CN108611944A - 一种多功能透水结构路面 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能透水结构路面，包括覆于基层顶面的混合沥青混凝土B层及顶部的混合沥青混凝土A层；混合沥青混凝土A层/B层，由石料A和石料B分别与聚酯纤维、改性沥青组成，改性沥青由SBS沥青和改性剂配合而成；混合沥青混凝土A层的空隙率小于混合沥青混凝土B层的空隙率；基层为包括粗骨料和一定质量占比的增强剂、净水材料的混凝土层。其结构简单，原料成本低，多层结构使得各种功能相互促进，使路面结构能够充分发挥透水，过滤，尾气吸收的作用，对海绵城市的建设和可持续发展具有重大意义。其对雨水的进一步的过滤和疏导，利用光催化分解汽车尾气，充分利用了城市水资源，改善了城市环境，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种多功能透水结构路面
技术领域
本发明涉及一种结构路面，具体涉及一种多功能透水结构路面。
背景技术
进入21世纪以来，随着我国城市化建设不断加快，城市基础设施建设的不合理性也日益凸显。城市中密实的铺面，阻碍了雨水的径流路径，造成城市水循环的不协调，地下水锐减。夏季路面温度会持续升高，而无法通过地下水的蒸发来调节其温，会使城市热岛效应更加显著，过高的温度也加速路面车辙，拥抱，推移等病害的产生。
此外，在面临降雨强度较大的情况时，城市排水系统排水能力不足以将大量降水在短时间内迅速排除，路面积水过多也将会造成行车易打滑，行车水雾影响视线，行车安全隐患大。因此增强路面直接透水的性能，使得城市的排水能力能够得到改善，可高效的补充地下水，缓解城市地下水不足的问题，保证行车安全。
另一方面，汽车保有量的急剧增加，造成汽车尾气的大量排放，引起光化学烟雾等环境问题，这将又是对环境的巨大冲击。如何解决尾气排放问题成为环境治理所必须要面对的问题。
海绵城市因自然净化、自然渗透、自然循环的理念，受到广泛的关注。海绵城市是指城市像海绵一样在面对自然灾害、气候突变等环境变化，具有良好的“弹性”，下雨时透水、净水、蓄水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
海绵城市的主要目的是确保城市防洪排水安全，同时最大限度地实现雨水在城市范围内的净化、渗透和积存，促进生态环境保护和雨水资源的利用。
现有的透水路面大部分是试验段，并未大规模推广。很多已经铺筑的透水路面也仅仅是面层透水，然后通过路面横坡排出路面结构。二氧化钛涂层能吸收可见光的范围有限，汽车尾气与其直接接触的时间较短，因此光催化效率不高，对于单独设置过滤层的路面结构，成本高，且净水效果不理想。
因此如何高效的处理汽车尾气，收集并利用水资源，改善环境问题，成为海绵城市所关注和研究的热点，也成为城市建设的重要的部分。
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能够充分发挥透水、过滤、尾气吸收的作用的多功能透水结构路面。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种多功能透水结构路面，包括覆于基层顶面的复合沥青混凝土层；所述复合沥青混凝土层包括混合沥青混凝土A层及底部的混合沥青混凝土B层；
所述混合沥青混凝土A层包括一定质量比的聚酯纤维、改性沥青和石料A，
所述混合沥青混凝土B层包括一定质量比的聚酯纤维、改性沥青和石料B；
且，混合沥青混凝土A层的空隙率小于混合沥青混凝土B层的空隙率；
所述改性沥青由SBS沥青和改性剂配合而成；
所述基层为包括粗骨料和一定质量占比的增强剂、净水材料的混凝土层。
上述混合沥青混凝土A层的空隙率为12-20％，混合沥青混凝土B层的空隙率为18-25％。
上述混合沥青混凝土A层的厚度为3-5cm，混合沥青混凝土B层的厚度为 5-8cm，基层的厚度为8-12cm。
上述混合沥青混凝土A层和B层中的聚酯纤维的质量占比为0.1％～0.3％；
改性沥青和石料A的油石比为4-5％；
改性沥青和石料B的油石比为4.5-6％；
石料A的合成级配为：
筛孔(mm) 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
上限(％) 100 100 71 30 20 17 14 12 9 6
下限(％) 100 90 40 10 9 7 6 5 4 3
合成级配(％) 100 91.5 64.9 16.8 11.7 9.9 7.9 5.7 4.6 4.1
石料B的合成级配为：
上述粗骨料的粒径为16～19mm；增强剂的质量占比为1％～3％；净水材料包括陶粒和/或100～200目的活性炭，质量占比为1％～3％；；混凝土的水灰比为 0.28～0.32。
上述改性剂为RE-G40高粘沥青改性剂。
上述复合沥青混凝土层的顶面覆有涂层，包括纳米二氧化钛涂层和/或纳米二氧化硅涂层。
进一步的，上述纳米二氧化钛涂层为掺杂非金属的纳米二氧化钛的自分散液，二氧化钛的粒径为5～100nm；所述非金属包括氮元素，含量为5％。
进一步的，上述二氧化硅的粒径为10～100nm。
进一步的，上述纳米二氧化钛涂层覆于纳米二氧化硅涂层顶面。
本发明的有益之处在于：
本发明提供的一种多功能透水结构路面，具有透水过滤和催化汽车尾气分解的功能，路面结构自上而下，其空隙率逐渐增大，较大的连通空隙率的变化，易于透水，能够防止孔隙堵塞，起到孔隙自净的作用。
表面层通过掺杂氮元素的纳米二氧化钛涂层，增大了纳米二氧化钛吸收可见光的范围，提高催化效率；纳米二氧化硅的比表面积大，孔隙大，能够有效吸附汽车尾气，延长纳米二氧化钛与汽车尾气直接接触的时间，为催化反应提供条件。双涂层结构，相比单独设置纳米二氧钛涂层，极大的提高了光催化效率；相比单独设置过滤层，将活性炭直接掺入透水混凝土内，在保证强度的条件下，过滤效果更好，施工更加方便，更加经济。
现有应用中，混合沥青混凝土层的空隙率过大，常常导致其粘结强度不足，本发明通过掺入高粘改性剂RE-G40的改性沥青作为胶结料，改善了60℃下的动力黏度达13000Pa.s。
本发明的一种多功能透水结构路面，其结构简单，原料易获取、成本低，多层结构使得各种功能相互促进，使路面结构能够充分发挥透水，过滤，尾气吸收的作用，对海绵城市的建设和可持续发展具有重大意义。其对雨水的进一步的过滤和疏导，利用光催化分解汽车尾气，充分利用了城市水资源，改善了城市环境，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的一种多功能透水结构路面的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、二氧化钛涂层，2、二氧化硅涂层，3、混合沥青混凝土A层，4、混合沥青混凝土B层，5、基层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明中的原料和试剂均为市购。
空隙率即空隙体积所占的混合沥青混凝土的总体积，空隙率越大透水效果越好。
面层空隙率根据《公路工程沥青及沥青混合料设计实验规程》(JTG E20-2011) 确定。
基层5空隙率由《透水水泥混凝土路面施工及验收规程》确定。
透水系数根据《公路工程沥青及沥青混合料设计实验规程》(JTG E20-2011) 确定。
本发明的一种多功能透水结构路面，其层级结构见附图1，以基层5作底，由下至上依次为混合沥青混凝土B层4、混合沥青混凝土A层3、二氧化硅涂层 2和二氧化钛涂层1。
基层5的厚度优选为10cm，混合沥青B层的厚度优选为6cm，混合沥青A 层的厚度优选为4cm。
实施例1
基层5以200目的活性炭作为净水材料的透水混凝土层，掺量为混凝土质量的1％；粗骨料(单粒径级配碎石)的粒径为16～19mm，用量为1600kg/m3；混凝土用普通硅酸盐水泥42.5，用量为375kg/m3，水灰比为0.28；增强剂为混凝土质量的1％。
改性沥青由RE-G40高粘沥青改性剂和SBS沥青按照质量比8：92配合而成，60℃动力黏度为13000Pa.s。
混合沥青混凝土A层3：改性沥青和石料A的油石比，优选为4.8％，聚酯纤维的质量占比为2％，面层空隙率为18％，矿料A的级配见下表1：
表1
混合沥青混凝土B层4：改性沥青和石料B的油石比，优选为4.5％，聚酯纤维的质量占比为2％，面层空隙率为20％，矿料B的级配见下表2：
筛孔(mm) 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
上限(％) 100 90 70 30 22 18 15 12 8 6
下限(％) 90 70 45 12 10 6 4 3 3 2
合成级配(％) 91.3 80.7 52.0 16.0 13.7 10.6 7.8 6.2 5.1 3.9
表2
将浓度为15％的纳米二氧化硅酸性分散液(PH值5-6)按0.05L/m2的用量涂在混合沥青混凝土A层3表面。
将掺杂5％氮元素的纳米二氧化钛粉末加入蒸馏水中形成浓度为20％的自分散液，然后按0.05L/m2的用量涂在纳米二氧化硅涂层2上，待其自然风干。
经检测，实施例1的结构路面的透水系数为25ml/s。
实施例2
基层5以100目的活性炭作为净水材料的透水混凝土层，掺量为混凝土质量的3％；粗骨料(单粒径级配碎石)的粒径为16～19mm，用量为1600kg/m3；混凝土用普通硅酸盐水泥42.5，用量为375kg/m3，水灰比为0.32；增强剂为混凝土质量的3％。
其余的组份及其含量，与实施例1相同。
经检测，实施例2的结构路面的透水系数为31ml/s。
渗水系数表征路面结构透水的能力，可见，实施例1和实施例2的渗水系数均大于600mL/min，结果显示透水率为优，透水效果明显。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能透水结构路面，其特征在于，包括覆于基层顶面的复合沥青混凝土层；所述复合沥青混凝土层包括混合沥青混凝土A层及底部的混合沥青混凝土B层；
所述混合沥青混凝土A层包括一定质量比的聚酯纤维、改性沥青和石料A，
所述混合沥青混凝土B层包括一定质量比的聚酯纤维、改性沥青和石料B；
且，混合沥青混凝土A层的空隙率小于混合沥青混凝土B层的空隙率；
所述改性沥青由SBS沥青和改性剂配合而成；
所述基层为包括粗骨料和一定质量占比的增强剂、净水材料的混凝土层。
2.根据权利要求1所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述混合沥青混凝土A层的空隙率为12-20％，混合沥青混凝土B层的空隙率为18-25％。
3.根据权利要求1所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述混合沥青混凝土A层的厚度为3-5cm，混合沥青混凝土B层的厚度为5-8cm，基层的厚度为8-12cm。
4.根据权利要求1所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述混合沥青混凝土A层和B层中的聚酯纤维的质量占比为0.1％～0.3％；
改性沥青和石料A的油石比为4-5％；
改性沥青和石料B的油石比为4.5-6％；
石料A的合成级配为：
石料B的合成级配为：
5.根据权利要求1所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述粗骨料的粒径为16～19mm；增强剂的质量占比为1％～3％；净水材料包括陶粒和/或100～200目的活性炭，质量占比为1％～3％；混凝土的水灰比为0.28～0.32。
6.根据权利要求1所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述改性剂为RE-G40高粘沥青改性剂，与SBS沥青的质量比为8：92。
7.根据权利要求1所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述复合沥青混凝土层的顶面覆有涂层，包括纳米二氧化钛涂层和/或纳米二氧化硅涂层。
8.根据权利要求7所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述纳米二氧化钛涂层为掺杂非金属的纳米二氧化钛的自分散液，二氧化钛的粒径为5～100nm；所述非金属包括氮元素，含量为3-8％。
9.根据权利要求7所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述二氧化硅的粒径为10～100nm。
10.根据权利要求7所述的一种多功能透水结构路面，其特征在于，所述纳米二氧化钛涂层覆于纳米二氧化硅涂层顶面。
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