CN110499687A - 一种抗车辙的沥青路面降温结构及其各层材料组成 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗车辙的沥青路面降温结构与各层材料组成，由上至下，包括有低导热上面层、储热中面层和高导热下面层，施工时分层摊铺碾压结合，层与层之间撒布粘层油。本发明的路面结构主动对沥青路面进行温度控制，通过降低沥青路面中下面层温度来减少路面车辙。本发明采用低导热上面层、储热中面层与高导热下面层的沥青路面结构，通过热量诱导和相变储热两个方面来最大程度地降低路面温度，降温效果显著。本发明中低导热的上面层材料中添加了隔热纤维在降低路面导热性能的同时还可以提高混合料的高温性能，提高其上面层抗车辙能力。

Description

一种抗车辙的沥青路面降温结构及其各层材料组成
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种抗车辙的沥青路面降温结构与各层材料组成。
背景技术
夏天沥青路面的温度能够达到60～70℃，在车辆荷载作用下沥青路面很容易出现严重的车辙病害。车辙将造成水漂、不等的轮胎-路面接触应力，进一步加剧路面破坏和影响车辆行驶安全性。在我国，车辙过深是导致沥青路面进行大修处理的最主要原因，占总数的80％以上。道路科研工作者通过采用高模量沥青、抗车辙剂、纤维沥青混合料以及优化混合料级配和路面结构等手段，去提高沥青路面的抗车辙性能并取得了一定的效果。但是，沥青混合料是一种粘弹性材料，其抗剪强度与温度密切相关，但是上述措施都被动地接受了路面高温，因而有部分情况即使采用上述技术仍无法有效解决车辙问题。
一系列的研究表明，中面层是沥青路面车辙发生最为严重的部位，如果能够降低中面层的温度则有利于提高沥青路面的抗车辙性能。但是目前关于预防中面层受热变形并降低中面层温度的方法的研究和报道很少。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动控制沥青路面温度的抗车辙路面降温结构及其各层材料组成。
本发明这种抗车辙的沥青路面降温结构，由上至下，包括有低导热上面层、储热中面层和高导热下面层，施工时分层摊铺碾压结合，层与层之间撒布粘层油。
所述低导热上面层厚度为3～5cm，储热中面层厚度为4～8cm，高导热下面层厚度为6～10cm。
本发明这种抗车辙的沥青路面各层材料组成为：低导热上面层由掺了1-5％隔热纤维的低导热沥青混合料摊铺碾压而成；储热中面层由使用复合相变材料等体积替代普通沥青混合料中的相应粒径的集料或矿粉制成的储热沥青混合料摊铺碾压而成；高导热下面层由使用高导热粉体等体积替代沥青混合料中的矿粉制成的高导热沥青混合料摊铺碾压而成。
所述的低导热上面层所采用的普通沥青混合料为AC-13、Superpave-13、SMA-13、AC-16、Superpave-16、SMA-16密级配混合料中的一种，隔热纤维为玻璃纤维和陶瓷纤维中的一种。
所述的储热中面层所采用的普通沥青混合料为AC-20和Superpave-20密级配混合料中的一种。
所述的复合相变材料为吸附有相变剂的多孔材料；多孔材料为硅藻土、膨胀珍珠岩、蒙脱土、膨胀石墨，相变剂为碳原子数在18-22之间的石蜡、碳原子数在10-13之间的脂肪酸和聚乙二醇1000中的一种或多种。
所述复合相变材料是通过将多孔材料浸没在相变剂中，进行搅拌物理吸附获得。
所述的高导热下面层所采用的普通沥青混合料为AC-25和Superpave-25密级配混合料中的一种；高导热粉体为氧化铝、碳化硅中的一种。
本发明的原理：本发明路面结构上面层的低导热沥青混合料可以阻止热量向沥青路面中下面层传递，降低中下面层温度；中面层的相变储热沥青混合料可以吸收路面中的热量而保持温度不变并延迟中面层温度峰值的出现时机；高导热下面层可以诱导中面层的热量向下传递，减少中面层内的积热并降低中面层的温度，同时也可以降低下面层的温度。
本发明的有益效果：(1)本发明的路面结构主动对沥青路面进行温度控制，通过降低沥青路面中下面层温度来减少路面车辙。(2)本发明采用低导热上面层、储热中面层与高导热下面层的沥青路面结构，通过热量诱导和相变储热两个方面来最大程度地降低路面温度，降温效果显著。(3)本发明中低导热的上面层材料中添加了隔热纤维在降低路面导热性能的同时还可以提高混合料的高温性能，提高上面层的抗车辙能力。(4)本发明中储热中面层采用吸附了相变剂的多孔材料作为储热材料，可以进一步减少相变剂吸热前后体积的变化，保证储热的同时维持中面层的稳定性。
附图说明
图1本发明路面结构示意图；
其中：1-低导热上面层，2-储热中面层，3-高导热下面层。
具体实施方式
实施例1
为了更好的理解本发明，下面将结合实施例进一步阐述本发明的内容，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中的路面结构由低导热上面层1，储热中面层2和高导热下面层3。
低导热上面层1采用AC-13混合料，70#基质沥青，5.0％油石比，矿料级配如表1，并且掺入了2％的陶瓷纤维。
表1 AC-13级配
储热中面层2采用AC-20混合料，70#基质沥青，4.3％油石比，矿料级配如表2，其中使用复合相变材料等体积替代矿粉。所述复合相变材料为使用膨胀石墨作为支撑体物理吸附聚乙二醇1000制得；其制备方法是将膨胀石墨完全浸泡于聚乙二醇1000进行搅拌吸附4h，然后过滤得到复合相变材料。
表2 AC-20级配
高导热下面层3采用AC-25混合料，70#基质沥青，4.2％油石比，矿料级配如表3，其中使用200目的氧化铝粉体等体积替代矿粉。
表3 AC-25级配
确定上述各层的材料后，按照路面的施工方法，由下至上铺设8cm高导热下面层3、6cm储热中面层2和4cm低导热上面层1，各层之间撒布粘层油，施工时碾压结合。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E-20-2011)制备上述低导热上面层(4cm)+储热中面层(6cm)+高导热下面层(8cm)结构的车辙板试件，并与普通的车辙板试件同时进行室内照射试验，采用本发明所述结构的试件的4cm处的温度比普通试件4cm处的温度降低2.4℃，试件10cm处温度降低5.3℃。
实施例2
本实施例中的路面结构由低导热上面层1，储热中面层2和高导热下面层3。
低导热上面层采用Superpave-13混合料，70#基质沥青，5.2％油石比，矿料级配如表4，并且掺入了3％的玻璃纤维。
表4 Superpave-13级配
储热中面层采用Superpave-20混合料，70#基质沥青，4.4％油石比，矿料级配如表5，其中使用复合相变材料等体积替代矿粉。所述复合相变材料为使用硅藻土作为支撑体物理吸附石蜡制得，其制备方法是将膨胀石墨完全浸泡于碳原子数20的石蜡，进行搅拌吸附6h，然后过滤得到复合相变材料。
表5 Superpave-20级配
高导热下面层采用Superpave-25混合料，70#基质沥青，4.2％油石比，矿料级配如表6，其中使用200目的碳化硅粉体等体积替代矿粉。
表6 Superpave-25级配
确定上述各层的材料后，按照路面的施工方法，由下至上铺设8cm高导热下面层3、6cm储热中面层2和4cm低导热上面层1，各层之间撒布粘层油，施工时碾压结合。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E-20-2011)制备上述低导热上面层(4cm)+储热中面层(6cm)+高导热下面层(8cm)结构的车辙板试件，并与普通的车辙板试件同时进行室内照射试验，采用本发明所述结构的试件的4cm处的温度比普通试件4cm处的温度降低3.7℃，试件10cm处温度降低5.9℃。
由以上实施例可知，本发明所述的新型抗车辙沥青路面结构具有良好的降温效果。并且所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种抗车辙的沥青路面降温结构，其特征在于，由上至下，包括有低导热上面层、储热中面层和高导热下面层，施工时分层摊铺碾压结合，层与层之间撒布粘层油。
2.根据权利要求1所述的抗车辙的沥青路面降温结构，其特征在于，所述低导热上面层厚度为3～5cm，储热中面层厚度为4～8cm，高导热下面层厚度为6～10cm。
3.一种根据权利要求1或2所述的抗车辙沥青路面各层材料组成，其特征在于，低导热上面层由掺了1-5％隔热纤维的低导热沥青混合料摊铺碾压而成；储热中面层由使用复合相变材料等体积替代普通沥青混合料中的相应粒径的集料或矿粉制成的储热沥青混合料摊铺碾压而成；高导热下面层由使用高导热粉体等体积替代沥青混合料中的矿粉制成的高导热沥青混合料摊铺碾压而成。
4.根据权利要求3所述的抗车辙的沥青路面各层材料组成，其特征在于，所述的低导热上面层所采用的普通沥青混合料为AC-13、Superpave-13、SMA-13、AC-16、Superpave-16、SMA-16密级配混合料中的一种，隔热纤维为玻璃纤维和陶瓷纤维中的一种。
5.根据权利要求3所述的抗车辙的沥青路面各层材料组成，其特征在于，所述的中面层所采用的普通沥青混合料为AC-20和Superpave-20密级配混合料中的一种。
6.根据权利要求3所述的抗车辙的沥青路面各层材料组成，其特征在于，所述的复合相变材料为吸附有相变剂的多孔材料；多孔材料为硅藻土、膨胀珍珠岩、蒙脱土、膨胀石墨，相变剂为碳原子数在18-22之间的石蜡、碳原子数在10-13之间的脂肪酸和聚乙二醇1000中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的抗车辙的沥青路面各层材料组成，其特征在于，所述复合相变材料是通过将多孔材料浸没在相变剂中，进行搅拌物理吸附获得。
8.根据权利要求3所述的抗车辙的沥青路面各层材料组成，其特征在于，所述的高导热下面层所采用的普通沥青混合料为AC-25和Superpave-25密级配混合料中的一种；高导热粉体为氧化铝、碳化硅中的一种。
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