CN109137668B - 市政道路结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及市政工程技术领域，针对资源浪费的问题，提供了一种市政道路结构及施工方法，该技术方案如下：包括沿竖直方向向上依次铺设的素土层、粗石层、细石层、防水层、混凝土面层以及沥青面层，还包括凹陷于沥青面层以及混凝土面层的排水沟，沥青面层设有导热件，导热件延伸至素土层以及排水沟内。通过在沥青面层设有导热件将热量及时传递于素土层以及排水沟内的水分中并通过水分将热量带走，使得沥青面层及时冷却，减少轮胎滚阻上升，减少能耗，同时延长轮胎使用寿命，减少资源浪费，节能环保。

Description

市政道路结构及施工方法

技术领域

本发明涉及市政工程技术领域，更具体地说，它涉及一种市政道路结构及施工方法。

背景技术

道路就是供各种无轨车辆和行人通行的基础设施。

道路表面通常铺设有沥青面层，通过沥青面层防滑，使得车辆行走较为安全，因此被广泛应用。

但由于沥青的导热效果较差，在高温下，沥青面层温度较高，车轮在沥青路面上行走时，会使得橡胶轮胎温度提高，使得轮胎滚阻上升，进而使得车轮行走时耗能增加，同时会缩短轮胎的使用寿命，导致资源浪费，因此，还有改善空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种市政道路结构，具有减少资源浪费的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种市政道路结构，包括沿竖直方向向上依次铺设的素土层、粗石层、细石层、防水层、混凝土面层以及沥青面层，还包括凹陷于沥青面层以及混凝土面层的排水沟，所述沥青面层设有导热件，所述导热件延伸至素土层以及排水沟内。

采用上述技术方案，通过在沥青面层设有导热件且导热件延伸至素土层以及排水沟内，使得沥青面层受热后通过导热件将热量及时传递，通过将热量分散于素土层以及排水沟内的水分中并通过水分将热量带走，使得沥青面层在环境温度较高或被车轮摩擦导致升温时，能及时冷却，减少沥青面层温度大幅提升导致与橡胶轮胎摩擦后轮胎温度进一步提高的情况，减少轮胎滚阻上升，减少能耗，同时延长轮胎使用寿命，减少资源浪费，节能环保。

优选的，所述导热件有若干个，所述导热件包括埋设在沥青面层内的导热片以及与导热片固定连接的导热杆，所述导热杆延伸至素土层内，所述导热杆固定连接有延伸至排水沟内或与相邻导热杆连接的散热杆，所述散热杆延伸至排水沟内的端部固定连接有散热片。

采用上述技术方案，通过导热片增加导热件与沥青面层的传热面积，通过导热杆传导热量至素土层的地下水分中，通过散热杆将热量传导至排水沟内的水分中，通过散热片增加散热杆与排水沟内水分的传热面积，增加散热效果。

优选的，所述道路结构还包括位于道路两侧的挡板，所述挡板顶部高于沥青面层，所述挡板底部延伸至素土层。

采用上述技术方案，通过挡板保护粗石层、细石层、防水层、混凝土面层以及沥青面层，减少路面受压时，层结构向路面两侧扩散形变导致路面坍塌的情况。

优选的，所述导热杆贯穿防水层处通过密封胶密封。

采用上述技术方案，通过密封胶密封导热杆贯穿防水层的孔洞，保证防水层的防水作用。

优选的，所述导热件由铜制成。

采用上述技术方案，通过铜制成导热件，成本较低同时导热效率较高，保证沥青面层的散热效果。

优选的，所述沥青面层包括以下质量份数的组分：

沥青100份；

石墨烯2-3份；

铜粉10-15份；

二氧化硅8-10份；

金刚石1-2份；

钴盐0.5-1份；

硅烷偶联剂2-4份。

采用上述技术方案，通过加入石墨烯、铜粉、二氧化硅、金刚石以在沥青内部形成导热网，使得热量通过该导热网传导以及时传导至导热件上并通过导热件进行散热，通过加入钴盐，增加沥青与铜粉之间的粘结力，使得传热效果更佳，通过加入硅烷偶联剂，增加二氧化硅、金刚石与沥青的粘结力，使得传热效果更佳，同时通过二氧化硅、金刚石对沥青进行补强，使得沥青面层结构强度较高，结构稳定性较好。

优选的，所述沥青面层还包括以下质量份数的组分：

淀粉10-15份；

花青素3-4份。

采用上述技术方案，通过加入淀粉增粘，使得在沥青内分散均匀的各组分难以运动，减少团聚的情况，使得沥青面层性能分布均匀，通过加入花青素，以利用花青素与淀粉以糖苷键的形式结合，使得淀粉分子的分子链延长，进而使得增粘效果更佳。

优选的，所述混凝土面层包括以下质量份数的组分：

水泥100份；

二氧化硅80-100份；

铜粉5-10份；

氧化镁10-15份；

碳化硅10-15份；

水80-90份。

采用上述技术方案，通过二氧化硅作为填料，起到补强作用的同时提供较好的导热性能，通过铜粉、氧化镁、碳化硅形成导热网以提供优越的导热性能，使得混凝土面板受到来自沥青面层的热量时，通过该导热网及时将热量传递至导热件上以及时散热。

优选的，所述混凝土面层还包括以下质量份数的组分：

淀粉20-25份；

花青素7-8份。

采用上述技术方案，通过加入淀粉增粘，使得在混凝土内分散均匀的各组分难以运动，减少团聚的情况，使得混凝土面层性能分布均匀，通过加入花青素，以利用花青素与淀粉以糖苷键的形式结合，使得淀粉分子的分子链延长，进而使得增粘效果更佳。

针对现有技术存在的不足，本发明的第二目的在于提供一种市政道路结构的施工方法，具有减少资源浪费的优点。

一种上述的市政道路结构的施工方法，包括以下步骤：

(1)土方开挖；

(2)素土压实；

(3)插设导热件；

(4)铺设粗石层；

(5)铺设细石层；

(6)铺设防水层；

(7)浇注混凝土面层；

(8)铺设沥青面层。

采用上述技术方案，通过插设导热件后再铺设后续层结构，减少安装导热件的难度，同时通过导热件导热，以使得沥青面层以及混凝土面层的热量通过导热件散出至素土层以及排水沟内的水分中，使得车轮行驶时，轮胎滚阻以及温度下降，减少能耗，提高轮胎使用寿命，节能环保。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过在沥青面层设有导热件将热量及时传递于素土层以及排水沟内的水分中并通过水分将热量带走，使得沥青面层及时冷却，减少轮胎滚阻上升，减少能耗，同时延长轮胎使用寿命，减少资源浪费，节能环保；

2.通过加入石墨烯、铜粉、二氧化硅、金刚石以在沥青内部形成导热网，使得热量通过该导热网传导以及时传导至导热件上并通过导热件进行散热；

3.通过二氧化硅作为填料，起到补强作用的同时提供较好的导热性能，通过铜粉、氧化镁、碳化硅形成导热网以提供优越的导热性能，通过该导热网及时将热量传递至导热件上以及时散热。

附图说明

图1为本发明中市政道路结构的整体结构示意图；

图2为本发明中用于示意市政道路内部结构的示意图；

图3为图2中A部的放大示意图。

图中：1、素土层；11、挡板；12、人行道；2、粗石层；3、细石层；4、防水层；5、混凝土面层；6、沥青面层；7、排水沟；71、格栅板；8、导热件；81、导热杆；811、导热片；82、散热杆；821、散热片。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种市政道路结构，参照图1以及图2，包括沿竖直方向向上依次铺设的素土层1、粗石层2、细石层3、防水层4、混凝土面层5以及沥青面层6，沥青面层6内设有延伸至素土层1以及排水沟7的导热件8。

参照图2以及图3，粗石层2采用粒径为40-50cm的岩石块，岩石块沿竖直方向铺设两层以形成粗石层2。

细石层3采用粒径为5-10cm的花岗岩石粒，花岗岩石粒沿竖直方向铺设三层以形成细石层3。

防水层4采用防水沥青涂层，防水层4的厚度为1cm。

混凝土面层5为钢筋混凝土结构，混凝土面层5的厚度为1m。

沥青面层6的厚度为10cm。

道路结构还包括凹陷于道路两侧并沿道路长度方向延伸的排水沟7，排水沟7贯穿沥青面层6并延伸至混凝土面层5中，排水沟7的沟底位于混凝土面层5厚度方向的中点处，排水沟7上方盖设有格栅板71。

导热件8包括从沥青面层6延伸至素土层1中的导热杆81，导热杆81位于沥青面层6的端部固定连接有导热片811，导热片811与沥青面层6平行，导热片811呈正方型板状，导热片811长、宽、厚分别为10cm、10cm、1cm，导热片811位于沥青面层6厚度方向的中点处。

导热杆81插入素土层1中的端部至粗石层2的底部的距离为2m，导热杆81的直径为5cm。

导热杆81有若干个，导热杆81沿道路长度方向以及宽度方向均布，导热杆81上还固定连接有散热杆82，最靠近排水沟7的导热杆81上的散热杆82延伸至排水沟7内，其他导热杆81的散热杆82与相邻导热杆81连接，散热杆82位于混凝土面层5内，散热杆82插入排水沟7内的端部固定连接有散热片821，散热片821呈正方形板状，散热片821长、宽、厚分别为5cm、5cm、0.5mm。

导热件8由铜制成，导热杆81贯穿防水层4处通过硅酮密封胶进行密封，以保证防水层4的防水效果。

道路结构还包括位于道路两侧的挡板11，挡板11的板面竖直设置，挡板11沿道路的长度方向延伸，挡板11顶部高于沥青面层6的顶部，挡板11底部低于粗石层2的底部，挡板11厚度为10cm，挡板11为钢筋混凝土结构。

挡板11远离道路的一侧为人行道12。

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯2份；铜粉10份；二氧化硅8份；金刚石1份；钴盐0.5份；硅烷偶联剂2份。

沥青面层6的制备方法如下：

将沥青放入搅拌釜内，转速10r/min，升温160℃，搅拌10min，加入石墨烯、铜粉、二氧化硅以及金刚石，转速15r/min，恒温160℃，搅拌10min，加入钴盐、硅烷偶联剂，转速20r/min，恒温160℃，搅拌3min，降温140℃，转速40r/min，搅拌20min，恒温140℃，转速60r/min，搅拌1小时，恒温140℃，转速5r/min，直至使用完毕。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅80份；铜粉5份；氧化镁10份；碳化硅10份；水80份。

混凝土面层5的制备方法如下：

将水泥、水加入搅拌釜中，转速10r/min，室温，搅拌10min，加入铜粉、氧化镁以及碳化硅，转速60r/min，室温，搅拌10min，加入二氧化硅，转速30r/min，室温，搅拌5min，转速60r/min，室温，搅拌30min，室温，转速5r/min，直至使用完毕。

通过导热件8将沥青面层6的受到环境温度传入的热量以及与车辆轮胎摩擦产生的热量及时传导至素土层1以及排水沟7内的水分中，通过水分将热量带走，实现沥青面层6及时散热，进而降低轮胎的滚阻，同时降低轮胎行驶过程中的温度，减少能耗，延长轮胎寿命，进而减少材料消耗，节能环保。

通过导热片811增加导热件8与沥青面层6的传热面积，使得散热效果更佳。

通过散热片821增加导热件8与排水沟7内水分的传热面积，使得散热效果更佳。

通过石墨烯、铜粉、金刚石在沥青中形成高效的传热网络，通过二氧化硅形成较好的传热基础，控制成本的同时，保证较好的传热效果，使得沥青面层6的热量快速传递至导热件8并通过导热件8散出，同时通过二氧化硅补强沥青面层6，使得沥青面层6的结构强度以及结构稳定性较佳。

通过钴盐增加铜粉与沥青的粘结力，通过硅烷偶联剂增加二氧化硅、金刚石与沥青的粘结力，使得沥青与导热材料之间连接紧密，导热效果更佳。

通过铜粉、氧化镁、碳化硅在混凝土中形成高效的传热网络，通过二氧化硅形成较好的传热基础，控制成本的同时保证较好的传热效果，使得混凝土面层5受到沥青面层6的热量后，快速传递至导热件8并通过导热件8散出，同时通过大量的二氧化硅填充以补强混凝土结构，使得混凝土的结构强度以及结构稳定性较佳。

实施例2

与实施例1的区别在于：

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯3份；铜粉12份；二氧化硅10份；金刚石2份；钴盐0.8份；硅烷偶联剂4份。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅90份；铜粉8份；氧化镁13份；碳化硅12份；水86份。

实施例3

与实施例1的区别在于：

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯3份；铜粉15份；二氧化硅10份；金刚石2份；钴盐1份；硅烷偶联剂4份。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅100份；铜粉10份；氧化镁15份；碳化硅15份；水90份。

实施例4

与实施例1的区别在于：

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯2.5份；铜粉14份；二氧化硅9.5份；金刚石1.8份；钴盐0.9份；硅烷偶联剂3.6份。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅96份；铜粉8.6份；氧化镁12.5份；碳化硅12份；水88份。

实施例5

与实施例1的区别在于：

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯2.5份；铜粉14份；二氧化硅9.5份；金刚石1.8份；钴盐0.9份；硅烷偶联剂3.6份；淀粉10份；花青素3份。

沥青面层6的制备方法如下：

将沥青放入搅拌釜内，转速10r/min，升温160℃，搅拌10min，加入石墨烯、铜粉、二氧化硅以及金刚石，转速15r/min，恒温160℃，搅拌10min，加入钴盐、硅烷偶联剂，转速20r/min，恒温160℃，搅拌3min，加入淀粉、花青素，降温140℃，转速40r/min，搅拌20min，恒温140℃，转速60r/min，搅拌1小时，恒温140℃，转速5r/min，直至使用完毕。

通过最后加入淀粉以及花青素，保证各组分在沥青中分布均匀后再增加沥青的稠度，避免因为沥青稠度增加导致各组分难以分散的情况，同时通过增加了沥青的稠度，使得分散均匀的各组分难以团聚，使得沥青面层6的性能分布均匀。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅96份；铜粉8.6份；氧化镁12.5份；碳化硅12份；水88份；淀粉20份；花青素7份。

混凝土面层5的制备方法如下：

将水泥、水加入搅拌釜中，转速10r/min，室温，搅拌10min，加入铜粉、氧化镁以及碳化硅，转速60r/min，室温，搅拌10min，加入二氧化硅，转速30r/min，室温，搅拌5min，加入淀粉、花青素转速60r/min，室温，搅拌30min，室温，转速5r/min，直至使用完毕。

通过最后加入淀粉以及花青素，保证各组分在混凝土中分布均匀后再增加混凝土的稠度，避免因为混凝土稠度增加导致各组分难以分散的情况，同时通过增加混凝土的稠度，使得分散均匀的各组分难以团聚，使得混凝土面层5的性能分布均匀。

通过加入花青素以利用花青素延长淀粉分子的分子链，使得淀粉增稠的效果更佳。

实施例6

与实施例5的区别在于：

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯2.5份；铜粉14份；二氧化硅9.5份；金刚石1.8份；钴盐0.9份；硅烷偶联剂3.6份；淀粉13份；花青素3.5份。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅96份；铜粉8.6份；氧化镁12.5份；碳化硅12份；水88份；淀粉22份；花青素7.5份。

实施例7

与实施例5的区别在于：

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯2.5份；铜粉14份；二氧化硅9.5份；金刚石1.8份；钴盐0.9份；硅烷偶联剂3.6份；淀粉15份；花青素4份。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅96份；铜粉8.6份；氧化镁12.5份；碳化硅12份；水88份；淀粉25份；花青素8份。

实施例8

与实施例5的区别在于：

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；石墨烯2.5份；铜粉14份；二氧化硅9.5份；金刚石1.8份；钴盐0.9份；硅烷偶联剂3.6份；淀粉18.5份；花青素3.8份。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；二氧化硅96份；铜粉8.6份；氧化镁12.5份；碳化硅12份；水88份；淀粉23.5份；花青素7.6份。

实施例9

一种市政道路结构的施工方法，包括以下具体步骤：

(1)土方开挖，具体如下：

通过挖土机根据设计图纸道路走向进行土方开挖，素土开挖深度为3.5m，宽度比设计图纸中道路宽度大30cm。

(2)素土压实，具体如下：

在道路两侧插入挡板11，回填素土并压实至设计图纸中素土层1标高。

(3)插设导热件8，具体如下：

将导热件8的导热杆81底部插入素土层1中，插入深度为2m，除了最靠近道路两侧的导热件8外，将其余导热件8上的散热杆82与相邻导热杆81焊接，在最靠近道路两侧的导热件8上的散热杆82远离导热杆81的端部焊接散热片821。

(4)铺设粗石层2，具体如下：

在素土层1上放置粒径为40-50cm的岩石块，共铺设两层以形成粗石层2，每铺设一层即均匀喷洒交联剂至相邻岩石块上的缝隙处。

(5)铺设细石层3，具体如下：

在粗石层2上放置粒径为5-10cm的花岗岩石粒，共铺设三层以形成细石层3，每铺设一层即均匀喷洒铰链剂至花岗岩石粒的间隙处。

(6)铺设防水层4，具体如下：

待细石层3上的交联剂干燥固化后，在细石层3上方喷洒防水沥青以形成防水层4，待防水层4凝固后，在导热杆81贯穿防水层4处涂抹硅酮密封胶。

(7)浇注混凝土面层5，具体如下：

在防水层4上方铺设钢筋网，架设模板以预留排水沟7，浇注混凝土以形成混凝土面层5。

模板预留孔洞供散热片821以及散热杆82贯穿，并通过腻子粉兑水后以腻子层的形式封堵预留的孔洞。

(8)铺设沥青面层6，具体如下：

待混凝土面层5凝固后，在混凝土面层5上方铺设沥青以形成沥青面层6，沥青冷却至表面稳定低于50℃后，拆卸模板，铺设格栅。

铺设人行道12表面砖块，完成道路施工。

比较例1

与实施例1的区别在于

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；砂子23.5份。

沥青面层6的制备方法如下：

将沥青放入搅拌釜内，转速10r/min，升温160℃，搅拌10min，加入砂子，转速15r/min，恒温160℃，搅拌10min，转速20r/min，恒温160℃，搅拌3min，降温140℃，转速40r/min，搅拌20min，恒温140℃，转速60r/min，搅拌1小时，恒温140℃，转速5r/min，直至使用完毕。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；砂子60份；石子55份；水80份。

混凝土面层5的制备方法如下：

将水泥、水加入搅拌釜中，转速10r/min，室温，搅拌10min，转速60r/min，室温，搅拌10min，加入砂子以及石子，转速30r/min，室温，搅拌5min，转速60r/min，室温，搅拌30min，室温，转速5r/min，直至使用完毕。

比较例2

与比较例1的区别在于

沥青面层6包括以下质量份数的组分：

沥青100份；砂子35份。

混凝土面层5包括以下质量份数的组分：

水泥100份；砂子75份；石子65份；水80份。

具体检测数据见表1-3

根据GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》(防护热板法)检测沥青面层6以及混凝土面层5的导热系数。

表1比较例1-2检测数据

	比较例1	比较例2
			沥青导热系数(W/(m﹒℃)	1.5	1.6
混凝土导热系数(W/(m﹒℃)	1.28	1.29

表2实施例1-4检测数据

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					沥青导热系数(W/(m﹒℃)	19	21	21	22
混凝土导热系数(W/(m﹒℃)	16	18	19	18

表3实施例5-8检测数据

根据表1以及表2可得：

通过在沥青面层6中加入石墨烯、铜粉、二氧化硅、金刚石有效提高沥青面层6的导热系数，且随着加入量增加，导热系数有上升的趋势。

通过在混凝土中加入二氧化硅、铜粉、氧化镁、碳化硅有效提高混您图面层的导热系数，且随着加热量增加，导热系数有上升的趋势。

根据表2以及表3可得：

加入淀粉以及花青素增粘后，对沥青面层6以及混凝土面层5的导热系数无负面影响。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种市政道路结构，其特征是：包括沿竖直方向向上依次铺设的素土层(1)、粗石层(2)、细石层(3)、防水层(4)、混凝土面层(5)以及沥青面层(6)，还包括凹陷于沥青面层(6)以及混凝土面层(5)的排水沟(7)，所述沥青面层(6)设有导热件(8)，所述导热件(8)延伸至素土层(1)以及排水沟(7)内；

所述沥青面层(6)包括以下质量份数的组分：

沥青100份；

石墨烯2-3份；

铜粉10-15份；

二氧化硅8-10份；

金刚石1-2份；

钴盐0.5-1份；

硅烷偶联剂2-4份；

淀粉10-15份；

花青素3-4份。

2.根据权利要求1所述的市政道路结构，其特征是：所述导热件(8)有若干个，所述导热件(8)包括埋设在沥青面层(6)内的导热片(811)以及与导热片(811)固定连接的导热杆(81)，所述导热杆(81)延伸至素土层(1)内，所述导热杆(81)固定连接有延伸至排水沟(7)内或与相邻导热杆(81)连接的散热杆(82)，所述散热杆(82)延伸至排水沟(7)内的端部固定连接有散热片(821)。

3.根据权利要求2所述的市政道路结构，其特征是：所述道路结构还包括位于道路两侧的挡板(11)，所述挡板(11)顶部高于沥青面层(6)，所述挡板(11)底部延伸至素土层(1)。

4.根据权利要求3所述的市政道路结构，其特征是：所述导热杆(81)贯穿防水层(4)处通过密封胶密封。

5.根据权利要求4所述的市政道路结构，其特征是：所述导热件(8)由铜制成。

6.根据权利要求1所述的市政道路结构，其特征是：所述混凝土面层(5)包括以下质量份数的组分：

水泥100份；

二氧化硅80-100份；

铜粉5-10份；

氧化镁10-15份；

碳化硅10-15份；

水80-90份。

7.根据权利要求6所述的市政道路结构，其特征是：所述混凝土面层(5)还包括以下质量份数的组分：

淀粉20-25份；

花青素7-8份。

8.一种根据权利要求7所述的市政道路结构的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）土方开挖；

（2）素土压实；

（3）插设导热件(8)；

（4）铺设粗石层(2)；

（5）铺设细石层(3)；

（6）铺设防水层(4)；

（7）浇注混凝土面层(5)；

（8）铺设沥青面层(6)。

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