CN109736161A - 一种用于机场的水泥道面和半刚性基层之间的道面的复合结构下封层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程结构领域，特别是涉及一种用于机场的水泥道面和半刚性基层之间的道面的复合结构下封层。本发明提供一种道面的复合结构下封层，自下而上依次包括乳化沥青透层油层、改性乳化沥青同步碎石封层、第一乳化沥青稀浆封层和第二乳化沥青稀浆封层。本发明所提供的道面的复合结构下封层结合了同步碎石封层和稀浆封层的优点，与基层的粘结牢固，层间抗剪切和抗拉拔能力好，在冲刷试验、渗水试验、抗冲刷性能和防渗性实验中均表现出优良的性能。

Description

一种用于机场的水泥道面和半刚性基层之间的道面的复合结 构下封层

技术领域

本发明涉及工程结构领域，特别是涉及一种用于机场的水泥道面和半刚性基层之间的道面的复合结构下封层。

背景技术

我国机场飞行区道面以水泥混凝土道面为主，依据现行道面结构设计方法，水泥道面的强度储备较为充足，加之民用机场实际运营荷载一般情况下都达不到设计荷载水平。但是我国机场水泥道面仍然出现了大量的病害，导致许多水泥道面无法在30年的设计年限内提供满意的使用性能。一个主要问题是基层的稳固性欠佳，易出现唧浆等冲刷破坏进而导致路面的严重破损。目前我国水泥混凝土路面出现断板现象的主要原因就是半刚性基层的抗冲刷能力差，随着路面服役时间变长，基层往往出现冲刷、唧浆、掏空等病害。而水泥混凝土板对板底脱空极为敏感，一旦当基础的支撑变形量超出水泥混凝土板的接受范围，就会在反复车辆荷载作用下出现断板现象。

如果在半刚性基层上直接浇筑水泥面层，即不设置下封层，就会出现水泥浆下渗，进而在面层和基层之间形成一个工程性质不良的“过渡层”。该过渡层在道面使用过程中，会逐渐出现面层与基层的局部分离，以及在水泥板块接缝位置由于应力集中的存在导致的基层竖向开裂。在重复荷载作用、地表水下渗以及自身温缩裂缝、接缝位置应力集中以及层间结合状态劣化等多因素耦合影响下，水稳基层自身的整体性会逐渐丧失，进而导致刚性道面支撑体系的劣化。

在我国，在20世纪90年代以前的水泥混凝土路面的基层表面均未设置隔离层，但随着路面服役时间的增加，水泥混凝土路面的冲刷破坏相当严重。1998年，湘耒高速公路水泥混凝土路面的设计中开始增设沥青隔离层，通车多年后未发现半刚性基层发生冲刷卿浆、脱空等早期损坏现象。此后的一些高等级公路水泥混凝土路面结构设计中，都增设了沥青隔离层。2000年，广西桂林至全州高速公路首次在超厚水泥混凝土路面结构中采用了乳化沥青稀浆封层作为隔离层，可防止水分渗入，避免水泥混凝土早期开裂。2006年广东清连一级公路升级改造中，也采用路面的设计方案为贫混凝土基层+隔离层+水泥混凝土面层。近年来，我国台湾将隔离层用于水泥混凝土路面水泥稳定基层、贫混凝土基层施工后的养护及面层与基层的隔离，并制定了相应的技术规程。沥青隔离层在国外也有广泛的应用，在水泥混凝土路面板下设沥青隔离层既能防止路表水的下渗，降低水泥板板底应力，改善层间接触，又能减少半刚性基层收缩裂缝对水泥板的影响。

虽然沥青隔离层在国内和国外都已经有广泛的应用，但是对于水泥混凝土路面中的隔离层的性能还有进一步改进的需求，主要目的是为了通过隔离层的改进，进一步提升水泥混凝土路面的使用性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于机场的水泥道面和半刚性基层之间的道面的复合结构下封层，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种道面的复合结构下封层，自下而上依次包括乳化沥青透层油层、改性乳化沥青同步碎石封层、第一乳化沥青稀浆封层和第二乳化沥青稀浆封层，所述乳化沥青透层油层的原料包括慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青和基材，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料包括集料、快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青，所述乳化沥青稀浆封层的原料包括乳化沥青。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青透层油层由慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青渗入基材并硬化后制备获得。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青透层油层的原料中，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中慢裂标准。

在本发明一些实施方式中，所述基材包括水泥和集料，基材中水泥的含量为3～6wt％，集料的含量为94～97wt％，集料的粒径≤30mm。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青透层油层的原料中，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的恩格拉粘度为3～10。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青透层油层的厚度为5～10μm。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青透层油层的单位面积内的洒布量为0.7～1.5L/m²。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青透层油层的原料中，慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂选自MQK-1M，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。

在本发明一些实施方式中，所述改性乳化沥青同步碎石封层由其原料混合、浇筑、硬化后制备获得。

在本发明一些实施方式中，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，快裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中快裂标准，中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中中裂标准；

在本发明一些实施方式中，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，所述快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的恩格拉粘度为3～10。

在本发明一些实施方式中，所述改性乳化沥青同步碎石封层的厚度为1～1.5cm。

在本发明一些实施方式中，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，所述集料选自石灰岩、玄武岩、花岗岩中的一种或多种的组合，集料的粒径为5～10mm。

在本发明一些实施方式中，所述改性乳化沥青同步碎石封层中，集料的单位面积内的洒布量为4～7kg/m²。

在本发明一些实施方式中，所述改性乳化沥青同步碎石封层中，快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的单位面积内的洒布量为1～3kg/m²。

在本发明一些实施方式中，所述快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂选自4875慢裂快凝型阳离子乳化剂，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层由其原料混合、浇筑、硬化后制备获得。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，乳化沥青选自慢裂阳离子乳化沥青和/或慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青，所述慢裂阳离子乳化沥青和/或慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中慢裂标准。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，乳化沥青的恩格拉粘度为3～10。

在本发明一些实施方式中，第一乳化沥青稀浆封层的厚度为2.5～10mm。

在本发明一些实施方式中，第二乳化沥青稀浆封层的厚度为2.5～10mm。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层的原料还包括集料，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，集料选自石灰岩、玄武岩、花岗岩中的一种或多种的组合，集料的粒径为≤5mm。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层中，集料的单位面积内的洒布量为6～10kg/m²。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层中，乳化沥青的单位面积内的洒布量为1～2kg/m²。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂选自MQK-1M，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。

在本发明一些实施方式中，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，慢裂阳离子乳化沥青的原料包括基质沥青和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，乳化剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。

在本发明一些实施方式中，所述道面为水泥道面，优选为用于机场的水泥道面。

在本发明一些实施方式中，所述复合结构下封层用于半刚性基层。

本发明第二方面提供所述的道面的复合结构下封层的制备方法，包括如下步骤：在路基上依次铺设乳化沥青透层油层、改性乳化沥青同步碎石封层、第一乳化沥青稀浆封层和第二乳化沥青稀浆封层。

本发明第三方面提供一种路面结构，包括所述的道面的复合结构下封层。

附图说明

图1显示为本发明稀浆封层集料级配示意图。

图2显示为本发明直剪试验原理示意图。

具体实施方式

本发明发明人通过在机场的水泥道面和半刚性基层之间的，设置复合结构下封层，所述复合结构下封层具有较好的隔离功能和抗渗功能、能够有效地抗冲刷和缓冲应力，在此基础上完成了本发明。

本发明一方面提供一种道面的复合结构下封层，自下而上依次包括乳化沥青透层油层、改性乳化沥青同步碎石封层、第一乳化沥青稀浆封层和第二乳化沥青稀浆封层。

本发明所提供的复合结构下封层中，所述乳化沥青透层油层的原料可以包括慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青和基材。所述基材通常可以是半刚性基层，例如，可以是无机结合料稳定碎石层，所述基材可以包括水泥和集料，基材中水泥的含量可以为3～6wt％，集料的含量可以为94～97wt％，基材中的集料可以是石灰岩、玄武岩、花岗岩等，集料的粒径可以为≤30mm；所述慢裂通常指破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中慢裂标准，所述阳离子通常指沥青的粒子电荷为阳离子，本发明中粒子电荷的测量方法可以参照T0653。(根据拌合试验确定，快裂是指用A组矿料拌合后混合料成松散状态，B组矿料拌合后立即凝聚成团块；中裂是指用A组矿料拌合混合料混合均匀，用B组矿料拌合混合料呈松散状态，沥青分布不均，并可见凝聚的团块；慢裂是指用B组矿料拌合后混合料呈糊状，沥青乳液分布均匀，规范为公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG E20-2011)所述乳化沥青透层油层的原料中，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的恩格拉粘度为3～10(参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0622)，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料通常可以包括基质沥青、改性剂和乳化剂，其中，基质沥青可以选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂可以选自SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SBR(丁苯橡胶)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、PE(聚乙烯)等中的一种或多种的组合，乳化剂可以选自MQK-1M(酰胺基多胺类型，美德维实伟克)等中的一种或多种的组合，改性剂的用量可以为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量可以为基质沥青的0.8～2wt％。在本发明一优选实施方式中，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青可以为慢裂阳离子SBS改性乳化沥青。

本发明所提供的复合结构下封层中，所述乳化沥青透层油层通常可以均匀洒布在基层表面，所述乳化沥青透层油层可以由慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青渗入基材并硬化后制备获得，基材的整体厚度(包括渗入了慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的部分和未渗入慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的部分)可以为5～7mm，用量可以通过试洒确定，例如，所述乳化沥青透层油层的厚度可以为5～10μm，所述乳化沥青透层油层的单位面积内的洒布量可以为0.7～1.5L/m²。

本发明所提供的复合结构下封层中，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料包括集料、快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青。所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，所述集料可以选自石灰岩、玄武岩、花岗岩等，集料的粒径可以为5～10mm。所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，快裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中快裂标准，中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中中裂标准，所述阳离子通常指沥青微粒带正电荷。所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，所述快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的恩格拉粘度为3～10，所述快裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述快裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、EVA、PE等中的一种或多种的组合，乳化剂选自4875慢裂快凝型阳离子乳化剂(主要成分为油二胺乙氧基化合物、壬基酚、乙氧基化合物、油脂烷基二胺乙氧基化合物、异丙酮)等中的一种或多种的组合，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。所述中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、EVA、PE等中的一种或多种的组合，乳化剂选自R23乳化剂、4875慢裂快凝型阳离子乳化剂，404乳化剂等中的一种或多种的组合，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。在本发明一优选实施方式中，所述快裂阳离子聚合物改性乳化沥青可以为快裂阳离子SBS改性乳化沥青，所述中裂阳离子聚合物改性乳化沥青可以为中裂阳离子SBS改性乳化沥青。

本发明所提供的复合结构下封层中，改性乳化沥青同步碎石封层的厚度可以根据集料颗粒大小确定，一般为0.7～1cm，所述改性乳化沥青同步碎石封层可以由其原料混合、浇筑、硬化后制备获得，集料和改性乳化沥青的洒布量则需要根据选取的石料尺寸对应调整。例如，所述改性乳化沥青同步碎石封层的厚度可以为1～1.5cm，再例如，所述改性乳化沥青同步碎石封层中，集料的单位面积内的洒布量可以为4～7kg/m²，再例如，所述改性乳化沥青同步碎石封层中，快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的单位面积内的洒布量可以为1～3kg/m²。

本发明所提供的复合结构下封层中，所述乳化沥青稀浆封层的原料可以包括乳化沥青。所述乳化沥青稀浆封层的原料中，乳化沥青可以选自慢裂阳离子乳化沥青和/或慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青，所述慢裂通常指破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中慢裂标准，所述阳离子通常指沥青的粒子电荷为阳离子。所述乳化沥青稀浆封层的原料中，乳化沥青的恩格拉粘度可以为3～10。所述乳化沥青稀浆封层的原料中，慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料可以包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青可以选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂可以选自SBS、SBR、EVA、PE等中的一种或多种的组合，乳化剂可以选自R23乳化剂、4875慢裂快凝型阳离子乳化剂，404乳化剂等中的一种或多种的组合，改性剂的用量可以为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量可以为基质沥青的0.8～2wt％；所述乳化沥青稀浆封层的原料中，慢裂阳离子乳化沥青的原料可以包括基质沥青和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青可以选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，乳化剂可以选自SBS、SBR、EVA、PE等中的一种或多种的组合，乳化剂的用量可以为基质沥青的0.8～2wt％。所述乳化沥青稀浆封层的原料还可以包括集料，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，集料可以选自石灰岩、玄武岩、花岗岩等中的一种或多种的组合，集料的粒径可以为≤5mm。所述乳化沥青稀浆封层的原料还可以包括填料，所述填料可以是水泥和消石灰等有化学活性的填料。所述乳化沥青稀浆封层中，填料的添加量通常≤沥青质量的3wt％。

本发明所提供的复合结构下封层中，所述乳化沥青稀浆封层可以由其原料混合、浇筑、硬化后制备获得。第一乳化沥青稀浆封层主要作用是填充同步碎石封层的空隙，以及平整表面；随后在第一乳化沥青稀浆封层上部再铺设第二乳化沥青稀浆封层。通常可以根据乳化沥青稀浆封层的厚度调整的集料级配，例如，层体厚度为2.5-3mm宜选用ES-1型，层体厚度为4-7mm宜选用ES-2型，层体厚度为8-10mm宜选用ES-3型。例如，第一乳化沥青稀浆封层的厚度为2.5～10mm；再例如，第二乳化沥青稀浆封层的厚度为2.5～10mm；再例如，所述乳化沥青稀浆封层中，集料的单位面积内的洒布量为6～10kg/m²；再例如，所述乳化沥青稀浆封层中，乳化沥青的单位面积内的洒布量为1～2kg/m²。

本发明所提供的复合结构下封层中，各层在制备过程中，原料中可以包括适量的水，以稀释原料，稀浆混合料所用水的水通常不含有有害的可溶盐类、能引起化学反应的物质以及其他污染物。

本发明所提供的复合结构下封层中，所述道面通常可以为水泥道面，优选为用于机场的水泥道面，所述复合结构下封层则通常适用于半刚性基层。

本发明另一方面提供所述道面的复合结构下封层的制备方法，包括如下步骤：在路基上依次铺设乳化沥青透层油层、改性乳化沥青同步碎石封层、第一乳化沥青稀浆封层和第二乳化沥青稀浆封层。本领域技术人员可选择合适的方法制备所述复合结构下封层或其各层结构。例如，各层结构可以分别进行施工。例如，乳化沥青透层油层可以通过将沥青均匀洒布在水稳基层表面上制备。再例如，改性乳化沥青同步碎石封层的施工可以采用专用的同步碎石封层车进行，石料和乳化沥青均匀洒布。施工前对基层表面进行清理，在天气适宜的情况下进行施工。洒布后，乳化沥青基本破乳形成强度后采用胶轮压路机进行碾压。碎石碾压稳固后，人工扫除多余松散颗粒；碾压完毕后可允许施工车辆通行以均匀碾压。通常情况下，施工结束4小时后可以进行后续施工。再例如，所述的乳化沥青稀浆封层的施工可以采用专用的稀浆封层摊铺机，选择天气适宜的情况进行施工。施工前对改性乳化沥青同步碎石封层进行清洁，视情况可以适当洒水湿润，这样有利于稀浆封层与同步碎石封层的黏结，保证稀浆混合料的相对稳定性和摊铺成型，撒水量以路面湿润为准，不得出现积水现象，路面湿润后立即施工。稀浆封层机工作时应匀速前进，确保铺筑厚度均匀、表面平整。待第一层乳化沥青稀浆封层乳液破乳、水分蒸发、干燥成型后，方可铺筑第二层乳化沥青稀浆封层。同样，第二层乳化沥青稀浆封层乳液破乳、水分蒸发、干燥成型后，方可开放交通。

本发明另一方面提供一种路面结构，包括如上所述的复合结构下封层。所述路面结构通常可以是水泥路面结构，通常可以适用于机场跑道，例如，可以包括各种机场沥青道面结构和/或高荷载沥青道面结构。机场沥青道面结构、高荷载沥青路面结构等

本发明所提供的道面的复合结构下封层结合了同步碎石封层和稀浆封层的优点，与基层的粘结牢固，层间抗剪切和抗拉拔能力好，经过冲刷试验和渗水试验后均表现良好，抗冲刷性能和防渗性能好。此外，本发明可采用同步碎石封层车和稀浆封层车进行铺设，工艺简单，具有良好的应用前景。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

路面结构：面层40cm水泥混凝土板；基层2.8cm三层结构下封层(约5～10μm乳化沥青透层油层+1.5cm同步碎石封层+6mm稀浆封层+7mm稀浆封层)、20cm水泥稳定碎石基层；底基层20cm水泥稳定碎石底基层。(补充透层油)

选用材料：

(1)透层油

透层油采用慢裂阳离子SBS改性乳化沥青，基质沥青为中海油90#沥青，乳化剂为美德维实伟克公司MQK-1M，改性剂的用量约为3wt％，乳化剂的用量约为1.5wt％，改性乳化沥青的洒布量为1L/㎡。

(2)同步碎石封层乳化沥青：

选用快裂阳离子SBS改性乳化沥青，基质沥青为中海油90#沥青，乳化剂为美德维实伟克公司MQK-1M，改性乳化沥青的技术指标见表1。改性乳化沥青的洒布量为1.4kg/㎡。

表1同步碎石封层SBS改性乳化沥青技术指标

(3)同步碎石封层碎石

选用玄武岩轧制的集料，粒径为4.75-16mm，石料的技术指标测试结果见表3。集料的洒布量可以参照表2，集料按80-90％满铺率进行洒布，实际洒布量为16.3kg/㎡。

表2同步碎石封层不同尺寸石料的洒布量

石料尺寸(mm)	石料数量(kg/m<sup>2</sup>)	乳化沥青的数量(kg/m<sup>2</sup>)
			19.0-9.5	22-27	1.8～2.3
12.5-4.75	14-16	1.4～2.0
			9.5-2.36	11-14	0.9～1.6
4.75-1.18	8-11	0.7～0.9

表3碎石技术指标测试结果

技术指标	单位	测试值	技术要求	试验方法
					石料压碎值，不大于	％	10.1	28	T 0316
洛杉矶磨耗损失，不大于	％	9.6	30	T 0317
					表观相对密度，不小于	g/cm<sup>3</sup>	3	2.50	T 0304
吸水率，不大于	％	0.5	3.0	T 0304
					针片状颗粒含量(混合料)，粒径小于9.5mm，不大于	％	10.1	20	T 0312
水洗法<0.075mm颗粒含量，不大于	％	0.9	1	T 0310

(4)稀浆封层乳化沥青：

选用慢裂乳化沥青，基质沥青为中海油90#沥青，乳化沥青的技术指标见表4。

表4稀浆封层乳化沥青技术指标

(5)稀浆封层集料：

选用同步碎石封层同种石料。根据厚度(6mm和7mm)，两层稀浆封层的集料都选择ES-2型(参见中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004)，集料级配见图1，图中，红线分别是上下限级配，蓝线是设计级配。

(6)稀浆封层填料：

选用消石灰作为矿物填料，用量为1％。

(7)稀浆封层用水：

选用饮用水，施工前测定其pH值。采用饮用水，施工前测定水的PH值在7左右并无咸味即可。

(8)稀浆封层混合料配合比：

稀浆混合料的配合比设计按照规范，选择拟采用的各材料进行试验设计，步骤如下：

1)根据工程经验初选乳化沥青、填料、水和外加剂用量，进行拌和试验和粘聚力试验。可拌和时间的试验温度考虑最高施工温度，粘聚力试验的温度考虑施工中可能遇到的最低温度；

2)按照表5，初选1-3个不同的沥青用量，按照表6的要求进行试验，并分别将不同沥青用量的1h湿轮磨耗值及砂粘附量绘制成关系曲线，以磨耗值接近表6中要求的沥青用量作为最小沥青用量P_bmin，砂粘附量接近表6中要求的沥青用量为最大沥青用量P_bmax，确定沥青用量的可选择范围P_bmin～P_bmax；

3)根据试验结果和稀浆混合料的外观状态，选择3个合理的混合料配方进行适配，按表6的规定试验稀浆混合料的性能，如不符要求，适当调整各种材料的配合比例再次进行试验，直至符合要求为止。

表5稀浆封层的各材料用量

表6稀浆封层稀浆混合料技术要求

最终确定的油石比见表7。第一层乳化沥青稀浆封层的稀浆混合料用量为18kg/㎡，第二层乳化沥青稀浆封层的稀浆混合料用量为18.5kg/㎡。

表7稀浆混合料配合比

施工条件：最低施工温度不得低于15℃，大风、浓雾或雨天不得施工。

施工步骤：

(1)透层油洒布前，清楚水泥稳定碎石基层表面一切松散材料、杂物及尘土，修补坑槽、凹陷，较宽的裂缝宜清理灌浆，施工垃圾、松散颗粒等清除干净，用鼓风机将表层无法清除的松散颗粒、灰尘、水等吹干净，油污用清洁剂清理干净。

(2)采用透层油洒布车或人工进行洒布。在洒布前，进行调试，按照计划洒布量确定适宜的作业流程。

(3)同步碎石施工前，彻底清除基层表面的泥土、杂物，采用人工清扫或鼓风机吹扫的方式。

(4)确定同步碎石封层施工的合理幅数及每幅施工宽度，尽可能减少纵接缝数量。并在施工前对石料进行筛分，宜对集料进行预裹覆处理。检查施工器械良好。

(5)同步碎石封层施工按照以下过程：往同步碎石封层车中装入石料及乳化沥青，并检查抽油管及接头是否密封良好；打开启动阀门，使其处于管路循环状态，在沥青结合料稳控器上标定用油量和行驶速度，行车速度一般设定为30～60m/min；设定乳化沥青与集料的喷洒高度及用量，打开石料洒布器与沥青喷洒杆，在摊铺过程中，随时调整左右喷洒杆，保证接缝的完整性；对洒布中出现的缺陷及时进行修补，局部喷洒过多的沥青应刮除，对于漏喷的地方应用人工补洒；对纵接缝和横接缝进行处理，保证对接良好。

(6)同步碎石封层铺设完毕后，待改性乳化沥青破乳后，采用9～16T的胶轮压路机进行2～4遍碾压。碾压时，应遵循先两边后中间、先慢后快的原则，碾压时每次轮迹重叠30cm，碾压速度控制在30m/min～60m/min，碾压过程中压路机不得随意刹车或掉头。碎石碾压稳固后，人工扫除多于松散颗粒；碾压完毕后可允许施工车辆通行以均匀碾压，并保证车速低于5km/h。

(7)施工过程中随时对所用材料、同步碎石封层车、施工质量进行检验。施工结束后，进行封层车清洗。通常4h后，可以进行后续施工。

(8)稀浆封层施工前，全面检查并清除同步碎石封层表面松动的集料，并对对同步碎石封层上的杂草、松动材料、泥块以及其他障碍性物质进行清除，可以采用人工清扫或鼓风机吹扫的方式。临近摊铺前，可以对同步碎石进行少量洒水等处理以湿润路面。

(9)确定稀浆封层施工的合理幅数及每幅施工宽度，尽可能减少纵接缝数量。并在施工前，对施工器械、材料等进行检查。

(10)稀浆封层施工按照以下步骤：根据施工区域的实际情况确定摊铺机的行进路线，并现场放样；将矿料、乳化沥青、填料、水、添加剂等分别装入摊铺机的相应料箱，应保证矿料的湿度均匀一致；将装好料的摊铺机开至施工起点，对准走向控制线，并调整摊铺箱厚度与拱度，使摊铺箱周边与原路面贴紧；宜在起点的摊铺箱下铺垫一块油毡，当摊铺机前进后，将油毡连同上面的混合料一道拿走；按生产配合比和现场矿料含水量情况，充分拌和矿料、填料、水、添加剂和乳液；拌好的混合料流入摊铺槽并分布于摊铺槽适量时，开动摊铺车匀速前进，需要时可打开摊铺车下边的喷水管，喷水湿润；摊铺速度以保持混合料摊铺量与搅拌量基本一致为准，一般前进速度为1.5～3.0km/h；摊铺后应立即进行人工找平，找平的重点是：起点、终点、纵向接缝、过厚、过薄或不平处，尤其对超大粒径集料产生的纵向刮痕，应尽快清除并填平。

(11)稀浆封层铺设完毕后，应采用6-10T胶轮压路机进行3遍碾压。胶轮压路机的驾驶员应具有熟练的驾驶技术，能够保证匀速、平稳地碾压，并保证碾压的均匀性，压路机的行驶速度约为3～5km/h。可用手触摸稀浆封层表面，若手上无水分残留，则宜进行第一遍碾压，碾压后表面挤压的水基本表干后宜进行第二遍碾压，碾压第二遍后表面挤压的水基本表干后宜进行第三遍碾压。

(12)对施工中出现的缺陷进行修复，并对接缝进行处理。在先铺筑的接缝处应进行预湿水处理，并用橡胶刮耙或整平器处理接缝的突出部分，再用扫帚进行扫平，使纵向接缝变得平顺；在起点处，当摊铺箱的全宽度上都布有稀浆时，就可以低速缓慢前移，减少箱内积料过多而产生的过厚起拱现象，并对起点进行人工找平。

(13)第一层稀浆封层施工完后待乳液破乳、水分蒸发、干燥成型后，方可铺筑第二层乳化沥青稀浆封层。

(14)稀浆封层铺筑后，应待乳液破乳、水分蒸发、干燥成型后方可开放交通。

实施例2

路面结构性能评价：

通过三个评价指标对路面结构的性能进行考察，分别是：封水性能(防渗性能和抗冲刷性能)、孔隙分布和抗剪性能。

防渗性能评价：对于复合联接层的防渗性能，采用渗水系数进行评价，评价方法按照《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)中的T0971-2008沥青路面渗水系数测试方法。

抗冲刷性能评价：复合联接层的抗冲刷性能采用了冲刷试验进行评价，抗冲刷性能主要考虑的是复合联接层对于动水压力的抵抗能力。冲刷试验采用高压水泵对水流进行加压，模拟板底自由水在荷载挤压作用下所形成的强大动水压力，并借此高压水流对路面进行冲刷，以此对路面的抗冲刷性能进行评价。

孔隙分布评价方法：采用了计算机断层成像仪进行试验，即CT(ComputedTomography)。采用计算机断层成像仪进行试验，获取联接层内部的断面影像，进一步对图像处理分析以对孔隙分布进行量化分析。

抗剪性能：采用直剪试验对复合联接层的抗剪性能进行评价。本实验采用了MTS，即材料试验机。

对实施例1的路面结构进行试验，结果表明：1)复合结构下封层各个测点的渗水系数都为0，能够提供卓越的防渗性能；2)采用12MPa和40MPa的高压水对复合结构下封层与水稳基层进行冲刷对比，12MPa的高压水对水稳基层造成了20.58％的破坏面积，而对复合结构下封层没有造成破坏；40MPa的高压水对水稳基层造成了30.23％的破坏面积，而对复合结构下封层只造成了10.41％的破坏面积。说明复合结构下封层的粘结性能良好，其抗冲刷性能要显著好于水泥稳定碎石基层，也足够抵抗板底动水压力的冲刷作用；3)复合结构下封层内部没有贯通孔隙，即没有水的下渗通道。纵断面内，大部分孔隙集中在0-0.1mm²，但是这部分孔隙平均只占总孔隙面积的36.5％；而只有4.7％的孔隙大于0.2mm²，但是这部分孔隙平均占总孔隙面积的46.4％。纵断面内没有贯通孔隙的存在，孔隙分布进一步佐证了联接层优良的封水性能；4)对不同的层间处理措施进行了剪切试验对比，包括不作处理(直接在基层上浇筑水泥混凝土)、沥青混合料AC-5、土工布和复合结构下封层，无处理的抗剪性能要显著地优于复合结构下封层，其最大剪应力均值比联接层要高142.1％，抗剪模量均值要比复合结构下封层高214.7％。土工布的抗剪性能要显著地差于复合结构下封层，其最大剪应力均值比复合结构下封层要低74.0％，而抗剪模量均值比复合结构下封层低73.6％。AC-5的抗剪性能与复合结构下封层的抗剪性能接近，其最大剪应力均值高了28.5％，而抗剪模量均值低了27.2％。从层间结合状态分析，无处理的层间结合是一种刚性的连续接触，因此其抗剪性能更好，而土工布的层间结合接近于完全滑移接触，因此其抗剪性能较差。而AC-5和复合联接层的层间结合状态都是半连续的接触状态。

实施例3

本实施例与实施例1大致相同，采用3cm厚三层结构下封层。同步碎石封层乳化沥青采用聚合物改性乳化沥青，基质沥青采用SK70#沥青，改性剂相对基质沥青的含量为3％；石料采用石灰岩轧制的集料。同步碎石封层厚为1.5cm。

稀浆封层乳化沥青采用SBR改性乳化沥青，基质沥青采用SK70#沥青；集料为石灰岩轧制的集料。第一层乳化沥青稀浆封层厚为6mm，集料采用ES-2型；第二层乳化沥青稀浆封层厚为9mm，集料采用ES-3型。稀浆混合料的配合比见表8。

表8稀浆混合料配合比

采用与实施例2中相同的测试方法对实施例3所得的路面结构进行性能考察，结果表明，复合结构下封层各个测点的渗水系数都为0，能够提供卓越的防渗性能，而抗冲刷性能、孔隙分布、抗剪性能均与实施例1相近。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种道面的复合结构下封层，自下而上依次包括乳化沥青透层油层、改性乳化沥青同步碎石封层、第一乳化沥青稀浆封层和第二乳化沥青稀浆封层，所述乳化沥青透层油层的原料包括慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青和基材，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料包括集料、快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青，所述乳化沥青稀浆封层的原料包括乳化沥青。

2.如权利要求1所述的道面的复合结构下封层，其特征在于，所述乳化沥青透层油层由慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青渗入基材并硬化后制备获得；

和/或，所述乳化沥青透层油层的原料中，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中慢裂标准；

和/或，所述基材包括水泥和集料，基材中水泥的含量为3～6wt％，集料的含量为94～97wt％，集料的粒径≤30mm；

和/或，所述乳化沥青透层油层的原料中，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的恩格拉粘度为3～10；

和/或，所述乳化沥青透层油层的厚度为5～10μm；

和/或，所述乳化沥青透层油层的单位面积内的洒布量为0.7～1.5L/m²。

3.如权利要求1所述的道面的复合结构下封层，其特征在于，所述乳化沥青透层油层的原料中，慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂选自MQK-1M，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。

4.如权利要求1所述的道面的复合结构下封层，其特征在于，所述改性乳化沥青同步碎石封层由其原料混合、浇筑、硬化后制备获得；

和/或，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，快裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中快裂标准，中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中中裂标准；

和/或，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，所述快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的恩格拉粘度为3～10；

和/或，所述改性乳化沥青同步碎石封层的厚度为1～1.5cm；

和/或，所述改性乳化沥青同步碎石封层的原料中，所述集料选自石灰岩、玄武岩、花岗岩中的一种或多种的组合，集料的粒径为5～10mm；

和/或，所述改性乳化沥青同步碎石封层中，集料的单位面积内的洒布量为4～7kg/m²；

和/或，所述改性乳化沥青同步碎石封层中，快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的单位面积内的洒布量为1～3kg/m²。

5.如权利要求1所述的道面的复合结构下封层，其特征在于，所述快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述快裂或中裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂选自4875慢裂快凝型阳离子乳化剂，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。

6.如权利要求1所述的道面的复合结构下封层，其特征在于，所述乳化沥青稀浆封层由其原料混合、浇筑、硬化后制备获得；

和/或，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，乳化沥青选自慢裂阳离子乳化沥青和/或慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青，所述慢裂阳离子乳化沥青和/或慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的破乳速度符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0658中慢裂标准；

和/或，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，乳化沥青的恩格拉粘度为3～10；

和/或，第一乳化沥青稀浆封层的厚度为2.5～10mm；

和/或，第二乳化沥青稀浆封层的厚度为2.5～10mm；

和/或，所述乳化沥青稀浆封层的原料还包括集料，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，集料选自石灰岩、玄武岩、花岗岩中的一种或多种的组合，集料的粒径为≤5mm；

和/或，所述乳化沥青稀浆封层中，集料的单位面积内的洒布量为6～10kg/m²；

和/或，所述乳化沥青稀浆封层中，乳化沥青的单位面积内的洒布量为1～2kg/m²。

7.如权利要求1所述的道面的复合结构下封层，其特征在于，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料包括基质沥青、改性剂和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，改性剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂选自MQK-1M，改性剂的用量为基质沥青的2～4wt％，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％；

和/或，所述乳化沥青稀浆封层的原料中，慢裂阳离子乳化沥青的原料包括基质沥青和乳化剂，所述慢裂阳离子聚合物改性乳化沥青的原料中，基质沥青选自70号基质沥青和/或90号基质沥青，乳化剂选自SBS、SBR、EVA、PE中的一种或多种的组合，乳化剂的用量为基质沥青的0.8～2wt％。

8.如权利要求1所述的道面的复合结构下封层，其特征在于，所述道面为水泥道面，优选为用于机场的水泥道面；

和/或，所述复合结构下封层用于半刚性基层。

9.如权利要求1-8任一权利要求所述的道面的复合结构下封层的制备方法，包括如下步骤：在路基上依次铺设乳化沥青透层油层、改性乳化沥青同步碎石封层、第一乳化沥青稀浆封层和第二乳化沥青稀浆封层。

10.一种路面结构，包括如权利要求1-8任一权利要求所述的道面的复合结构下封层。