CN106948234A - 一种新型调温沥青路面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型调温沥青路面结构，包括导热沥青上面层与吸热沥青中面层。所述沥青上面层通过掺入碳纤维、石墨粉形成导热沥青结构层，中面层通过掺入真空浸渍的聚乙二醇/膨胀珍珠岩复合材料形成的吸热沥青结构层。优点是：导热沥青结构层将路面辐射导入沥青中下面层，吸热沥青结构层通过复合材料固—液相变进行吸热，使得沥青路面中上面层同时温度降低，调节路面温度场，在保证路用性能的同时减轻夏季高温天气沥青路面车辙病害的产生和缓解城市热岛效应。
Description
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，涉及一种新型调温沥青路面结构，可有效降低路面温度，减轻路面高温病害，达到缓解城市“热岛效应”的效果。
背景技术
沥青路面因具有表面平整无接缝、行车舒适、噪音小、养护维修简便等优点被广泛采用，我国现有13万公里高速公路中，90％以上是沥青路面。我国大部分地区夏季炎热，气温可达到35℃以上，由于沥青路面对太阳辐射的低反射率，路表温度可达到70℃左右，一方面导致材料高温失稳使得路面出现一系列破坏，另一方面，还会影响道路周边热环境，加重城市“热岛效应”。
目前，国内外为应对车辙破坏从改性沥青、结构设计出发提高沥青及沥青混合料的高温稳定性，但并不能从根本上解决车辙问题。近年来，出现一批新的设计理念，如反射型沥青路面、导电沥青混凝土、热阻沥青混合料、相变沥青混合料等，通过改性路面的热学性质以改变沥青温度场，但路用性能、成本与耐久性是制约其发展的重要因素。如何利用新型路面材料，通过合理组合，开发出成本低廉、性能优异的环境友好型沥青路面结构是需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，综合使用导热沥青混合料与相变沥青混合料，提供一种新型调温沥青路面结构，针对车辙常发生的中上面层位置，该路面结构上面层通过将热量导入结构内部，为防止中面层热量蓄积，通过复合相变材料进行吸热，调节沥青路面整体温度场，达到同时降低路面中上面层温度的效果，不但可以减少夏季高温破坏，还可以有效缓解城市“热导效应”，节约能源。
为实施上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型调温沥青路面结构，其特征在于：包括导热沥青上面层与吸热沥青中面层，所述沥青上面层通过掺入碳纤维、石墨粉形成导热沥青结构层，中面层通过掺入真空浸渍的聚乙二醇/膨胀珍珠岩复合材料形成的吸热沥青结构层。
作为优选，所述路面上面层为导热沥青混合料，其中炭纤维含量为沥青混合料总质量的0.2％，石墨粉掺量为沥青体积分数的12％～18％以替代矿粉。
作为优选，所述路面上面层级配为公称最大粒径13mm的导热沥青混凝土层，在普通AC-13沥青混合料的基础配比上，其中掺入的石墨质量每增加1g，沥青含量增加0.5g。
作为优选，所述上面层导热沥青混合料拌合顺序为粗细集料用拌和机拌和90s后加入碳纤维再拌合90s，加入沥青后拌合90s，最后加入石墨粉与矿粉，继续拌和90s，制得导热沥青混合料。
作为优选，所述沥青混合料中面层为吸热沥青混合料，其中真空浸渍法制得的聚乙二醇/膨胀珍珠岩以替代半数0.15mm与0.3mm档的细集料。
作为优选，本发明所采用的中面层级配为公称最大粒径13mm的吸热沥青混凝土层，在普通AC-13沥青混合料的基础配比上，直接将聚乙二醇/膨胀珍珠岩替代半数0.15mm与0.3mm档的细集料。
作为优选，本发明中面层所采用聚乙二醇/膨胀珍珠岩，由聚乙二醇与100目的膨胀珍珠岩混合，90℃水浴0.5h，抽真空1h，热过滤24h后冷却，磨细过筛制成。
作为优选，所述中面层吸热沥青混合料拌合顺序为粗细集料用拌和机拌和90s后加入复合相变材料再拌合90s，加入沥青后拌合90s，最后加入矿粉，继续拌和90s，制得吸热沥青混合料。
作为优选，本发明调温中上面层是在普通AC-13沥青混合料的基础配比上进行替代某档集料所得，其普通沥青混合料的质量百分比为37～46％的粗集料(4.75mm～13.2mm)、43～51％的细集料(0.075mm～4.75mm)、5％～6％的矿粉以及4％～6％的70#基质沥青。
采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：
导热沥青结构层将路面辐射导入沥青中下面层，吸热沥青结构层通过复合材料固—液相变进行吸热，使得沥青路面中上面层同时温度降低，调节路面温度场，在保证路用性能的同时减轻夏季高温天气沥青路面车辙病害的产生和缓解城市热岛效应。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的试件试验箱体图。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此限定本发明的保护范围，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
该新型调温路面结构包括导热沥青上面层1与吸热沥青中面层2，所述沥青上面层1通过掺入碳纤维、石墨粉形成导热沥青结构层，中面层2通过掺入真空浸渍的聚乙二醇/膨胀珍珠岩复合材料形成的吸热沥青结构层。
实施例1
确定普通沥青混合料各掺量的质量百分比以备调温结构层的设计，42％的粗集料(4.75mm～13.2mm)、47.5％的细集料(0.075mm～4.75mm)、5.7％的矿粉以及4.8％的70#基质沥青。
制备聚乙二醇/膨胀珍珠岩定形相变材料，由聚乙二醇与100目的膨胀珍珠岩混合，
90℃水浴0.5h，抽真空1h，热过滤24h后冷却，磨细过筛备用。
吸热沥青中面层的设计：保持沥青混合料粗集料、矿粉与沥青质量百分比不变，细集料(0.075mm～4.75mm)质量调为39.2％，复合相变材料掺比为8.3％。
中面层试件成型：预热后粗细集料用拌和机拌和90s后加入复合相变材料再拌合90s，加入沥青后拌合90s，最后加入矿粉，继续拌和90s，制得吸热沥青混合料。
导热沥青上面层的设计：保持沥青混合料粗细集料(0.075mm～13.2mm)的质量不变，碳纤维掺量为0.2％，石墨粉掺量为沥青体积分数的18％以替代矿粉，换算成质量分数为2.2％的石墨，2.8％的矿粉与5.9％的沥青。
新型调温沥青路面结构组合试件与常规沥青混合料试件相比上表面降温达4.3℃，
下表面降温3.4℃。
实施例2
确定普通沥青混合料各掺量的质量百分比以备调温结构层的设计，42％的粗集料(4.75mm～13.2mm)、47.5％的细集料(0.075mm～4.75mm)、5.7％的矿粉以及4.8％的70#基质沥青。
制备聚乙二醇/膨胀珍珠岩定形相变材料，由聚乙二醇与100目的膨胀珍珠岩混合，
90℃水浴0.5h，抽真空1h，热过滤24h后冷却，磨细过筛备用。
吸热沥青中面层的设计：保持沥青混合料粗集料、矿粉与沥青质量百分比不变，细集料(0.075mm～4.75mm)质量调为42.2％，复合相变材料掺比为5.3％。
中面层试件成型：预热后粗细集料用拌和机拌和90s后加入复合相变材料再拌合90s，加入沥青后拌合90s，最后加入矿粉，继续拌和90s，制得吸热沥青混合料。
导热沥青上面层的设计：保持沥青混合料粗细集料(0.075mm～13.2mm)的质量不变，碳纤维掺量为0.2％，石墨粉掺量为沥青体积分数的12％以替代矿粉，换算后的石墨质量分数为1.4％，矿粉为3.9％，沥青为5.5％。
新型调温沥青路面结构组合试件与常规沥青混合料试件相比上表面降温达3.6℃，下表面降温2.5℃。
Claims (7)
1.一种新型调温沥青路面结构，其特征在于：包括导热沥青上面层与吸热沥青中面层。
2.根据权利要求1所述的沥青上面层通过掺入碳纤维、石墨粉形成导热沥青结构层，中面层通过掺入真空浸渍的聚乙二醇/膨胀珍珠岩复合材料形成的吸热沥青结构层。
3.根据权利要求1或2所述的导热沥青混合料，其中炭纤维含量为沥青混合料总质量的0.2%，石墨粉掺量为沥青体积分数的12%～18%以替代矿粉。
4.根据权利要求1或2所述导热沥青混合料在普通AC-13沥青混合料的基础配比上，其中掺入的石墨质量每增加1g，沥青含量增加0.5g。
5.根据权利要求1或2所述导热沥青混合料拌合顺序为粗细集料用拌和机拌和90s后加入碳纤维再拌合90s，加入沥青后拌合90s，最后加入石墨粉与矿粉，继续拌和90s，制得导热沥青混合料。
6.根据权利要求1或2所述的吸热沥青混合料，其中真空浸渍法制得的聚乙二醇/膨胀珍珠岩以替代半数0.15mm与0.3mm档的细集料。
7.根据权利要求1或2所述的聚乙二醇/膨胀珍珠岩，由聚乙二醇与100目的膨胀珍珠岩混合，90℃水浴0.5h，抽真空1h，热过滤24h后冷却，磨细过筛所得。
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