CN110983899A - 一种防堵过滤型透水沥青路面及其铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防堵过滤型透水沥青路面，包括于水泥稳定碎石基层之上自下而上依次铺装的橡胶沥青防水粘结层和中间设置有防堵滤水层的透水性开级配面层,所述防堵滤水层分为两层,其中,上层为甘蔗渣生物炭过滤吸附层，下层为制成格栅形的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层。本发明的有益效果为：该路面结构经雨水冲刷后，防堵滤水层迅速吸水膨胀，使路面的泥土和碎石不被冲入下部面层及基层空隙，同时具有过滤雨水和保水作用，经太阳晒过温度升高后，蒸发掉防堵滤水层中的水分，具有较好的透水、过滤及防堵塞功能，能有效防止透水路面不被泥沙堵塞，并降低路表温度，减少城市热岛效应。

Description

一种防堵过滤型透水沥青路面及其铺设方法

技术领域

本发明涉及城市环保工程领域，尤其涉及一种防堵过滤型透水沥青路面及其铺设方法。

背景技术

海绵城市的概念一经提出，就受到了广大城市建设和研究人员的热切关注。在众多的透水路面材料中，透水沥青混凝土具有抗滑性能高、噪声低、抑制水雾、防止水漂、减轻眩光等突出优点，成为道路工程领域排水路面铺装的关键性材料，极大地促进了海绵城市的建设。

透水性沥青混凝土路面是一种具有较大空隙率的路面类型，通常情况下孔隙率在18％～22％左右，因此这种路面可以通过内部联通的空隙将降雨排出，相较于传统路面结构，透水性沥青混凝土路面可以有效减小路面水膜厚度，增大轮胎与路面直接摩擦力，提高车辆行驶舒适性和安全性。但目前透水沥青混凝土使用过程中也出现了较多问题：

①当上部雨水含有泥土、尘渣、碎屑等杂物时，这些细小颗粒随雨水渗透至铺装层内并在铺装层内部小空隙处发生堵塞，导致铺装层内部空隙的连通结构破坏，使得铺装层透水功能丧失；

②雨水冲刷携带的大量有毒有机物和重金属不仅对土壤和地下水造成严重污染，还会侵蚀沥青路面结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防堵过滤型透水沥青路面及其铺设方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种防堵过滤型透水沥青路面，包括于水泥稳定碎石基层之上自下而上依次铺装的橡胶沥青防水粘结层和中间设置有防堵滤水层的透水性开级配面层,所述防堵滤水层分为两层,其中,上层为甘蔗渣生物炭过滤吸附层，下层为制成格栅形的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层。

在上述方案中，所述聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层由聚四氟乙烯格栅以及填充在聚四氟乙烯格栅的孔格中的高吸水树脂构成。

在上述方案中，所述聚四氟乙烯格栅的厚度为1cm～1.5cm。

在上述方案中，所述甘蔗渣生物炭过滤吸附层由甘蔗渣生物炭构成，且其厚度为2cm～3cm。

在上述方案中，所述透水性开级配面层分为三层,分别为中粒式AC-20型下面层、细粒式AC-13型中面层和OGFC-13透水磨耗表面层；所述防堵滤水层位于所述细粒式AC-13型中面层和所述OGFC-13透水磨耗表面层之间。

在上述方案中，所述中粒式AC-20型下面层的厚度为6cm～8cm，所述细粒式AC-13型中面层的厚度为5cm～7cm，所述OGFC-13透水磨耗表面层的厚度为5cm～6cm。

在上述方案中，所述OGFC-13透水磨耗表面层由高粘度改性沥青、粗细集料及胶结料组成，粗细集料包括机制砂、粒径为9.5mm～13.2mm的碎石和粒径为4.75mm～4.5mm的碎石，胶结料为矿粉，其配合比为：粒径为9.5mm～13.2mm的碎石：粒径为4.75mm～4.5mm的碎石：机制砂：矿粉＝42％：42％：12％：4％，油石比为4.2％～4.6％，控制其孔隙率为(20±2)％。

在上述方案中，所述橡胶沥青防水粘结层由沥青、增塑剂、橡胶粉、综合稳定剂、交联剂和碎石混合而成，所述沥青为70#高粘改性沥青或SBS改性沥青，所述橡胶粉为40目斜交胎硫化橡胶粉，密度为1.1g/cm²～1.2g/cm²，含水率为0.5％～0.6％；所述碎石的粒径为9.5mm～13.2mm。

一种防堵过滤型透水沥青路面铺设方法，包括如下步骤：

S100、在水泥稳定碎石基层上铺设橡胶沥青防水粘结层；

S200、在橡胶沥青防水粘结层上自下而上依次铺设中粒式AC-20型下面层、细粒式AC-13型中面层和OGFC-13透水磨耗表面层；

S300、将聚四氟乙烯颗粒放在方块模具盒中以327℃～342℃加热溶解，再向热熔状态下的聚四氟乙烯中放入格栅模具，待自然冷却后即形成聚四氟乙烯格栅，再向聚四氟乙烯格栅中均匀洒布高吸水树脂，获得聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层；

S400、将获得的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层铺设于细粒式AC-13型中面层上；

S500、将甘蔗渣洗净后烘干，并进行破碎及超声清洗，然后进行抽滤、烘干，最后在气氛炉中进行炭化，从室温以25℃每分钟的温升到600℃，在600℃下烘1h后冷却至室温后取出，即获得甘蔗渣生物炭；

S600、将甘蔗渣生物炭均匀摊铺至聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层上，形成甘蔗渣生物炭过滤吸附层；

S700、在甘蔗渣生物炭过滤吸附层上铺设OGFC-13透水磨耗表面层。

本发明的有益效果是：

采用炭化后的甘蔗渣，表面有大量蜂窝状空隙，起到过滤及吸附的作用，能够及时将雨水中的重金属及微小尘渣进行过滤，防止受污染的雨水和微小尘渣进入下部面层及基层中，同时，有效利用农业废弃物，避免了资源的浪费和环境的污染；

本发明提出的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层，铺置于OGFC-13透水磨耗表面层之下，当雨水流经此层，高吸水树脂即吸水膨胀从而填充本层与甘蔗渣生物炭过滤层间间隙，使聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层面孔隙率变小，阻挡石屑及泥土落入下部结构，有效防止各类杂物堵塞下层路面结构；

本发明提出的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层，能够储存一定雨水，对城市地表温度、湿度进行调节，减少“热岛效应”，同时能有效避免和延缓紫外线灯照射下部沥青路面结构而加速路面结构的老化；

本发明提出的防堵过滤型透水沥青路面，其上面层为较薄的透水沥青路面磨耗层，若存在部分空隙堵塞或严重堵塞影响其功能时，只需翻新上面层，且铺设施工较简便，避免现有透水沥青混凝土道路翻新所造成的大量人力、物力浪费。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1，一种防堵过滤型透水沥青路面，包括于水泥稳定碎石基层之上自下而上依次铺装的橡胶沥青防水粘结层和中间设置有防堵滤水层的透水性开级配面层,防堵滤水层分为两层,其中,上层为甘蔗渣生物炭过滤吸附层，下层为制成格栅形的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层。

实施例2，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，具体如下：

聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层由聚四氟乙烯格栅以及填充在聚四氟乙烯格栅的孔格中的高吸水树脂构成，通常情况下，聚四氟乙烯格栅的厚度为1cm～1.5cm，聚四氟乙烯格栅孔格的孔径为1cm*1cm。

实施例3，本实施例为在实施例1或2的基础上所进行的进一步优化，具体如下：

甘蔗渣生物炭过滤吸附层由甘蔗渣生物炭构成，且其厚度为2cm～3cm。

实施例4，本实施例为在实施例1～3任一实施例的基础上所进行的进一步优化，具体如下：

透水性开级配面层分为三层,分别为中粒式AC-20型下面层、细粒式AC-13型中面层和OGFC-13透水磨耗表面层；防堵滤水层位于细粒式AC-13型中面层和OGFC-13透水磨耗表面层之间。

中粒式AC-20型下面层的厚度为6cm～8cm，细粒式AC-13型中面层的厚度为5cm～7cm，OGFC-13透水磨耗表面层的厚度为5cm～6cm。

OGFC-13透水磨耗表面层由高粘度改性沥青、粗细集料及胶结料组成，粗细集料包括机制砂、粒径为9.5mm～13.2mm的碎石和粒径为4.75mm～4.5mm的碎石，胶结料为矿粉，其配合比为：粒径为9.5mm～13.2mm的碎石：粒径为4.75mm～4.5mm的碎石：机制砂：矿粉＝42％：42％：12％：4％，油石比为4.5％，控制其孔隙率为(20±2)％，矿粉优选为石灰岩矿粉。

橡胶沥青防水粘结层由沥青、增塑剂、橡胶粉、综合稳定剂、交联剂和碎石混合而成，沥青为70#高粘改性沥青或SBS改性沥青，橡胶粉为40目斜交胎硫化橡胶粉，密度为1.1g/cm²～1.2g/cm²，含水率为0.5％～0.6％；碎石的粒径为9.5mm～13.2mm。

实施例5，一种防堵过滤型透水沥青路面铺设方法，包括如下步骤：

S100、在水泥稳定碎石基层上铺设橡胶沥青防水粘结层；

S200、在橡胶沥青防水粘结层上依次铺设中粒式AC-20型下面层和细粒式AC-13型中面层，其中，中粒式AC-20型下面层的厚度为6cm，细粒式AC-13型中面层的厚度为5cm；

S300、将聚四氟乙烯颗粒放在方块模具盒中以327℃～342℃加热溶解，通常优选为335℃，再向热熔状态下的聚四氟乙烯中放入格栅模具，待自然冷却后即形成聚四氟乙烯格栅，其中，聚四氟乙烯格栅的厚度为1cm，再向聚四氟乙烯格栅中均匀洒布高吸水树脂，获得聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层；

S400、将获得的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层铺设于细粒式AC-13型中面层上；

S500、将甘蔗渣洗净后烘干，并进行破碎及超声清洗，然后进行抽滤、烘干，最后在气氛炉中进行炭化，从室温以25℃每分钟的温升到600℃，在600℃下烘1h后冷却至室温后取出，即获得甘蔗渣生物炭；

S600、将甘蔗渣生物炭均匀摊铺至聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层上，形成甘蔗渣生物炭过滤吸附层，其中，其厚度为3cm；

S700、在甘蔗渣生物炭过滤吸附层上铺设OGFC-13透水磨耗表面层，其中，OGFC-13透水磨耗表面层的厚度为5cm。

S100的具体步骤如下：

将加热到180℃的70#高粘改性沥青与先加入在胶体磨中的SBS改性沥青、增塑剂混合搅拌，其中SBS改性沥青的掺量为5％，再加入13％的橡胶粉、综合稳定剂搅拌20min～30min，橡胶粉为40目斜交胎硫化橡胶粉，密度为1.15g/cm²，含水率为0.58％；

将经过胶体磨剪切后的复合沥青进行回灌搅拌，加入交联剂，经高速剪切机在4500rad/min转速下剪切后输送至反应罐并升温到190℃，进行30min溶胀反应，获得复合改性橡胶沥青；

先用120℃以上的复合改性橡胶沥青对碎石进行预裹附，油石比为0.5％，获得沥青混合料，碎石为经反击式破碎机轧制而成，要求其坚硬、清洁、不含风化颗粒，粒径为9.5mm～13.2mm，撒布量为14kg/m²，碎石优选粒径为9.5mm的玄武岩；

将沥青混合料在165℃～175℃的温度下摊铺于水泥稳定碎石基层上，摊铺速度控制在2m/min～3m/min，撒布量为2.0kg/m²～3.0kg/m²，再进行沥青喷洒，沥青洒布温度控制在190℃～200℃，洒布完成后扫除局部重叠、多余石料，然后以12t以上的钢筒式压路机进行碾压，控制厚度为1.5cm。

在铺洒时常用日工4000型间歇式拌合设备开展沥青混合料的拌和工作，设定拌和能力为180t/h，按照沥青用量的0.3％掺入抗剥落剂，拌和温度控制在175℃～180℃，每盘混合料拌和时间不少于45s，混合料出场温度不低于175℃。

S500的具体步骤如下：

将甘蔗渣洗净后烘干，经破碎机粉碎后过80目筛，用去离子水在超声恒温清洗仪中处理3遍，处理时间为每次15min、超声功率200W、处理温度80℃；

进行抽滤、烘干；

将处理好的甘蔗渣置于坩埚中，一并放入箱式气氛炉中进行炭化，从室温以25℃每分钟的温升到600℃，在600℃下烘1h后冷却至室温后取出，即为甘蔗渣生物炭。

S700中OGFC-13透水磨耗表面层的铺设步骤如下：

OGFC-13透水磨耗表面层由高粘度改性沥青、粗细集料及胶结料组成，粗细集料包括机制砂、粒径为9.5mm～13.2mm的碎石和粒径为4.75mm～4.5mm的碎石，胶结料为矿粉，其各组分比例为：粒径为9.5mm～13.2mm的碎石：粒径为4.75mm～4.5mm的碎石：机制砂：矿粉＝42％：42％：12％：4％，油石比为4.5％，控制其孔隙率为(20±2)％，矿粉优选为石灰岩矿粉，高粘度改性沥青可以为70#高粘改性沥青；

按上述组分质量比分别选取粗细集料、70#高粘改性沥青、矿粉，首先，将粗细集料于140℃鼓风烘箱中加热4h，将70#高粘改性沥青于180℃烘箱中加热2h；

然后，分别在180℃的搅拌锅中按顺序加入粗细集料、70#高粘改性沥青、矿粉，持续搅拌180s；

最后，从搅拌锅中取出沥青混合料样品，并在170℃碾压成型，OGFC-13透水磨耗表面层。

本实施例所选的粗细集料技术指标如下：

本实施例所选的70#高粘改性沥青技术指标如下：

测试项目	规范要求	试验结果
			25℃针入度(0.1mm)	≥30	37
软化点(℃)	≥80	107
			延度(15℃)(cm)	≥15	34
黏度(175℃)(Pa·s)	-	1420
			黏度(155℃)(Pa·s)	-	3140

尽管上面已经示出和描述了本发明的应用例，可以理解的是，上述应用例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述应用例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，包括于水泥稳定碎石基层之上自下而上依次铺装的橡胶沥青防水粘结层和中间设置有防堵滤水层的透水性开级配面层,所述防堵滤水层分为两层,其中,上层为甘蔗渣生物炭过滤吸附层，下层为制成格栅形的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层。

2.根据权利要求1所述的一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，所述聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层由聚四氟乙烯格栅以及填充在聚四氟乙烯格栅的孔格中的高吸水树脂构成。

3.根据权利要求2所述的一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，所述聚四氟乙烯格栅的厚度为1cm～1.5cm。

4.根据权利要求1所述的一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，所述甘蔗渣生物炭过滤吸附层由甘蔗渣生物炭构成，且其厚度为2cm～3cm。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，所述透水性开级配面层分为三层,分别为中粒式AC-20型下面层、细粒式AC-13型中面层和OGFC-13透水磨耗表面层；所述防堵滤水层位于所述细粒式AC-13型中面层和所述OGFC-13透水磨耗表面层之间。

6.根据权利要求5所述的一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，所述中粒式AC-20型下面层的厚度为6cm～8cm，所述细粒式AC-13型中面层的厚度为5cm～7cm，所述OGFC-13透水磨耗表面层的厚度为5cm～6cm。

7.根据权利要求6所述的一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，所述OGFC-13透水磨耗表面层由高粘度改性沥青、粗细集料及胶结料组成，粗细集料包括机制砂、粒径为9.5mm～13.2mm的碎石和粒径为4.75mm～4.5mm的碎石，胶结料为矿粉，其配合比为：粒径为9.5mm～13.2mm的碎石：粒径为4.75mm～4.5mm的碎石：机制砂：矿粉＝42％：42％：12％：4％，油石比为4.5％，控制其孔隙率为(20±2)％。

8.根据权利要求1所述的一种防堵过滤型透水沥青路面，其特征在于，所述橡胶沥青防水粘结层由沥青、增塑剂、橡胶粉、综合稳定剂、交联剂和碎石混合而成，所述沥青为70#高粘改性沥青或SBS改性沥青，所述橡胶粉为40目斜交胎硫化橡胶粉，密度为1.1g/cm²～1.2g/cm²，含水率为0.5％～0.6％；所述碎石的粒径为9.5mm～13.2mm。

9.一种防堵过滤型透水沥青路面铺设方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、在水泥稳定碎石基层上铺设橡胶沥青防水粘结层；

S200、在橡胶沥青防水粘结层上依次铺设中粒式AC-20型下面层和细粒式AC-13型中面层；

S300、将聚四氟乙烯颗粒放在方块模具盒中以327℃～342℃加热溶解，再向热熔状态下的聚四氟乙烯中放入格栅模具，待自然冷却后即形成聚四氟乙烯格栅，再向聚四氟乙烯格栅中均匀洒布高吸水树脂，获得聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层；

S400、将获得的聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层铺设于细粒式AC-13型中面层上；

S500、将甘蔗渣洗净后烘干，并进行破碎及超声清洗，然后进行抽滤、烘干，最后在气氛炉中进行炭化，从室温以25℃每分钟的温升到600℃，在600℃下烘1h后冷却至室温后取出，即获得甘蔗渣生物炭；

S600、将甘蔗渣生物炭均匀摊铺至聚四氟乙烯和高吸水树脂合成层上，形成甘蔗渣生物炭过滤吸附层；

S700、在甘蔗渣生物炭过滤吸附层上铺设OGFC-13透水磨耗表面层。