(60℃) 次/mm 23540 ≥10000
极限破坏应变(-10℃) με 6470 ＞3000
表4高粘改性沥青透水混合料性能
综上所述，本发明提供的一种透排水路面结构，是一种刚柔并济、结构承载能力高、透排水性能优良的复合型路面结构。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (7)

1.一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：包括设置在水泥稳定碎石基层顶面的乳化沥青防水粘结层（1），所述乳化沥青防水粘结层（1）上依次设置有水泥-沥青基密水下面层（2）、树脂基排水中面层（3）及高粘改性沥青透水上面层（4）；
其中，所述乳化沥青防水粘结层（1）按照重量份数计包括如下组份：沥青500~600份，皂液500~600份；
所述水泥-沥青基密水下面层（2）按照重量份数计包括如下组份：水泥1000~1200份，水300~360份，硅灰内替水泥10~100份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉5~50份，聚羧酸减水剂1~3份，碎石占4000~6000份；
所述树脂基排水中面层（3）按照重量份数计包括如下组份：其中环氧树脂胶结料4~6份，碎石100~130份，矿粉2-5份；
所述高粘改性沥青透水上面层（4）按照重量份数计包括如下组份：沥青胶结料40~50份，高粘改性剂4~5份，碎石1000~1100份，矿粉或水泥增强剂20~22份。
2.根据权利要求1所述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述乳化沥青防水粘结层（1）中的皂液由单季或双季铵盐类阳离子的乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在50~55℃下均匀拌合而成，其中按照重量份数计，乳化剂4~5份，稳定剂2~3份，HCl调酸至PH=2~3。
3.根据权利要求1所述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述水泥-沥青基密水下面层（2）由大空隙水泥混凝土灌注乳化沥青组成，且碎石选用5~15mm单粒径洁净玄武岩碎石，水泥混凝土空隙率为15%~20%，采用高渗透性乳化沥青灌满空隙。
4.根据权利要求3所述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述水泥-沥青基密水下面层（2）中的高渗透性乳化沥青按照重量份数计包括如下组份：沥青400~500份，皂液600~800份，其中皂液由单季或双季铵盐类阳离子乳化剂、HCl调酸剂和CaCl2或聚丙烯酸盐稳定剂在50~55℃下均匀拌合而成，其中按照重量份数计，乳化剂4~5份，稳定剂2~3份，HCl调酸至PH=2~3。
5.根据权利要求1所述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述树脂基排水中面层（3）中的环氧树脂胶结料为两种组份的混合物，其中一种组份为双酚A或双酚F型，按照重量份数计为8~10份；另一种组份为聚酰胺或改性胺593的常温固化剂，按照重量份数计为5~6份。
6.根据权利要求1所述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：所述高粘改性沥青透水上面层（4）中的碎石最大公称粒径为13.2mm，且空隙率为18%~20%。
7.根据权利要求1所述的一种刚柔复合型透排水路面结构，其特征在于：路面总厚度为13-18cm，其中，乳化沥青防水粘结层（1）的厚度为1-2mm，所述水泥-沥青基密水下面层（2）的厚度为6-8cm，所述树脂基排水中面层（3）的厚度为4-6cm，所述高粘改性沥青透水上面层（4）的厚度为3-4cm。
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